师：同学们好，本节课我们来复习气体相关知识。首先，我们来看一段关于打火机在高温下爆炸的视频，爆炸场景温度在60摄氏度以下且是太阳直射情形。打火机在高温下爆炸的原因，可用气体实验定律来解释。我们先复习实验——探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系。

　　如图所示，本实验所用器材有铁架台、注射器、压力表等。选取注射器内被封闭的一定质量空气柱为研究对象，气体压强由压力表读出，空气柱长度由刻度尺读出。以压强(p)为纵坐标，以体积的倒数(\frac{1}{V})为横坐标作出图像，所得(p-\frac{1}{V})图像是一条过原点的直线。由此得出，一定质量的气体在温度不变条件下，其压强与体积的倒数成正比，即压强与体积成反比。

　　本实验中需要注意以下几个问题：

　　一、改变气体体积时要缓慢进行，等稳定后再读出气体压强，防止气体体积变化太快导致温度改变。

　　二、实验过程中不要用手接触注射器圆桶，避免圆桶从手上吸收热量引起内部气体温度变化。

　　三、实验中应保持气体质量不变，故实验前应在注射器上涂好润滑油，以免漏气。

　　四、本实验中空气柱横截面积保持不变，气体体积与长度成正比。因此研究气体体积与温度、体积与压强的关系时，无需测量空气柱横截面积。

　　五、本实验测量体积时，误差主要出现在长度测量上。由于柱塞不能与刻度非常靠近，读数时视线一定要与柱塞底面相平。

　　接下来我们看典型例题。用DIS研究一定质量气体在温度不变时压强与体积关系的实验装置如图甲所示，实验步骤如下：

　　一、把注射器活塞移至注射器中间位置，将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机逐一相连。

　　二、移动活塞，记录注射器刻度值(V)，同时记录对应的由计算机显示的气体压强值(P)。

　　三、用(p-\frac{1}{V})图像处理实验数据，得出如图乙所示图线。

　　第一问：为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是什么？

　　第二问：为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是什么？

　　我们来看第一问答案，为保持封闭气体质量不变，实验采取的主要措施是用润滑油涂活塞。第二问答案，为保持封闭气体温度不变，因气体体积发生变化(W≠0)，要让气体与外界进行足够热交换，所以实验采取的主要措施是缓慢抽动活塞和使用导热活塞。

　　下面看变式训练。关于探究气体等温变化规律的实验，下列说法正确的是：

　　A. 实验过程中应保持被封闭气体的质量和温度不发生变化。

　　B. 实验中为找到体积与压强的关系，一定要测量空气柱横截面积。

　　C. 为减小实验误差，可以在注射器上涂润滑油以减小摩擦。

　　D. 处理数据时采用(p-\frac{1}{V})图像是因为(p-\frac{1}{V})图像比(pV)图像更直观。

　　答案解析：A选项，实验过程中保持被封闭气体质量和温度不变，正确；空气柱横截面积保持不变，气体体积与长度成正比，无需测量空气柱横截面积，B选项错误；涂润滑油主要目的是防止漏气，C选项错误；处理数据采用(p-\frac{1}{V})图像是因其比(pV)图像更直观，D选项正确。所以本题选AD。

　　方法技巧：

　　一、本实验用到控制变量法，即取一定质量气体并保持温度不变。

　　二、处理数据时用直观的(p-\frac{1}{V})图像得出结论。采用控制变量法，我们还能研究一定质量气体在等容情况下压强和温度的关系，以及在等压情况下体积和温度的关系，从而得出三条气体实验定律。

　　一定质量的某种气体在温度不变情况下，压强与体积成反比，这就是玻意耳定律。其表达式为(pV = C)或(p_1V_1 = p_2V_2)，(p - V)图像为双曲线。一定质量理想气体在温度不变时得到的等温线不同，可比较相同体积时压强关系来比较温度大小。如图所示，因为(P_1＜P_2)，所以(T_1＜T_2)。微观上看，一定质量气体温度保持不变时，分子平均动能不变，体积减小时，分子密集程度增大，气体压强增大。

　　一定质量的某种气体在体积不变情况下，压强与热力学温度成正比，这就是查理定律，其表达式为(\frac{p}{T} = C)，或者(\frac{p_1}{T_1} = \frac{p_2}{T_2})，(p - T)图像为过原点直线。一定质量气体在不同体积下得到的等容线不同，可通过比较相同温度下压强关系来比较体积大小，如图所示，因为(P_1＜P_2)，所以(V_1＞V_2)。微观上看，一定质量气体体积保持不变时，分子密集程度不变，温度升高时，分子平均动能增大，气体压强增大。

　　一定质量的某种气体在压强不变情况下，体积与热力学温度成正比，这就是盖吕萨克定律，其表达式为(\frac{V}{T} = C)或(\frac{V_1}{T_1} = \frac{V_2}{T_2})，(V - T)图像为过原点直线。一定质量气体在压强不同情况下得到的等压线不同，可比较相同温度时体积关系来比较压强大小，如图所示，因为(V_1＜V_2)，所以(P_1＞P_2)。微观上看，一定质量气体温度升高时，分子平均动能增大，只有气体体积同时增大，使分子密集程度减小，才能保持压强不变。

　　一定质量的理想气体如果压强、温度、体积都发生改变，则这三个物理量之间满足理想气体状态方程。宏观上讲，理想气体是指在任何情况下始终遵守气体实验定律的气体，实际气体在压强不太大、温度不太低条件下可视为理想气体。微观上讲，理想气体分子间除碰撞外无其他作用力，分子本身无体积，即它所占据空间都可视为可压缩空间。

　　一定质量理想气体状态方程为(\frac{pV}{T} = C)或(\frac{p_1V_1}{T_1} = \frac{p_2V_2}{T_2})。气体实验定律可看作一定质量理想气体状态方程的特例。当(T_1 = T_2)时，方程可写为(p_1V_1 = p_2V_2)，这就是玻意耳定律；当(V_1 = V_2)时，方程可写为(\frac{p_1}{T_1} = \frac{p_2}{T_2})，这就是查理定律；当(p_1 = p_2)时，(\frac{V_1}{T_1} = \frac{V_2}{T_2})，这就是盖吕萨克定律。

　　典型例题：

　　如图甲所示，有一传热良好的圆柱形气缸置于水平地面上，气缸质量为(M)。用一光滑质量为(m)的活塞密封一定质量理想气体，活塞面积为(S)，已知外界大气压强为(p_0)，被封气体体积为(V_0)。

　　第一问：求被封气体的压强。

　　第二问：现将活塞与气缸竖直悬挂在天花板下，如图乙所示，待系统重新稳定后，求被封气体的体积(V)。

　　分析：甲、乙两图中气缸和活塞都处于平衡状态，可将压强转化为压力，通过受力平衡求解。乙图中气缸受力较小，以气缸为研究对象相对简单。甲到乙为等压变化，据玻意耳定律可求出气体体积。

　　解：第一问，对活塞受力分析(mg + p_0S = p_1S)，得到(p_1 = \frac{mg + p_0S}{S})。

　　第二问，气缸悬挂后对气缸受力分析(Mg + p_2S = p_0S)，得(p_2 = \frac{p_0S - Mg}{S})。对封闭气体运用玻意耳定律(p_1V_0 = p_2V)，得(V = \frac{(p_0S + mg)V_0}{p_0S - Mg})。