鲁科版选修33 气体实验定律 第1课时 学案.docx

气体实验定律()目标定位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.知道玻意耳定律的内容，表达式及适用条件.3.能运用玻意耳定律对有关问题进行分析、计算.4.了解pv图象、p图象的物理意义. 一、探究气体规律的方法同时研究三个状态参量之间的变化关系比较困难，可以采用控制变量法，控制其中一个状态参量不变，研究其他状态参量的变化关系，然后确定三个状态参量的变化规律.二、玻意耳定律1.内容：一定质量的气体，在温度不变的情况下，压强与体积成反比.2.公式：pvc或p1v1p2v2.3.条件：气体的质量一定，温度不变.三、气体等温变化的图象(即等温线)1.图象如图1所示：pv图象p图象图12.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pv图上等温线应为双曲线，在p图上等温线应为过原点的直线.想一想如图2所示，为同一气体在不同温度下的等温线，t1和t2哪一个大？图2答案t1大于t2.因为体积相同时，温度越高，压强越大.解决学生疑难点_一、玻意耳定律的理解及应用1.成立条件：(1)质量一定，温度不变.(2)温度不太低，压强不太大.2.表达式：p1v1p2v2或pv常数或.3.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)确定初、末状态及状态参量.(p1v1，p2v2)(3)根据玻意耳定律列方程求解.(注意统一单位)(4)注意分析隐含条件，作出必要的判断和说明.例1一种水下重物打捞方法的工作原理如图3.将一质量m3103kg、体积v00.5m3的重物捆绑在开口朝下的浮筒上.向浮筒内冲入一定质量的气体，开始时筒内液面到水面的距离h140m，筒内气体体积v11m3.在拉力作用下浮筒缓慢上升，当筒内液面到水面的距离为h2时，拉力减为零，此时气体体积为v2，随后浮筒和重物自动上浮.求v2和h2.已知大气压强p01105pa，水的密度1103kg/m3，重力加速度的大小g10 m/s2.不计水温变化，筒内气体质量不变且可视为理想气体，浮筒质量和筒壁厚度可忽略.图3答案2.5m310m解析当f0时，由平衡条件得mgg(v0v2)代入数据得v22.5m3设筒内气体初态、末态的压强分别为p1、p2，由题意得p1p0gh1p2p0gh2在此过程中筒内气体的温度和质量不变，由玻意耳定律得p1v1p2v2联立式代入数据得h210m针对训练粗细均匀的玻璃管，一端封闭，长为12cm.一个人手持玻璃管开口向下潜入水中，当潜到水下某深度时看到水进入玻璃管口2cm，求管口距液面的深度.(取水面上大气压强为p01.0105pa，g取10m/s2，池水中温度恒定)答案2.02m解析以被封闭的一部分气体为研究对象，玻璃管下潜的过程中气体的状态变化可视为等温过程.设潜入水下的深度为h，玻璃管的横截面积为s.气体的初末状态参量分别为：初状态：p1p0，v112s末状态：p2p0g(h0.02)，v210s由玻意耳定律p1v1p2v2，得，解得：h2.02m.二、等温变化中pv图象和p图象的理解和应用1.一定质量的气体，在pv图象中等温线是双曲线，双曲线上的每一个点，均表示一定质量的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坐标的乘积都是相等的.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，温度越高，如图4所示：t2t1.图42.一定质量气体的等温变化过程，也可以用p图象来表示，如图5所示.等温线是通过原点的直线，由于气体的体积不能无穷大，所以靠近原点附近处应用虚线表示，该直线的斜率kp/()pvt，即斜率越大，气体做等温变化的温度越高.图5例2如图6所示，为一定质量的气体在不同温度下的两条p图线，由图可知()图6a.一定质量的气体在发生等温变化时，其压强与体积成正比b.一定质量的气体在发生等温变化时，其p图线的延长线是经过坐标原点的c.t1t2d.t1p1.再由玻意耳定律得p1v1p2v2，p1l1sp2l2s，因为p2p1，所以l2l1，所以空气柱长度将减小.故正确答案为b.4.如图4所示，上端封闭的玻璃管，开口向下，竖直插在水银槽内，管内长度为h的水银柱将一段空气柱封闭，现保持槽内水银面上玻璃管的长度l不变，将管向右倾斜30，若水银槽内水银面的高度保持不变，待再度达到稳定时()图4a.管内空气柱的密度变小b.管内空气柱的压强变大c.管内水银柱的长度变大d.管内水银柱产生的压强变大答案bc解析玻璃管倾斜前，设大气压强为p0，管内空气柱的压强为p1，长度为h的水银柱产生的压强为ph，有p1php0.试管倾斜后，假定管内水银柱的长度h不变，因l不变，管内空气柱的体积也不变，其压强仍为p1，但由于管的倾斜，管内水银柱产生的压强ph1小于倾斜前的压强ph，使p1ph1p1，故有ph2ph，即倾斜后管内水银柱产生的压强比倾斜前小，故b、c正确.5.大气压强p01.0105pa.某容器的容积为20l，装有压强为20105pa的理想气体，如果保持气体温度不变，把容器的开关打开，待气体达到新的平衡时，容器内剩下的气体质量与原来气体的质量之比为()a.119b.120c.239d.118答案b解析由p1v1p2v2，得p1v0p0v0p0v，因v020l，则v380l，即容器中剩余20l压强为p0的气体，而同样大气压下气体的总体积为400l，所以剩下气体的质量与原来质量之比等于同压下气体的体积之比，即，b项正确.题组二pv图象(p图象)6.如图5所示，dabc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()图5a.da是一个等温过程b.ab是一个等温过程c.a与b的状态参量相同d.bc体积减小，压强减小，温度不变答案a解析da是一个等温过程，a对；a、b两状态温度不同，ab是一个等容过程(体积不变)，b、c错；bc是一个等温过程，v增大，p减小，d错.7.如图6所示，是一定质量气体状态变化的pv图象，则下列说法正确的是()图6a.气体做的是等温变化b.气体的压强从a至b一直减小c.气体的体积从a到b一直增大d.气体的三个状态参量一直都不变答案bc解析一定质量的气体的等温过程的pv图象即等温曲线是双曲线，显然图中所示ab图线不是等温线，ab过程不是等温变化，a选项不正确；从ab图线可知气体从a状态变为b状态的过程中，压强p在逐渐减小，体积v在不断增大，则b、c选项正确；又该过程不是等温过程，所以气体的三个状态参量一直都在变化，d选项错误.题组三综合应用8.阿迪达斯从1963年开始制作高质量的世界杯比赛用球，2014年巴西世界杯用球命名为“桑巴荣耀”，它是阿迪达斯足球史上最有科技含量的产品.赛前要为足球充气，假设活塞式打气筒的容积为v0，足球容积为v，如果足球在打气前内部没有空气，那么打了n次后，足球内空气压强多大？(已知大气压强为p0，假设打气过程空气温度不变)答案p0解析将n次打入的气体等效成一次打入了nv0的气体，由玻意耳定律p1v1p2v2得p0nv0pv，解得pp0.9.图7为一种减震垫，上面布满了圆柱状薄膜气泡，每个气泡内充满体积为v0，压强为p0的气体.当平板状物品平放在气泡上时，气泡被压缩.若气泡内气体可视为理想气体，其温度保持不变.当体积压缩到v时气泡与物品接触面的面积为s.求此时每个气泡内气体对接触面处薄膜的压力.图7答案p0s解析设压力为f，压缩后气体压强为p.由p0v0pv和fps得fp0s.10.汽车未装载货物时，某个轮胎内气体的体积为v0，压强为p0；装载货物后，该轮胎内气体的压强增加了p，若轮胎内气体视为理想气体，其质量、温度在装载货物前后均不变，求装载货物前后此轮胎内气体体积的变化量.答案体积减小了解析对轮胎内的气体：初状态：p1p0，v1v0末状态：p2p0p，v2vv0由玻意耳定律得p1v1p2v2解得：v.11.如图8所示，一定质量的某种理想气体被活塞封闭在可导热的气缸内，活塞相对于底部的高度为h，可沿气缸无摩擦地滑动.取一小盒沙子缓慢地倒在活塞的上表面上.沙子倒完时，活塞下降了.再取相同