题目内容

3.科学源于生活又高于生活,日常生活中的许多现象,往往隐含着科学道理,学习科学要善于观察、善于发现.
【生活发现】①自行车在烈日下暴晒,车胎容易发生爆炸;
           ②压缩一段封闭在注射器内的空气,发现越压缩越费力.
【提出问题】一定质量的气体产生压强的大小与哪些因素有关?
【建立假设】
假设一:一定质量的气体产生压强的大小可能与气体的温度有关;
假设二:一定质量的气体产生压强的大小可能与气体的体积有关;
【实验检验】为了验证假设一,进行如下实验:
步骤一:取一根长度约为1米一端封闭的细玻璃管,在室温(20℃)下用水银密封一段空气柱,将玻璃管竖直固定,并在玻璃管上标记处标出水银柱下表面的位置(如图所示),此空气柱的压强记为p1.
步骤二:将空气注侵入50℃的水中,水银柱上升直至停止,此空气柱的压强记为p2.
步骤三:往玻璃管内注入水印,直到水银柱的下表面对准所标出的位置为止,此空气柱的压强记为p3.
【实验分析】
(1)p1、p2、p3的大小关系是p1=p2<p3.
(2)实验的步骤三,往玻璃管内注入水银,直到水银柱的下表面对准所标出的位置为止,这样操作目的是控制封闭气体的体积不变.
【得出结论】通过观察空气柱上方水银柱的长度可以得出,一定质量的气体产生的压强与气体的温度有关,气体的温度越高,压强越大.
【实验反思】实验后小敏同学作了如下的反思,一定质量的气体,升温后改变了气压,那么,根据上面步骤二中的实验现象(水银往上升),可以得出:一定质量的气体,若增大气体的体积,则气压会减小,此结论你认为合理吗?没有控制气体温度不变.

分析 (1)气体的压强和气体的温度、质量、体积有关,分析气体压强与其中一个因素的关系时,应注意运用控制变量法;
(2)一定质量气体产生压强的大小是由封闭空气柱上方水银柱的长度来显示的.

解答 解:(1)由于步骤一和步骤二中水银柱的长度相同,故p1=p2,步骤三中水银柱的长度大于步骤一和步骤二中水银柱的长度,故p1=p2<p3;
由实验可知,玻璃管内空气的体积一定,空气柱的温度越高,上方的水银柱也越长.故我们可以得出这样的结论:在气体体积一定时,一定质量的气体产生的压强随气体温度的升高而增大;
(2)探究一定质量的气体产生压强的大小可能与气体的温度有关,应控制体积不变,故步骤三往玻璃管内注入水银,直到水银柱的下表面对准所标出的位置为止,目的是控制封闭气体的体积不变;
【得出结论】一定质量气体产生压强的大小是由封闭空气柱上方水银柱的长度来显示的,这里采用的是转换法;由实验可知,玻璃管内空气的体积一定,空气柱的温度越高,上方的水银柱也越长,气体压强越大;
【实验反思】探究一定质量的气体产生压强的大小可能与气体的体积有关,应控制气体温度相同,步骤二中,温度变高,故得出的结论不合理.
故答案为:(1)P1=P2<P3;(2)控制封闭气体的体积不变;空气柱上方水银柱的长度;大;没有控制气体温度不变.

点评 气体的压强大小与哪些因素有关,首先通过日常现象进行猜想,然后通过实验进行验证,在验证过程中采用了控制变量法和转化法,此题中控制体积不变的方法通过转化法来实现,是一个难点.

练习册系列答案
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猜想一:水果电池电压可能与水果的大小有关;
猜想二:水果电池电压可能与电极的材料有关;
猜想三:…
猜想四:…
(1)为了验证猜想一,小明用同一个柠檬制成水果电池,沿着电极插入的方向不断慢慢地切去外侧的部分柠檬,分别测出电压,如表一所示:分析表一中数据,说明猜想一是错误(选填:“正确”或“/错误”)的.
表一                                         
柠檬大小一个大半个半个小半个
电压U/V0.800.800.800.80
表二
电极材料铜和锌铜和铝铜和铁
电压U/V0.8800.600.46
(2)为了验证猜想二,小华用铜片作为电池的正极,分别用外形相同的锌、铝、铁等金属片作为电池的负极,将金属片电极插入某一柠檬,并保持两金属片间的距离和插入深度相同,分别测出两金属片间电压,如表二所示,分析表中数据,得到的结论是水果电池电压与电极的材料有关.
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实验次数加入食盐量两金属片AB间距离/厘米灯泡亮度
1$\frac{1}{4}$勺2微亮
2$\frac{1}{2}$勺2较亮
3$\frac{1}{4}$勺1较亮
4$\frac{1}{2}$勺1很亮
(1)比较实验次数1和2可验证猜想b(选填“a”、“b”或“c”).
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