实验验证玻意耳定律 人教版

验证玻意耳定律

教学目标

通过实验证明：一定质量的气体，在温度不变的情况下，压强和体积成反比或压强和体积的乘积为一恒量.

通过实验了解气体状态参量的测量方法，学习计算封闭容器中气体的压强.

培养学生的动手能力和良好的实验习惯.

重点、难点分析

本实验为验证性的学生实验，要求学生必须明确验证什么、依据是什么、使用什么设备、实验怎么做.所以实验原理、实验器材、实验步骤是本实验的重点.

对公式P=P0±F/S的正确理解、封闭气体的压强计算是难点之一，相当一部分学生处理不好时公式中取P0+F/S，何时取P0-F/S.如果空气柱受到活塞和固定在它上面的框架的压力作用的同时，还受到我们施加的拉力或压力的作用，这些力的合力是F.对于这一点，也经常出问题.

由于学生缺乏操作经验，靠目测判断竖直方向，再加上实验器材本身的质量问题，注射器或实验器竖直难于保证.

实验器材

框架和100g钩码若干；测力计；铁架台及铁夹；水银气压计(共用)；带刻度的注射器(5ml)；刻度尺.

若使用带有长度刻度的注射器型的“玻意耳定律实验器”做本实验，请将刻度尺换为游标卡尺.

主要教学过程

明确实验原理

掌握实验所依据的公式PV=恒量；

理解公式P=P0+F/S中各物理量的意义；

P0表示实验时的大气压强；

S表示活塞的横戴面积；

F表示封闭气体所受的合力；

会运用此公式计算封闭气体的压强.

知道本实验应满足的条件：

等温过程t=恒量；

研究对象即封闭气体的质量不变.

实验器材

认识实验器材.

了解水银气压计的构造，知道使用方法.

通过实物观察，了解注射器与玻意耳定律实验器上的刻度的区别.

实验步骤

用测力计称出活塞和框架所受重力G.

按图1所示，把注射器固定在铁架台的铁夹上，保持注射器竖直.

把适量的润滑油抹在注射器的活塞上，再上下拖动活塞，使活塞与器壁间被油封住.当活塞插进注射器内适当位置后，再套上橡皮帽，将一定质量的气体封闭在注射器内.

从注射器上读出空气柱的体积V，用刻度尺测出这个空气柱的长度，计算出活塞的横戴面S.

记下大气压强P0.

在框架两侧挂钩码，总质量为M，记下相应的气体体积.

框架两侧不挂钩码，用测力计向上拉活塞，拉力为F0，记下相应的气体体积.

改变所挂钩码质量或测力计拉力，共做四次实验，分别计算出PV值并加以比较.

保证实验条件

m一定：加润滑油密封，套橡皮帽；

t一定：不用手握住射器，施力时动作要缓慢，保持环境温度的稳定；

减小摩擦：加润滑油，力要沿活塞中轴线，注射器保持竖直及对称地悬挂钩码.

数据处理

实验时的大气压强P0=Pa

注射器活塞横截面积S=m2

注射器活塞、框架总重G0=N

在活塞上施加的力

测力计力F0=N

悬挂钩码总重G=N

环境温度t=℃

压强的计算

加钩码时P=P0+(G0+G)/S=[P0+G0/S]+G/S

实验结论(略)

误差分析

本实验的误差主要来自活塞所受的摩擦力.

说明

若使用玻意耳定律实验器做实验，需用游标卡尺测出活塞直径D，活塞横截面积为

S=(ПD2)/4，表中空气柱体积以“cm气柱数”表示.

为保证实验效果，在正式实验之前安装一定的时间让学生对照实物进行预习.以下预习题供参考：

本实验是验证性的实验，它的实验原理是什么？

采取什么措施可保证气体质量一定，温度保持不变？

本实验误差的主要来源是什么？可采取什么措施减小误差？

你能想出其他办法验证玻意耳定律吗？

建议：在学习认真预习的基础上，自行设计、书写实验报告.