学沪科版选修33 2.2玻意耳定律 课件（6）（47张）.ppt

2 2玻意耳定律 课标定位学习目标 1 理解气体的状态和状态参量的意义 会进行热力学温度跟摄氏温度之间的换算 2 会计算气体的压强 知道压强的不同单位 必要时会进行换算 3 掌握玻意耳定律 并能应用它解决气体的等温变化问题 4 知道气体等温变化的p v图像 即等温线 重点难点 1 气体压强的计算及气体状态的描述 2 玻意耳定律 p v图像 课前自主学案 一 描述气体状态的状态参量1 在物理学中 可以用温度t 体积v 来描述一定质量气体的宏观状态 这三个物理量叫做气体的状态参量 2 在国际单位制中 用热力学温标表示的温度 叫做 温度 用符号t表示 它的单位是 简称 符号是 它与摄氏温度的关系是t 压强p 热力学 开尔文 开 k t 273 15 3 体积 气体的体积是指气体分子能达到的空间 在国际单位制中 其单位是 符号m3 体积的单位还有升 l 毫升 ml 1l 10 3m3 1ml 10 6m3 4 压强 气体作用在器壁单位面积上的压力叫 在国际单位制中 压强的单位是帕 符号pa 1pa 1n m2 常用的单位还有标准大气压 atm 1atm 1 01 105pa 76cmhg 立方米 压强 二 怎样研究气体的状态变化一定质量的理想气体 如果其状态参量中有两个或者三个发生了变化 我们就说气体的状态发生了变化 只有一个参量发生变化而其他参量不变的情形是不会发生的 1 在物理学上 忽略分子本身体积和分子间 的气体叫做理想气体 实验指出 当温度 压强 时 所有的气体都可以看做理想气体 不太低 不太大 2 在研究气体的状态变化时 我们采用了 法 即先保持一个参量不变 研究其他两个参量之间的关系 进而确定三个参量的变化规律 3 使一定质量的气体在温度保持不变的情况下发生的状态变化过程 叫做 过程 相应地 还有等容过程和等压过程 控制变量 等温 核心要点突破 一 气体压强的计算1 静止或匀速运动系统中压强的计算方法 1 参考液片法 选取假想的液体薄片 自身重力不计 为研究对象 分析液片两侧受力情况 建立平衡方程消去面积 得到液片两侧压强相等 进而求得气体压强 例如 下图中粗细均匀的u形管中封闭了一定质量的气体a 在其最低处取一液片b 由其两侧受力平衡可知 pa ph0 s p0 ph ph0 s 即pa p0 ph 2 力平衡法 选与封闭气体接触的液柱 或活塞 汽缸 为研究对象进行受力分析 由f合 0列式求气体压强 3 连通器原理 在连通器中 同一种液体 中间液体不间断 的同一水平液面上的压强相等 如图2 1 2中同一液面c d处压强相等pa p0 ph 2 容器加速运动时封闭气体压强的计算当容器加速运动时 通常选与气体相关联的液柱 汽缸或活塞为研究对象进行受力分析 然后由牛顿第二定律列方程 求出封闭的压强 如图2 1 3所示 当竖直放置的玻璃管向上加速时 对液柱有 图2 1 3 即时应用 即时突破 小试牛刀 1 如图2 1 4所示 一个横截面积为s的圆筒形容器竖直放置 金属圆板的上表面是水平的 下表面是倾斜的 下表面与水平面的夹角为 圆板的质量为m 不计圆板与容器内壁的摩擦 若大气压强为p0 则被圆板封闭在容器中的气体压强等于 变式训练 如图所示 u形管内用水银柱封闭两段气体a b 已知大气压p0为76厘米汞柱 试求封闭气体a b的压强 解析 对b段空气柱分析可知pb pc 又所以对a段空气柱 可在d处选一液片 该液片两侧的压强分布如图所示所以有解得答案 81cmhg86cmhg 2 2玻意耳定律 一 探究气体等温过程1 实验装置如图2 1 1所示 以厚壁玻璃管内一定质量的空气作为研究对象 通过脚踏泵对管内的空气施加不同的压强 使管内空气的 发生相应的变化 然后在 和 上读出气体的压强和相应的体积 体积 压强计 刻度尺 图2 1 1 2 2玻意耳定律 1 等温变化 气体在温度不变的状态下 发生的变化叫做等温变化 2 实验研究 1 实验目的 在温度保持不变时 研究一定质量气体的压强和体积的关系 2 实验装置 3 实验数据的测量及分析 演示实验 1 研究的是哪一部分气体 2 怎样保证t不变 4 如何测v 3 如何改变p 实验数据的处理 实验 v 1 2 3 0 1 2 3 4 实验 1 v 1 2 3 0 0 2 0 4 0 6 0 8 实验 在温度不变时 压强p和体积v成反比 结论 实验结论 一定质量的某种气体 在温度保持不变的情况下 压强p与体积v成反比 或压强p与体积v的乘积保持不变 即 pv 常量 定律 玻意耳定律 需要注意的问题 研究对象 一定质量的气体适用条件 温度保持不变化遵循规律 体积和压强成反比 说明 一定质量 p1v1 p2v2 反比 四 玻意耳定律的微观解释一定质量的气体 温度保持不变时 分子的平均动能是 的 压强的大小完全由 决定 当体积减小为原来的一半时 分子密度增大为原来的2倍 因此压强也 为原来的2倍 即气体的压强与体积的乘积 或者说气体的压强与体积成反比 一定 分子密度 增大 不变 思考感悟在研究气体的等温变化规律时 压强增大 体积减小 气体的内能如何变化 提示 内能不变 理想气体不考虑分子势能 故内能由气体温度体现 二 玻意耳定律的理解及应用1 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 温度不变的条件下才成立 2 恒量的定义 p1v1 p2v2 c 恒量 该恒量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 该恒量c越大 核心要点突破 3 两种等温变化图像的比较 4 应用玻意耳定律解题的一般步骤 1 确定研究对象 并判断是否满足玻意耳定律的条件 2 确定始 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 注意统一单位 即时应用 即时突破 小试牛刀 2 一定质量的气体在温度保持不变时 气体的压强增大到原来的4倍 则气体的体积变为原来的 在竖直放置的u形管内由密度为 的两部分液体封闭着两段空气柱 大气压强为p0 各部分尺寸如图2 1 5所示 求a b气体的压强 图2 1 5 课堂互动讲练 精讲精析 法一 平衡法 选与气体接触的液柱为研究对象 进行受力分析 利用平衡条件求解 求pa 取液柱h1为研究对象 设管横截面积为s 大气压力和液柱重力方向向下 a气体产生的压力方向向上 液柱h1静止 则p0s gh1s pas pa p0 gh1 求pb 取液柱h2为研究对象 由于h2的下端以下液体的对称性 下端液体产生的压强可以不予考虑 a气体压强由液体传递后对h2的压力方向向上 b气体压力 液体h2重力方向向下 液柱受力平衡 则pbs gh2s pas 得pb p0 gh1 gh2 法二 取等压面法 根据同种液体在同一液面处压强相等 在连通器内灵活选取等压面 由两侧压强相等列方程求解压强 求pb时从a气体下端选取等压面 则有pb gh2 pa p0 gh1 所以pa p0 gh1 pb p0 g h1 h2 答案 p0 gh1p0 g h1 h2 方法总结 对于封闭气体压强的计算要分清是平衡状态还是加速状态 合理选取平衡方程还是牛顿第二定律方程求解 如图2 1 6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 图2 1 6 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 精讲精析 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 答案 abd 2012年济南高二检测 农村常用来喷射农药的压缩喷雾器的结构如图2 1 7所示 a的容积为7 5l 装入药液后 药液上方体积为1 5l 关闭阀门k 用打气筒b每次打进105pa的空气250cm3 求 图2 1 7 1 要使药液上方气体的压强为4 105pa 打气筒活塞应打几次 2 当a中有4 105pa的空气后 打开阀门k可喷射药液 直到不能喷射时 喷雾器剩余多少体积的药液 思路点拨 以被打入的所有气体和喷雾器内的原有