Question

7．小明在學(xué)習(xí)了大氣壓的知識(shí)后，對(duì)氣體壓強(qiáng)與哪些因素有關(guān)作出了猜想，下表是他猜想的幾個(gè)因素和關(guān)系以及實(shí)例．

序號(hào)	影響因素	關(guān)系	實(shí)例
1	質(zhì)量	質(zhì)量增大，壓強(qiáng)增大	充氣玩具充氣過多易爆裂
2	體積	體積減小，壓強(qiáng)增大	吹氣后的氣球用力擠壓易爆裂
3	溫度	溫度升高，壓強(qiáng)增大	夏天自行車容易爆胎

（1）請(qǐng)?jiān)诒砀裰袆潤M線處填上合適的內(nèi)容．
（2）為了研究氣體壓強(qiáng)與這些因素之間量的關(guān)系，他做了如下實(shí)驗(yàn)：用注射器密封一段空氣柱，保證其溫度不發(fā)生變化的情況下，研究氣體壓強(qiáng)與它的體積之間的關(guān)系，此實(shí)驗(yàn)中他運(yùn)用了控制變量法的研究方法．如圖所示，他可以通過注射器上面的刻度直接讀出氣體的體積V，用彈簧秤豎直向上拉注射器活塞來改變氣體的體積．如果已知注射器活塞的橫截面積為s，（活塞與注射器壁之間的摩擦、活塞重都忽略不計(jì)），當(dāng)?shù)卮髿鈮簽闃?biāo)準(zhǔn)大氣壓P₀，當(dāng)彈簧秤的示數(shù)為F時(shí)，注射器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)計(jì)算表達(dá)式為P=P₀-$\frac{F}{s}$．
（3）通過實(shí)驗(yàn)，他得到了表中一些數(shù)據(jù)：

P（×105Pa）	1.0	0.8	0.5	0.4
V（×10-5m3）	1	1.25	2	2.5

觀察表中數(shù)據(jù)，可以初步確定，在質(zhì)量和溫度不變的條件下，氣體壓強(qiáng)與體積成反比．

Answer 1

分析 （1）在爆裂前過程中，氣體從外界吸熱，氣體溫度升高，分子無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)加劇，氣體壓強(qiáng)增大；
（2）研究的是一定質(zhì)量的氣體在溫度不變的情況下，壓強(qiáng)和體積的關(guān)系，是利用控制變量法；
當(dāng)彈簧秤的示數(shù)為F時(shí)，此時(shí)注射器活塞受大氣壓力、拉力和里面氣體壓力的作用，受力平衡；利用壓強(qiáng)的公式，代入測(cè)量的數(shù)據(jù)可得出表達(dá)式；
（3）根據(jù)表格，分析氣體體積與氣體壓強(qiáng)的關(guān)系．

解答 解：（1）自行車內(nèi)胎充氣過足，放在陽光下受暴曬，在車胎爆炸前，車胎內(nèi)氣體吸收熱量，溫度升高，內(nèi)能增大，車胎容積不變，氣體體積不變，與玻意耳定律可知，氣體壓強(qiáng)變大；
（2）研究的是一定質(zhì)量的氣體在溫度不變的情況下，壓強(qiáng)和體積的關(guān)系，是利用控制變量法；
當(dāng)彈簧秤的示數(shù)為F時(shí)，對(duì)注射器活塞受大氣壓力、拉力和里面氣體壓力的作用，受力平衡；
則F₀=F+F_氣，
由P=$\frac{F}{s}$可得：P₀s=F+Ps，
所以P=P₀-$\frac{F}{s}$．
（3）由表中的數(shù)據(jù)可知：實(shí)驗(yàn)次數(shù)1：VP=1×10^-5m³×1×10⁵Pa=1m³Pa；
實(shí)驗(yàn)次數(shù)2：VP=0.8×10^-5m³×1.25×10⁵Pa=1m³Pa；
實(shí)驗(yàn)次數(shù)3：VP=0.5×10^-5m³×2×10⁵Pa=1m³Pa；
實(shí)驗(yàn)次數(shù)4：VP=0.4×10^-5m³×2.5×10⁵Pa=1m³Pa；
由此可知：氣體體積和氣體壓強(qiáng)的乘積為定值，即在溫度不變的情況下，氣體壓強(qiáng)與氣體體積成反比．
故答案為：（1）溫度升高；（2）控制變量法；P₀-$\frac{F}{s}$；（3）反比．

點(diǎn)評(píng) 利用注射器測(cè)量大氣壓時(shí)，利用力的平衡解答，研究的是一定質(zhì)量的氣體在溫度不變的情況下，壓強(qiáng)和體積的關(guān)系，利用好控制變量法，為保證溫度、質(zhì)量不變，要密封好氣體．