高中物理 第八章 气体 第1讲 气体的等温变化课件 新人教版选修33.ppt

第1讲气体的等温变化 目标定位1 知道玻意耳定律的内容 表达式及适用条件 2 能运用玻意耳定律对有关问题进行分析 计算 3 了解p v图 p 图的物理意义 预习导学梳理 识记 点拨 1 气体的状态参量生活中的许多现象都表明 气体的 三个状态参量之间存在着一定的关系 2 玻意耳定律 1 内容 一定质量的某种气体 在不变的情况下 压强与体积成 2 公式 pv c或 压强 体积 温度 温度 反比 p1v1 p2v2 3 条件 气体的一定 不变 4 气体等温变化的p v图象 气体的压强p随体积v的变化关系如图1所示 图线的形状为 它描述的是温度不变时的p v关系 称为 一定质量的气体 不同温度下的等温线是不同的 图1 质量 温度 双曲线 等温线 想一想如图1所示 为同一气体在不同温度下的等温线 t1和t2哪一个大 答案t1大于t2 因为体积相同时 温度越高 压强越大 课堂讲义理解 深化 探究 一 气体压强的求法 1 液柱封闭气体取等压面法 同种液体在同一深度液体的压强相等 在连通器中 灵活选取等压面 利用两侧压强相等求解气体压强 如图2甲所示 同一液面c d两处压强相等 故pa p0 ph 如图乙所示 m n两处压强相等 故有pa ph2 pb 从右侧管看 有pb p0 ph1 图2 2 活塞封闭气体选与封闭气体接触的液柱或活塞为研究对象 进行受力分析 再利用平衡条件求压强 如图3甲所示 汽缸截面积为s 活塞质量为m 在活塞上放置质量为m的铁块 设大气压强为p0 试求封闭气体的压强 以活塞为研究对象 受力分析如图乙所示 由平衡条件得 mg mg p0s ps 即 p p0 图3 例1如图4所示 竖直放置的u形管 左端开口 右端封闭 管内有a b两段水银柱 将a b两段空气柱封闭在管内 已知水银柱a长h1为10cm 水银柱b两个液面间的高度差h2为5cm 大气压强为75cmhg 求空气柱a b的压强分别是多少 图4 解析设管的截面积为s 选a的下端面为参考液面 它受向下的压力为 pa ph1 s 受向上的大气压力为p0s 由于系统处于静止状态 则 pa ph1 s p0s 所以pa p0 ph1 75 10 cmhg 65cmhg 再选b的左下端面为参考液面 由连通器原理知 液柱h2的上表面处的压强等于pb 则 pb ph2 s pas 所以pb pa ph2 65 5 cmhg 60cmhg 答案65cmhg60cmhg 借题发挥 1 在考虑与气体接触的液柱所产生的附加压强p gh时 应特别注意h是表示液面竖直高度 不一定是液柱长度 2 特别注意大气压强的作用 不要漏掉大气压强 二 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 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 p1 v2 p2 v2 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2如图5所示 活塞的质量为m 缸套的质量为m 通过弹簧吊在天花板上 汽缸内封住一定质量的气体 缸套和活塞间无摩擦 活塞面积为s 大气压强为p0 则封闭气体的压强为 图5 解析以缸套为研究对象 有ps mg p0s 所以封闭气体的压强p p0 故应选c 对于活塞封闭气体类问题压强的求法 灵活选取研究对象会使问题简化 答案c 例3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竖直向下潜入水中 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p0 1 0 105pa g取10m s2 池水中温度恒定 解析确定研究对象为被封闭的一部分气体 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 p1 p0 v1 12s末状态 p2 p0 g h 0 02 v2 10s由玻意耳定律p1v1 p2v2 得p0 12s p0 g h 0 02 10s解得 h 2 02m 答案2 02m 三 等温变化中p v图象和p 图象的理解和应用 1 一定质量的气体 在p v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6所示 t2 t1 图6 2 一定质量气体的等温变化过程 也可以用p 图象表示 如图7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k pv t 即斜率越大 气体做等温变化的温度越高 图7 例4如图8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 a 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 t1 t2d t1 t2 图8 答案bd 借题发挥由玻意耳定律可知 pv c 常量 其中c的大小与气体的质量及温度有关 质量越大 温度越高 c也越大 在p 图象中 斜率k c也就越大 对点练习巩固 应用 反馈 压强的计算 1 求图9中被封闭气体a的压强 其中 1 2 3 图中的玻璃管内都装有水银 4 图中的小玻璃管浸没在水中 大气压强p0 76cmhg p0 1 01 105pa g 10m s2 水 1 103kg m3 1 2 3 4 图9 解析 1 pa p0 ph 76cmhg 10cmhg 66cmhg 2 pa p0 ph 76cmhg 10 sin30 cmhg 71cmhg 3 pb p0 ph2 76cmhg 10cmhg 86cmhgpa pb ph1 86cmhg 5cmhg 81cmhg 4 pa p0 水gh 1 01 105pa 1 103 10 1 2pa 1 13 105pa 1 2 3 4 答案 1 66cmhg 2 71cmhg 3 81cmhg 4 1 13 105pa 1 2 3 4 2 一个气泡由湖面下20m深处缓慢上升到湖面下10m深处 它的体积约变为原来体积的 a 3倍b 2倍c 1 5倍d 0 7倍 1 2 3 4 玻意耳定律的基本应用 解析气泡缓慢上升过程中 温度不变 气体等温变化 湖面下20m处 水的压强约为2个标准大气压 1个标准大气压相当于10m水产生的压强 故p1 3atm p2 2atm 由p1v1 p2v2 得 1 5 故c项正确 c 3 一定质量的气体 压强为3atm 保持温度不变 当压强减小了2atm 体积变化了4l 则该气体原来的体积为 1 2 3 4 解析设原来的体积为v 则3v 3 2 v 4