玻意耳定律的DIS实验——问题 改进 拓展

陈小磊(江苏省泰州中学 江苏 泰州 225300)

玻意耳定律的DIS实验
——问题 改进 拓展

陈小磊
(江苏省泰州中学 江苏 泰州 225300)

从实验和理论两个方面进行验证和分析玻意耳定律的DIS实验中气体压强与体积的关系，并对实验提出改进建议和拓展.

DIS 压强与体积关系 问题 改进 拓展

1 问题提出

图1 描点拟合图线

图2 p- 图像

同时，当气体体积取较小值(例如2 ml左右)时，操作实验得到了如下数据(图3)和图像(图4).

图3 实验数据

图4 实验图像

2 原因分析

实验中，气体压强由压强传感器直接测出，应该比较准确，而气体体积需考虑连接软管的体积，相比较真实值偏小，假设气体压强为p，注射器中气体体积为V，连接软管中气体体积为V0，根据玻意耳定律，可得p(V+V0)=C，则

3 实验改进

针对以上情况，可以通过如下两种方式进行改进.

图5 修正后的p- 图线

y=1 623.441 2x+(-0.811 6)

所以连接软管中气体体积为V0=0.811 6 ml.此数据与器材配单上提供的数据基本吻合.

图6 V- 图像

4 实验拓展

假设小物体体积为Vx，放入前

p(V+V0)=C

得

放入后

p(V+V0-Vx)=C′

得

可见Vx等于前后图像纵截距之差.在图6对应实验中，笔者将日常办公用的订书钉压扁放入连接软管中，重新操作实验，得到如图7所示图像.

图7 将订书钉放入连接软管后得到的图像

图7中图像函数表达式为

y=1 618.607 2x+(-0.805 5)

根据纵截距之差可得订书钉体积

Vx=0.811 6 ml-0.805 5 ml=

0.006 1 ml

5 总结反思

1 蔡钢.运用DIS设计和测量不规则小固体的体积.物理教师，2007(1)

2 穆琳.“用DIS探究气体压强与体积的关系”实验误差的分析.物理通报，2014(2)：90～92

2017-05-04)