高中物理 第八章 气体 课时1 气体的等温变化课件 新人教版选修33.ppt

第八章 气体 目标定位 学案1气体的等温变化 知识探究 自我检测 一 封闭气体压强的计算 1 在图1中 c d两处液面水平且等高 液体密度为 其他条件已标于图上 试求封闭气体a的压强 问题设计 知识探究 图1 答案同一水平液面c d处压强相同 可得pa p0 gh 2 在图2中 气缸置于水平地面上 气缸截面积为s 活塞质量为m 设大气压为p0 试求封闭气体的压强 图2 答案以活塞为研究对象 受力分析如图 由平衡条件得mg p0s ps 封闭气体压强的计算方法主要有 1 取等压面法根据同种液体在同一水平液面处相等 在连通器内灵活选取等压面 由两侧压强相等列方程求气体压强 2 力平衡法对于平衡态下用液柱 活塞等封闭的气体压强 可对液柱 活塞等进行受力分析 由f合 列式求气体压强 压强 0 要点提炼 3 牛顿第二定律法当封闭气体所在的系统处于力学非平衡态时通常选择与封闭气体相关联的液柱 活塞等作为研究对象 进行受力分析 由f合 ma列式求气体压强 二 玻意耳定律 1 等温变化一定质量的气体 在不变的条件下其压强与体积发生的变化叫等温变化 2 玻意耳定律 1 内容 一定质量的某种气体 在不变的情况下 压强p与体积v成 2 公式 c或者 温度 温度 反比 pv p1v1 p2v2 3 成立条件玻意耳定律p1v1 p2v2是实验定律 只有在气体质量一定 不变的条件下才成立 4 常量的意义p1v1 p2v2 常量c该常量c与气体的种类 质量 温度有关 对一定质量的气体 温度越高 该常量c越 填 大 或 小 大 温度 5 利用玻意耳定律解题的基本思路 1 明确研究对象 并判断是否满足玻意耳定律的条件 2 明确初 末状态及状态参量 p1 v1 p2 v2 3 根据玻意耳定律列方程求解 注意 用p1v1 p2v2解题时只要同一物理量使用同一单位即可 填 一定 或 不必 转化成国际单位制中的单位 不必 1 p v图象 一定质量的气体等温变化的p v图象是双曲线的一支 双曲线上的每一个点均表示气体在该温度下的一个状态 而且同一条等温线上每个点对应的p v坐标的乘积是的 一定质量的气体在不同温度下的等温线是不同的双曲线 且pv乘积越大 温度就 图3中t2t1 三 p v图象 相等 越高 图3 虚线 pv 越高 图4 典例精析 一 封闭气体压强的计算 例1如图5所示 活塞的质量为m 气缸缸套的质量为m 通过弹簧吊在天花板上 气缸内封有一定质量的气体 缸套和活塞间无摩擦 活塞面积为s 大气压强为p0 则封闭气体的压强为 图5 解析对气缸缸套进行受力分析 如图所示 由平衡条件可得 p0s mg ps 二 玻意耳定律的应用 例2如图6所示 一根一端封闭的粗细均匀的细玻璃管 有一段h 19cm的水银柱将一部分空气封闭在细玻璃管里 当玻璃管开口向上竖直放置时 如图甲 管内空气柱长l1 15cm 当时的大气压强p0 76cmhg 那么 当玻璃管开口向下竖直放置时 如图乙 水银没有流出 管内空气柱的长度是多少 图6 解析设细玻璃管横截面积为s 开口向下竖直放置时空气柱的长度为l2 开口向上竖直放置时 空气柱的体积v1 l1s压强p1 p0 ph 76 19 cmhg 95cmhg 开口向下竖直放置时空气柱的体积v2 l2s压强p2 p0 ph 76 19 cmhg 57cmhg根据玻意耳定律 有p1v1 p2v2代入数值可得l2 25cm答案25cm 例3如图7所示 一粗细均匀 导热良好 装有适量水银的u形管竖直放置 右端与大气相通 左端封闭长l1 20cm气柱 两管中水银面等高 现将右端与一低压舱 未画出 接通 稳定后右管水银面高出左管水银面h 10cm 环境温度不变 大气压强p0 75cmhg 求稳定后低压舱内的压强 用 cmhg 作单位 图7 解析设u形管横截面积为s 则初始状态左端封闭气柱体积可记为v1 l1s 由两管中水银面等高 可知初始状态其压强为p0 当右管水银面高出左管10cm时 左管水银面下降5cm 气柱长度增加5cm 此时气柱体积可记为v2 l1 5cm s 右管低压舱内的压强记为p 则左管气柱压强p2 p 10cmhg 根据玻意耳定律得 p0v1 p2v2 即p0l1s p 10cmhg l1 5cm s代入数据 解得 p 50cmhg 答案50cmhg 三 p v图象 例4如图8所示 是一定质量的某种气体状态变化的p v图象 气体由状态a变化到状态b的过程中 气体分子平均速率的变化情况是 图8 a 一直保持不变b 一直增大c 先减小后增大d 先增大后减小 解析由题图可知 pava pbvb 所以a b两状态的温度相等 在同一等温线上 由于离原点越远的等温线温度越高 如图所示 所以从状态a到状态b 气体温度应先升高后降低 分子平均速率先增大后减小 答案d 自我检测 1 气体压强的计算 如图9所示 竖直放置的u形管 左端开口右端封闭 管内有a b两段水银柱 将a b两段空气柱封闭在管内 已知水银柱a长h1为10cm 水银柱b两个液面间的高度差h2为5cm 大气压强为75cmhg 求空气柱a b的压强分别是多少 1 2 3 4 图9 解析设管的横截面积为s 选a的下端面为参考液面 它受向下的压力为 pa ph1 s 受向上的大气压力为p0s 由于系统处于静止状态 则 pa ph1 s p0s 所以pa p0 ph1 75 10 cmhg 65cmhg 1 2 3 4 再选b的左下端面为参考液面 由连通器原理知 液柱h2的上表面处的压强等于pb 则 pb ph2 s pas 所以pb pa ph2 65 5 cmhg 60cmhg 答案65cmhg60cmhg 1 2 3 4 2 玻意耳定律的应用 一定质量的气体 压强为3atm 保持温度不变 当压强减小了2atm 体积变化了4l 则该气体原来的体积为 1 2 3 4 解析设该气体原来的体积为v1 由玻意耳定律得3v1 3 2 v1 4 解得v1 2l 答案b 1 2 3 4 3 p v图象的考查 如图10所示 d a b c表示一定质量的某种气体状态变化的一个过程 则下列说法正确的是 1 2 3 4 图10 a d a是一个等温过程b a b是一个等温过程c a与b的状态参量相同d b c体积减小 压强减小 温度不变 1 2 3 4 1 2 3 4 4 玻意耳定律的应用 如图11所示 横