2017年高中物理第二章固体液体和气体第七讲气体实验定律Ⅰ教案粤教版选修3_3

1、教育是最好的老师，小学初中高中资料汇集第七讲 气体实验定律（I）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p1一、V图象、p图象的物理意义 V芝预习导学金 梳理-识记，点拨 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：pV= C 或 pM= pV.3 .条

2、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：专注专业学习坚持不懈勇攀高峰12图21pv图象pv®象pV图上等温线应为2 .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，1双曲线,在p - v图上等温线应为过原点的直线t 1和t 2哪一个大?想一想 如图2所示，为同一气体在不同温度下的等温线,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】课堂讲义 ：里解深化探究一、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.,pi V22 .表达式：piV = p2V2或p

3、V=常数或一=.p2 Vi3 .应用玻意耳定律解题的一般步骤(i)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 .(piV, p2V)(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i 一种水下重物打捞方法的工作原理如图3.将一质量 M= 3Xi03kg、体积M = 0.5m3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hi = 40m,筒内气体体积 Vi=in3.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

4、浮 .求V2和h.已知大气 压弓虽po=ixi05Pa,水的密度 p = ixi03kg/m3,重力加速度的大小 g= i0 m/s 2.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 2.5m3 10m解析当F=。时，由平衡条件得Mg= p g(V0 + V2)代入数据得V2=2.5m3Pi、P2,由题意得设筒内气体初态、末态的压强分别为pi = p()+ p ghip2=p(o+ p gh2在此过程中筒内气体的温度和质量不变，由玻意耳定律得piVi= P2V2联立式代入数据得h2=10m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

5、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便=1.0 xi05Pa, 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：p1 = p0, V1= 12S末状态：p2=p0+ Pg(h 0.02) , Va= 10S由玻意耳定律pM=P2V2,得 T讣 口. = 7， 解彳导: h = 2.02m.p0+ p g h U, U乙12S1一二、等温变化中pV图象和p引象的理解和

6、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：T2>T1.pf( x lOPaj2.图4、一 ，、，一E1 ，一定质量气体的等温变化过程，也可以用p-v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1k=p/(V»=pg即斜率越大，气体做等温变化的温度越高t V图5【例2】如图6所示，为一定质量

7、的气体在不同温度下的两条pV图线，由图可知（）卜V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 1一 . 一 .B. 一定质量的气体在发生等温变化时，其p-J图线的延长线是经过坐标原点的C.Ti>T2D.Ti<T2答案 BD 1解析这是一定质量的气体在发生等温变化时的p- J图线，由图线过原点可知 吗，恒量，即斜率k = pV为恒量，所以p与V成反比，A错、B正确；1 一根据p斜线斜率的物理意义可知C错、DX.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， 1 一 ，重越大，温度越局，C也越大，在pv图象中，斜率k=C也就越大

8、.芝对点练习金 巩固应用，反馈玻意耳定律的基本应用1 .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 倍答案 C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pMv W p1 3atm皿 石=p2V2,得：J = = 丁;=1.5 ,故 C项正确.V p2 2atm2 .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（4

9、A.B.2L8C.3LD.3L答案 B解析设原来的体积为V 则 3V1 = (3 2)( Vi + 4),得 V=2L.1pV图象或pVB象3 .下图中，p表不压强,V表示体积，T为热力学温度，各图中正确描述一定质量的气体发生等温变化的是（答案 AB解析 A图中可以直接看出温度不变；B图说明1 r，一 一-一8K 即pV=常数，是等温过程； C图是双曲线，但横坐标不是体积 V,不是等温线；D图的p-V图线不是双曲线，故也不是等温线4.如图7所示，是一定质量的某种气体状态变化的pV图象，气体由状态 A变化到状态B的过程中，气体分子平均速率的变化情况是（）A. 一直保持不变C.先减小后增大答案 D

10、BS6422 4 6IB. 一直增大D.先增大后减小解析由图象可知，paVa= pBVB,所以A、B两状态的温度相等，在同一等温线上.由于离原点越远的等温线温度越高， 所以从状态A到状态B温度应先升高后降低， 分子平均速率先增大 后减小.声题组训练金解疑，纠偏检测（时间：60分钟）题组一玻意耳定律的应用1 .如图1所示，某种自动洗衣机进水时， 与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气，通过压力传感器感知管中的空气压力，从而控制进水量.设温度不变，洗衣缸内水位升高，则细管中被封闭的空气（）A.体积不变，压强变小C.体积不变，压强变大答案 B压力传感器图1B.体积变小，压强变大D.体积变小，压强变

11、小解析 由图可知空气被封闭在细管内，缸内水位升高时，气体体积减小；根据玻意耳定律， 气体压强增大，B项正确.2 .如图2所示，两端开口的均匀玻璃管竖直插入水银槽中，管中有一段水银柱 hi封闭一 质量的气体，这时管下端开口处内、外水银面高度差为 h2,若保持环境温度不变，当外界压强增大时，下列分析正确的是 （）图2A.h2变长B. h2变短C.hi上升D.hi下降答案 D解析 被封闭气体的压强 p= po+hi= po+h2.故hi=h2,随着大气压强的增大，被封闭气体 压强也增大，由玻意耳定律知气体的体积减小，空气柱长度变短，但hi、h2长度不变，所以hi液柱下降，D项正确.3 .在一端封闭的

12、粗细均匀的玻璃管内，用水银柱封闭一部分空气，玻璃管开口向下，如图 所示，当玻璃管自由下落时，空气柱长度将（）B.减小A.增大C.不变D.无法确定答案 B解析 此题中，水银柱原来是平衡的，设空气柱长度为' pmG S P卢后来因为自由下落有重力加速度而失去平衡，发生移动.开始时气体压强 pi=p0 pgL,气体体积Vi=liS.自由下落后，设空气柱长度为12,水银柱受管内气体向下的压力 p2s重力G 和大气向上的压力 p£,如图所示，根据牛顿第二定律可得 P2S+ G-poS= mg因为G= p LSg, rn= p LS,所以 p2S+ p LSg poS= p LSg,解得

13、 p2= po,即 p2>pi.再由玻意耳定律得 piVi=p2%, pil lS= p21 2S,因为p2>pi,所以12<1 1,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1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 6,管内空气柱的压强为 pi,

14、长度为h的水银柱产生的 压强为ph,有pi+ph=p°.试管倾斜后，假定管内水银柱的长度 h不变，因1不变，管内空气 柱的体积也不变，其压强仍为pi,但由于管的倾斜，管内水银柱产生的压强phi小于倾斜前的压强ph,使pi+phi<po,故假设不成立，由此判断，随着试管的倾斜，大气压强使管内水 银面上移，管内水银柱上升，被封闭气体体积减小，空气柱的密度增大，再由玻意耳定律知，管内空气柱的压强随体积的减小而增大，当再达到稳定时，设管内空气压强为 p2,管内水银柱产生的压强变为 ph2,有p2+ ph2=便，比较两个式子，因 p2>pi ,故有ph2<ph,即倾斜后管内

15、水银柱产生的压强比倾斜前小，故B C正确.5 .大气压强po=i.0 xi05Pa.某容器的容积为 20L,装有压强为20Xi05Pa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.i : i9B.i : 20C.2 : 39D.i ： i8答案 B解析 由pM=p2%,得piVo= P0V0+ p0V,因Vo=20L,则V= 380L,即容器中剩余 20L压强为po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201400 20'B项正确.1题组二

16、p V图象（pv图象）6 .如图5所示，AA-Bf C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.DK A是一个等温过程B.A- B是一个等温过程C.A与B的状态参量相同D.B- C体积减小，压强减小，温度不变答案 A解析 AA是一个等温过程，A对；A、B两状态温度不同，Z B是一个等容过程（体积不变）, B C错；Ef C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p V图象，则下列说法正确的是 （）A.气体做的是等温变化8 .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 B

17、C解析 一定质量的气体的等温过程的 p V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

18、压强多大？(已知大气压强为 6,假设打气过程空气温度不变 )答案nV)Vp0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 pV=pV2得ponM = pV,解得 p=nV0Vp0.9 .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po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.物品畲圆柱研制©接触面图7V)答案 vpoS解析设压力为F,压缩后气体压强为 p由 poU= pV和 F= pS得F=等0s10 .汽车未装载货物时，某个轮胎内气体的体积为V0,压强为p。；装载货物后，该轮胎内气体的压强增加了 Ap,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A pV)A p+ p0解析对轮胎内的气体:初状态：pi = p0,V = V)末状态：p2=p0+Ap,V= A V+ Vo由玻意耳定律得 piV=p%解得:A V=A pVA p+ po11 .如图8所示，一定质量的某种理想气体被活