【探究背景】
玻意耳定律是高中热学中的重要内容,它的研究方法在中学物理实验定律中具有典型性,在气体三定律的教学中更具有代表性。在本节内容中,通过引导学生设计定量实验,以及从所得的实验数据中探究规律,都能很好地培养学生的探究能力。
【提出问题】
一定质量的气体,在保持温度不变的情况下,压强、体积遵循什么规律变化呢?
【猜想预测】
1.有的同学说,气体的体积增大,压强也增大,它们之间可能成正比;
2.有的持相反意见,认为气体体积增大,压强会减小,它们之间可能成反比。
【实验设计】
使用控制变量法:先保持其中的一个量不变,确定另外两个物理量的关系,这里需要考虑的问题是:
①本实验的研究对象是什么?
②如何控制质量、温度不变?
③如何改变V、p?
④如何表示V、p?
⑤操作时要注意什么?会观察到什么现象?
【实验原理】
玻意耳定律指出:一定质量的气体,在温度不变的情况下,它的压强与体积成反比。如果实验测得PV=恒量,或P-1/V图线为过坐标原点的直线,则定律被验证。
【实验器材】
思迈Prodigy Lab 数据采集器、压强传感器、计算机等、注射器。
【实验装置图】

【实验过程与数据分析】
1.将压强传感器接入数据采集器。
2.点击进入专用软件“玻意耳定律”实验。
3.取出注射器,将注射器的活塞顶置于15ml处(初始值可任意选值),并通过软管与压强传感器的测口紧密连接。
4.打开思迈Prodigy Lab实验平台,点击“数据列表”中的“自定义”,选择常量“V”,再选择“其他公式”里的“Z=P*V”,再选择“Y=1/V”。
5.拉动注射器活塞,使到达不同的体积刻度是读下一个数据,并手动输入“V”值。
6.记录下一组数据以后,点击“绘图”,X轴为压强,Y轴为体积的倒数(如图)。

7.我们观察图线发现,此图线有明显的直线特征。点击“拟合”,我们发现拟合图线为一条非常接近原点的直线。这就证明了:压强与体积的倒数成正比。也就是说,压强跟体积成反比关系。
8.总结实验结论。
【注意】
“删除”按钮,用于清除已绘制的图线,可以选择删除。
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