高中物理 第2章 第七节 气体实验定律课件 粤教版选修33.ppt

第七节气体实验定律 核心要点突破 课堂互动讲练 知能优化训练 第七节 课前自主学案 课标定位 课标定位 学习目标 1 理解一定质量的气体 在温度不变的情况下压强与体积的关系 2 会通过实验的手段研究问题 探究物理规律 体验科学探究过程 3 能利用玻意耳定律解决气体等温变化问题 重点难点 1 玻意耳定理的应用 2 等温变化的p v图象 课前自主学案 玻意耳定律1 等温过程气体在温度不变的情况下发生的状态变化过程 2 探究等温变化规律 1 研究对象 被封闭在注射器内的 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 待压强计示数稳定后 记录对应压强和体积数据 气体 3 数据处理 应用计算机 点击 绘图 生成压强与体积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 3 玻意耳定律 1 内容 的气体 在 不变的情况下 压强和体积成 2 公式 pv 常量或p1v1 3 条件 气体的 一定 不变 一定质量 温度 反比 p2v2 质量 温度 反比 双曲线 过原点的直线 核心要点突破 图2 7 2图2 7 3 2 玻意耳定律pv c 常量 其中常量c不是一个普通常量 它随气体温度的升高而增大 温度越高 常量c越大 等温线离坐标轴越远 如图2 7 3所示 4条等温线的关系为t4 t3 t2 t1 图2 7 4 即时应用 即时突破 小试牛刀 1 图2 7 5 单选 如图2 7 5所示为一定质量的气体在不同温度下的两条等温线 则下列说法不正确的是 a 从等温线可以看出 一定质量的气体在发生等温变化时 其压强与体积成反比b 一定质量的气体 在不同温度下的等温线是不同的c 由图可知t1 t2d 由图可知t1 t2 解析 选c 由等温线的物理意义可知 a b正确 对于一定质量的气体 温度越高 等温线的位置就越高 c错 d对 二 变质量气体的求解问题思路分析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 1 关于充气问题向容器里充气的过程中 容器里的气体质量不断增大 质量在变化 分析时 将每次充气过程中充入的气体和充入后的全部气体作为研究对象 质量不变 故充气过程可看做是气体的等温压缩过程 2 关于抽气问题从容器内抽气的过程中 容器内的气体质量不断减小 这属于变质量的问题 分析时 将每次抽气过程中抽出的气体和剩余气体作为研究对象 质量不变 故抽气过程可看做是等温膨胀过程 3 关于灌气问题将一个大容器里的气体分装到多个小容器的问题 也是一个典型的变质量问题 分析这类问题时 可以把大容器的气体和多个小容器中的气体看做整体作为研究对象 可将变质量的问题转化为定质量问题 即时应用 即时突破 小试牛刀 2 用压强为p 40atm的氢气钢瓶给容积为v1 1m3的气球充气 设气球原来是真空 充气后气球内的氢气压强为p1 1atm 钢瓶内氢气压强为p2 20atm 设充气过程中温度不变 求钢瓶的容积v 解析 此题属于变质量问题 无法直接用玻意耳定律 为了转化为恒定质量问题 可作如下处理 假设用另一容积为 v的真空钢瓶与装氢气的钢瓶接通 不漏气 接通后氢气的压强恰变成p2 20atm 故由玻意耳定律有pv p2 v v 再假设把两个钢瓶之间的通道关闭 然后把容积为 v的钢瓶中的氢气全部充入气球内 则选这部分氢气为研究对象 根据玻意耳定律得 答案 0 05m3 课堂互动讲练 单选 如图2 7 6所示 一个厚度可以不计 质量为m的汽缸放在光滑的水平地面上 活塞的质量为m 面积为s 内部封有一定质量的气体 活塞不漏气 摩擦不计 外界大气压强为p0 若在活塞上加一水平向左的恒力f 不考虑气体温度的变化 当汽缸和活塞以共同加速度运动时 缸内气体初末状态的长度之比是 图2 7 6 答案 d 方法总结 1 利用玻意耳定律解题的基本思路 明确研究对象 根据题意确定所研究的是哪部分封闭气体 注意其质量和温度应不变 明确状态参量 找准所研究气体初 末状态的p v值 根据玻意耳定律列方程求解 2 压强是力热综合的桥梁 要善于灵活选择研究对象 运用有关力学规律求出压强 图2 7 7 答案 bd 一潜水艇位于水面下h 200m处 艇上有一容积v0 2m3的贮气钢筒 筒内贮有压缩空气 贮气钢筒与艇内水箱有阀门相通 水箱有排水孔和海水相连 当打开阀门 将筒内一部分空气压入水箱后 立即关闭阀门 这时水箱中排出的海水v 10m3 而筒内剩余气体的压强是p2 95atm 设在排水的过程中温度保持不变 海面上大气压强为p0 1atm 海水的密度为1 103kg m3 求贮气筒内压缩空气原来的压强p1 思路点拨 由于贮气筒中放出一部分气体 因此对贮气筒来说 这是一个 变质量 问题 可通过灵活选取研究对象 将 变质量 问题转化为 定质量 问题 思维流程 由于气体的温度不变 根据玻意耳定律有 p1v1 p3v 再取剩余的气体为研究对象 这部分气体原来的压强为p1 体积为v0 v1 两部分气体在初态时的体积和等于贮气筒的容积 膨胀后的体积为v0 压强为p2 95atm 根据玻意耳定律有 p1 v0 v1 p2v0 由 两式解得p1 200atm 法二 与法一类似 只是将过程的进行方向倒过来 设想将已排出钢筒的气体 压强为21atm 体积为10m3 重新压回到钢筒中 压强变为最初的压强p1 这部分气体在钢筒中所占的体积为v1 则根据玻意耳定律可得 21 10 p1v1 再取原来剩在钢筒中的气体 压强为95atm 体积为2m3 为研究对象 外面的气体被重新压回到钢筒中以后 这部分气体就要被压缩 压缩以后体积变为2 v 压强变为最初的压强p1 根据玻意耳定律 95 2 p1 2 v1 由 两式解得p1 200atm 法三 取整个钢筒内的气体为研究对象 从开始状态 p1 v0 2m3 膨胀到压强p2 95atm 此时的体积变为v1 一部分在筒内 一部分在筒外 则根据玻意耳定律可得 p1v0 p2v1 被排出钢筒的气体的体积为v1 v0 p2 95atm 再取这部分气体为研究对象 膨胀到体积为v 10m3 压强为p3 21atm 根据玻