高中物理 2.7 气体实验定律（一）课件 粤教版选修33.ppt

目标导航 预习导引 目标导航 预习导引 一 二 三 四 一 等温过程一定质量的气体 在保持温度不变的情况下 发生状态变化的过程 目标导航 预习导引 一 二 三 四 二 探究等温变化规律1 研究对象 被封闭在注射器内的气体 2 数据采集 体积可由注射器的刻度直接读出 对应的压强可通过与计算机连接的压强传感器和数据采集器自动完成并输入计算机 多次改变活塞位置 待气压计示数稳定后 分别记录对应压强和体积数据 3 数据处理 应用计算机 点击 绘图 生成压强与体积的关系图线和压强与体积倒数的关系图线 4 分析图线 得出结论 压强与体积成反比 目标导航 预习导引 一 二 三 四 三 玻意耳定律1 内容 一定质量的气体 在温度不变的情况下 压强和体积成反比 3 条件 气体的质量一定 温度不变 目标导航 预习导引 一 二 三 四 四 气体等温变化的p v图象和图象 即等温线 1 图象如图所示 2 特点 一定质量的气体在温度不变时 由于压强与体积成反比 在p v图上等温线应为双曲线的一支 在图上等温线应为过原点的直线 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 一 研究气体的等温变化实验的注意事项1 改变气体的体积时 要缓慢进行 等稳定后再读出气体压强 以防止气体体积变化太快 气体的温度发生变化 2 实验过程不要用手接触注射器的圆筒 以防止从手吸收热量 引起内部气体温度变化 3 实验中应保持气体的质量不变 因此实验前应在柱塞上涂好润滑油 以免漏气 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 4 本实验中 由于气体体积与长度成正比 因此研究气体体积与压强的关系时 不用测量空气柱的横截面积 5 本实验测量体积时的误差主要出现在长度的测量上 读数时一定要使视线与柱塞底面相平 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 例1 利用如图装置可测量大气压强和容器的容积 步骤如下 将倒u形玻璃管a的一端通过橡胶软管与直玻璃管b连接 并注入适量的水 另一端插入橡皮塞 然后塞住烧瓶口 并在a上标注此时水面的位置k 再将一活塞置于10ml位置的针筒插入烧瓶 使活塞缓慢推移至0刻度的位置 上下移动b 保持a中的水面位于k处 测得此时水面的高度差为17 1cm 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 拔出橡皮塞 将针筒活塞置于0ml位置 使烧瓶与大气相通后再次塞住瓶口 然后将活塞抽拔至10ml位置 上下移动b 使a中的水面仍位于k 测得此时玻璃管中水面的高度差为16 8cm 玻璃管a内气体体积忽略不计 水 1 0 103kg m3 g取10m s2 导学号51140020 1 若用v0表示烧瓶容积 p0表示大气压强 v表示针筒内气体的体积 p1 p2表示上述步骤 中烧瓶内外气体压强差大小 则步骤 中 气体满足的方程分别为 2 由实验数据得烧瓶容积v0 ml 大气压强p0 pa 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 3 倒u形玻璃管a内气体的存在 a 仅对容积的测量结果有影响b 仅对压强的测量结果有影响c 对二者的测量结果均有影响d 对二者的测量结果均无影响 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 解析 1 由题意知 气体发生等温变化 步骤 中气体初态的压强和体积分别为p0 v0 v 末态的压强和体积分别为 p0 p1 与v0 则气体满足的方程为p0 v0 v p0 p1 v0 步骤 中气体初态的压强和体积分别为p0 v0 末态的压强和体积分别为 p0 p2 v0 v 则气体满足的方程为p0v0 p0 p2 v0 v 3 2 中得到的体积v0应该为容器的体积与玻璃管a内气体的体积之和 对大气压强的测量不产生影响 a项正确 答案 1 p0 v0 v p0 p1 v0p0v0 p0 p2 v0 v 2 56095760 3 a 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 多选 某同学用同一个注射器做了两次验证玻意耳定律的实验 操作完全正确 根据实验数据却在p v图上画出了两条不同的双曲线 如图所示 造成这种情况的可能原因是 导学号51140021 a 两次实验中空气质量不同b 两次实验中温度不同c 两次实验中保持空气质量 温度相同 但所取的气体压强的数据不同d 两次实验中保持空气质量 温度相同 但所取的气体体积的数据不同答案 ab 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 解析 实验时若两次所封气体的质量不同 在同一坐标系上会画出不同的等温线 a项正确 在质量一定的情况下 温度不同 得出的等温线也不同 b项正确 质量 温度都不变 压强与体积成反比 得到的是同一条等温线 c d项错误 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 二 玻意耳定律的应用1 玻意耳定律的适用条件 1 气体质量一定 温度不变 2 温度不太低 压强不太大 2 公式pv c中的恒量c不是一个普适恒量 它与气体质量 气体所处的温度高低有关 温度越高 恒量c越大 3 应用玻意耳定律解题的一般步骤 1 首先确定研究对象 并判断是否满足玻意耳定律适用的条件 2 然后确定始末状态及状态参量 p1 v1 p2 v2 3 最后根据玻意耳定律列方程求解 注意p1和p2 v1和v2统一单位 4 注意分析隐含的已知条件 必要时还应由力学或几何知识列出辅助方程 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 4 变质量气体的求解问题玻意耳定律只适用于气体质量一定的情况 但容器往往会存在漏气的问题 或存在给容器打气的问题 我们必须合理选择研究对象 将变质量问题转化成定质量问题 5 图象问题 1 p v图 一定质量的气体 温度越高 气体压强与体积的乘积必然越大 在p v图上的等温线就越高 如图甲中t1 t2 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 1 应用pv c解题时 p v的单位必须采用国际单位吗 答案 不一定 只要等式两边单位相同即可 2 在图象中 图线是一条过原点的直线 为什么直线在原点附近要画成虚线 答案 在等温变化过程中 体积不可能无限大 故和p不可能为零 所以图线在原点处附近要画成虚线表示过原点 但此处实际不存在 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 例2 如图所示 长50cm的玻璃管开口向上竖直放置 用15cm长的水银柱封闭了一段20cm长的空气柱 外界大气压强等同于75cm高的水银柱产生的压强 现让玻璃管自由下落 不计空气阻力 求稳定时气柱的长 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 解析 设封闭空气柱压强为p1 水银柱质量为m 底面积为s1 静止时 对于水银柱 由平衡条件 得p1s1 mg p0s1 故p1 gh1 p0 代入数据可知 p1大小等同于90cm高的水银柱产生的压强 玻璃管未下落时 空气柱的体积v1 20s1 自由下落时 对于水银柱 由牛顿第二定律 得mg p0s1 p2s1 ma a g 所以p2 p0 对于气柱 由于温度不变 所以由玻意耳定律 得90 20s1 75 v2 得v2 24s1 即气柱此时长24cm 而24cm 15cm 39cm 50cm 故水银没有溢出玻璃管 故气柱长24cm 答案 24cm 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 1 一气象探测气球 在充有压强为1 00atm 温度为27 0 的氦气时 体积为3 50m3 在上升至海拔6 50km高空的过程中 气球内氦气体积逐渐增大 到此高度上的大气压等同于36 0cm高的水银柱产生的压强 气球内部因启动持续加热过程而维持其温度不变 此后停止加热 保持高度不变 已知在这一海拔高度气温为 48 0 求氦气在停止加热前的体积 答案 7 39m3解析 气球在升空过程中 气球内部因启动持续加热过程而维持其温度不变 对于内部气体而言是一定质量的气体发生等温变化 符合玻意耳定律的条件 可以用玻意耳定律解决 在气球上升至海拔6 50km高空的过程中 气球内氦气经历一等温过程 根据玻意耳定律有p1v1 p2v2代入数据可得v2 7 39m3 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 2 2015上海单科 如图 长为h的水银柱将上端封闭的玻璃管内气体分隔成两部分 a处管内外水银面相平 将玻璃管缓慢向上提升h高度 管下端未离开水银面 上下两部分气体的压强变化分别为 p1和 p2 体积变化分别为 v1和 v2 已知水银密度为 玻璃管截面积为s 则 导学号51140022 a p2一定等于 p1b v2一定等于 v1c p2与 p1之差为 ghd v2与 v1之和为hs答案 a 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 案例探究 方法规律 思悟升华 正确理解等温变化图象 多选 如图所示为一定质量的气体在不同温度下的两条等温线 则下列说法正确的是 导学号51140023 a 从等