Question

7．小明在學習了大氣壓的知識后，對氣體壓強與哪些因素有關作出了猜想，下表是他猜想的幾個因素和關系以及實例．

序號	影響因素	關系	實例
1	質量	質量增大，壓強增大	充氣玩具充氣過多易爆裂
2	體積	體積減小，壓強增大	吹氣后的氣球用力擠壓易爆裂
3	溫度	溫度升高，壓強增大	夏天自行車容易爆胎

（1）請在表格中劃橫線處填上合適的內容．
（2）為了研究氣體壓強與這些因素之間量的關系，他做了如下實驗：用注射器密封一段空氣柱，保證其溫度不發生變化的情況下，研究氣體壓強與它的體積之間的關系，此實驗中他運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），當地大氣壓為標準大氣壓P₀，當彈簧秤的示數為F時，注射器內氣體的壓強計算表達式為P=P₀-$\frac{F}{s}$．
（3）通過實驗，他得到了表中一些數據：

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

觀察表中數據，可以初步確定，在質量和溫度不變的條件下，氣體壓強與體積成反比．

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，分子無規則熱運動加劇，氣體壓強增大；
（2）研究的是一定質量的氣體在溫度不變的情況下，壓強和體積的關系，是利用控制變量法；
當彈簧秤的示數為F時，此時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；利用壓強的公式，代入測量的數據可得出表達式；
（3）根據表格，分析氣體體積與氣體壓強的關系．

解答 解：（1）自行車內胎充氣過足，放在陽光下受暴曬，在車胎爆炸前，車胎內氣體吸收熱量，溫度升高，內能增大，車胎容積不變，氣體體積不變，與玻意耳定律可知，氣體壓強變大；
（2）研究的是一定質量的氣體在溫度不變的情況下，壓強和體積的關系，是利用控制變量法；
當彈簧秤的示數為F時，對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）由表中的數據可知：實驗次數1：VP=1×10^-5m³×1×10⁵Pa=1m³Pa；
實驗次數2：VP=0.8×10^-5m³×1.25×10⁵Pa=1m³Pa；
實驗次數3：VP=0.5×10^-5m³×2×10⁵Pa=1m³Pa；
實驗次數4：VP=0.4×10^-5m³×2.5×10⁵Pa=1m³Pa；
由此可知：氣體體積和氣體壓強的乘積為定值，即在溫度不變的情況下，氣體壓強與氣體體積成反比．
故答案為：（1）溫度升高；（2）控制變量法；P₀-$\frac{F}{s}$；（3）反比．

點評 利用注射器測量大氣壓時，利用力的平衡解答，研究的是一定質量的氣體在溫度不變的情況下，壓強和體積的關系，利用好控制變量法，為保證溫度、質量不變，要密封好氣體．