2012高中物理 8.1《气体的等温变化》教案3 新人教版选修3-3

用心 爱心 专心1 第第 1 1 节节气体的等温变化气体的等温变化 目标导航目标导航 1 知道什么是气体的等温变化 2 掌握玻意耳定律的内容和公式 3 理解 p V 图上等温变化的图象及其物理意义 4 知道 p V 图上不同温度的等温线如何表示 5 会用玻意耳定律进行计算 诱思导学诱思导学 探究 等温变化的规律探究 等温变化的规律 如图 8 1 1 一原来开口向上的玻璃管 今开口向下插入水槽中 此时管内封住一定质量的气体 测出压强 p 读出体积 V 再把玻璃管下插 注意动作要缓慢 待稳定后观察气体体积 的变化及压强的数值 探究一下在温度不变时 压强和体积 的关系 1 玻意耳定律玻意耳定律 1 等温变化 气体在温度不变的情况下发生的状态变化 2 玻意耳定律 一定质量的某种气体在温度不变的情况下 压强跟体积成反比 即 pV C 常量 或 p1V1 p2V2 点拨 1 玻意耳定律是实验定律 由英国科学家玻意耳和法国科学家马略特各自通过 实验独立发现的 2 成立条件 质量一定 温度不变 且压强不太大 温度不太低 3 pV C 其中常量 C 与气体的质量 种类 温度有关 2 等温线等温线 1 一定质量的某种气体在等温变化过程中压强 p 跟体积 V 的反比关系 在 p V 直角坐 标系中表示出来的图线叫等温线 2 一定质量的气体等温线的 p V 图是双曲线的一支 3 等温线的物理意义 图线上的一点表示气体的一个确定的状态 同一条等温线上各状 态的温度相同 p 与 V 的乘积相同 不同温度下的等温线 离原点越远 温度越高 典例探究典例探究 例例 1 1 一贮气筒内装有 25L 1 0 105 Pa 的空气 现想使筒内气体压强增至 4 0 105Pa 且保持温度不变 那么应向筒内再打入 L 1 0 105 Pa 的相同温度 的气体 解析解析 玻意耳定律的适用条件是气体的质量不变 温度不变 因此应以筒内和再 打入的气体作为研究对象 设再打入 V 升 1 0 105 Pa 的相同温度的气体 初状态 p1 1 0 105 Pa V1 25 V L 末状态 p2 4 0 105 Pa V1 25 L 由玻意耳定律 得 p1V1 p2V2 1 0 105 25 V 4 0 105 25 V 75L 友情提示友情提示 保证气体质量不变 合理选择研究对象是解本题的关键 本题应正确分析 研究对象的初 末状态及对象的变化特点 分析各量之间的制约关系 正确应用相应规律 图 8 1 1 用心 爱心 专心2 列方程 例例 2 2 如图 8 1 2 所示 A B 是一定质量的理想气体在两条等温线上的两个状态点 这两点与坐标原点 O 和对应坐标轴上的 VA VB坐标所围成的三角形面积分别为 SA SB 对 应温度分别为 TA和 TB 则 A SA SB TA TB B SA SB TA TB C SA SB TA SB TA TB 解析 解析 由图可知 三角形的面积等于 p 与 V 乘积的 2 1 SA 2 1 pAVA SB 2 1 pBVB 在 A 点所在的等温线中 其上各点的 pV 乘积相同 因为 p 与 V 成反比 所以 pAVA pA VB pBVB SA SB 又因为离原点越远 温度越高 所以 TA TB 选 C 友情提示 友情提示 SA SB 由图象可直接观察得出 例例 3 3 如图 8 1 3 试求甲 乙 丙中各封闭气体的压强 p1 p2 p3 p4 已知大气压 为 p0 液体的密度为 其他已知条件标于图上 且均处于静止状态 解析 由于各液体都处于平衡状态 对于密闭气体的压强 可用平衡条件进行求解 这类 题常以封闭气体的液柱或固体为研究对象 图甲以液柱为对象 液柱受 3 个力 即液柱受 重力 mg 上液面受到密闭气体向下的压力 p1S 下液面受到大气向上的压力 p0S 其中 S 是 液柱截面积 m 是液柱的质量 m hS 由平衡条件得 p0S p1S mg p1S hSg 则 p1 p0 gh 也可以这样求密闭气体压强 以甲图中液柱的下液面为对象 因液柱静止不动 液面 上下两侧的压强应相等 该液面下侧面受到大气向上的压强 p0 上侧面受到向下的两个压 强 一是液柱因自身重力产生的向下压强 gh 另一是密闭气体压强 p1 被液体大小不 变的传到下液面上 所以下液面的上侧面受到向下的压强为 p1 phg 根据液面两侧压强 相等可得 p0 p1 gh 即 p1 p0 gh 同理可得乙图 p2 p0 gh 丙图 p3 p0 gh1 p4 p3 gh2 p0 g h1 h2 友情提示 根据受力平衡或选择静止液面两侧压强相等是解题的切入点 思考 一圆桶形气缸竖直置于地上 其横截面积为 S 活塞上表面是水平的 下表面和水平面成 夹角 如图 8 1 4 已知活塞质量为 M 不计活塞与筒壁的摩擦 大气压强 图 8 1 2 图 8 1 3 图 8 1 4 用心 爱心 专心3 为 p0 则容器中封闭气体的压强为多少 课后问题与练习点击课后问题与练习点击 1 1 解析 选足球内原有的气体和再打入的气体为研究对象 初状态 p1 p0 V1 20 0 125 2 5 L 末状态 p2 p V1 2 5 L 由玻意耳定律 得 p1V1 p2V2 p0 5 p 2 5 p p0 2 前提 气体的温度不变 实际情况不能满足 压缩气体会使温度升高 2 解析 取水银柱上方封闭的空气为研究对象 当实际大气压相当于 768mmHg 时 水银 柱产生的压强 p1 18mmHg V1 80S 当气压计读数为 740 mmHg 时 V2 90S 由玻意耳定律 得 p1V1 p2V2 p2 16mmHg 实际的气压 p 74