教科版物理选修3-3全册课件-第二章-3

3气体实验定律3气体实验定律目标导航1.知道描述气体的三个状态参量．理解三个参量的意义．2．知道什么是等温变化、等容变化和等压变化．3．知道实验三定律的内容及表达式，并会应用定律处理问题．目标导航新知初探·自学导引一、气体的状态参量1.状态参量:研究气体的性质时,用________、________、________这三个物理量来描述气体的状态，这三个物理量被称为气体的状态参量．2.体积、温度和压强压强体积温度新知初探·自学导引一、气体的状态参量压强体积温度(1)体积(V)：气体的体积是指气体占有空间的大小．(2)温度(T)：气体的温度是表示气体____________的物理量，是气体分子____________的标志．①测量：用_________来测量．②表示方法：摄氏温度和_________温度，两者数量关系是：_____________．冷热程度平均动能温度计热力学T＝t＋273(1)体积(V)：气体的体积是指气体占有空间的大小．冷热程度(3)压强(p)：是大量气体分子对器壁撞击的宏观表现．单位有：Pa、atm、cmHg、mmHg等，它们间的换算关系为：1Pa＝1N/m2，1atm＝76cmHg＝760mmHg＝_____________Pa.二、玻意耳定律1.等温变化：一定质量的气体，在温度不变时其压强随体积发生的变化．1.013×105

(3)压强(p)：是大量气体分子对器壁撞击的宏观表现．单位有2.玻意耳定律(1)内容：一定________的某种气体，在温度保持不变的情况下，压强p与体积V成________．(2)表达式：pV＝常量．(3)适用条件：①气体的________不变；②气体的_________不变．质量反比质量温度2.玻意耳定律质量反比质量温度三、查理定律1.等容变化：一定质量的某种气体在体积不变时压强随温度的变化．2.查理定律(1)内容：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强p与______________成正比．热力学温度T三、查理定律热力学温度T(3)适用条件：①气体的________不变；②气体的__________不变．四、盖吕萨克定律1.等压变化：一定质量的某种气体，在压强不变的条件下，体积随温度的变化．2.盖吕萨克定律(1)内容：一定质量的气体,在保持压强不变的情况下,体积V与热力学温度T成__________．质量体积正比(3)适用条件：①气体的________不变；②气体的___(3)适用条件：①气体的________不变；②气体的________不变．质量压强(3)适用条件：①气体的________不变；②气体的___要点探究·讲练互动要点1压强的计算1.容器静止或匀速运动时封闭气体压强的计算(1)取等压面法根据同种液体在同一水平液面处压强相等，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．要点探究·讲练互动要点1压强的计算例如，图2－3－1中同一液面C、D处压强相等，则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．图2－3－1例如，图2－3－1中同一液面C、D处压强相等，则pA＝p0＋特别提醒在考虑与气体接触的液柱所产生的附加压强p＝ρgh时，应特别注意h是表示液面间竖直高度，不一定是液柱长度．特别提醒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，并对其进行受力分析，然后由牛顿第二定律列方程，求出封闭气体的压强．2.容器加速运动时封闭气体压强的计算图2－3－2图2－3－2例1有一段12cm长的水银柱，在均匀玻璃管中封住一定质量的气体，若开口向上将玻璃管放置在倾角为30°的光滑斜面上，在下滑过程中被封闭气体的压强为(大气压强p0＝76cmHg)(

)A．76cmHg

B．82cmHgC．88cmHg D．70cmHg

例1有一段12cm长的水银柱，【精讲精析】水银柱所处的状态不是平衡状态，因此不能用平衡条件来处理．水银柱的受力分析如图2－3－3所示，因玻璃管和水银柱组成系统的加速度a＝gsin30°，所以对水银柱由牛顿第二定律得：p0S＋Mgsin30°－pS＝Ma，故p＝p0.图2－3－3【精讲精析】水银柱所处的状态不是平衡状态，因此不能用平衡条【答案】

A【方法总结】封闭气体压强的求解技巧(1)气体自身重力产生的压强很小，一般忽略不计．(2)压强是联系气体和受力分析的桥梁．(3)液体产生的压强也可以用cmHg(或用液柱高度ph)表示，等式两边单位统一即可，没有必要换算成国际单位．【答案】A变式训练1.(2012·资阳中学高二检测)如图2－3－4所示，一横截面积为S的圆柱形容器竖直放置，圆板A上表面是水平的，下表面是倾斜的，且下表面与水平面的夹角为θ，圆板的质量为M，不计一切摩擦，大气压为p0，则被圆板封闭在容器中的气体的压强为(

)变式训练A．p0＋Mgcosθ/SB．p0/S＋Mgcosθ/SC．p0＋Mgcos2θ/SD．p0＋Mg/S图2－3－4A．p0＋Mgcosθ/S图2－3－4解析：选D.以圆板为研究对象，如图所示，竖直方向受力平衡．pAS′cosθ＝p0S＋MgS′＝S/cosθ所以pA(S/cosθ)cosθ＝p0S＋Mg所以pA＝p0＋Mg/S故此题应选D.解析：选D.以圆板为研究对象，如图所示，竖直方向受力平衡．要点2玻意耳定律的应用1.常量的意义：p1V1＝p2V2＝常量C该常量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，该常量C越大．2.应用玻意耳定律的思路与方法(1)选取一定质量的气体为研究对象，确定研究对象的始末两个状态．要点2玻意耳定律的应用(2)表示或计算出初态压强p1、体积V1；末态压强p2、体积V2，对未知量用字母表示．(3)根据玻意耳定律列方程p1V1＝p2V2，并代入数值求解．(4)有时要检验结果是否符合实际，对不符合实际的结果删去．(2)表示或计算出初态压强p1、体积V1；末态压强p2、体积特别提醒对于开口的玻璃管，用水银封闭一部分气体时，气体体积增大，特别是给出玻璃管总长度时，更要分析计算的气体长度加上水银柱的长度是否超出玻璃管的总长．若超出，说明水银会流出，要重新计算．特别提醒农村常用来喷射农药的压缩喷雾器的结构如图2－3－5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：例2图2－3－5农村常用来喷射农药的压缩喷雾器的结构(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】向喷雾器容器A中打气，是一个等温压缩过程．按实际情况，在A中装入药液后，(1)要使药液上方气体的压强为4×105Pa，打气筒活塞应药液上方必须留有空间，而已知有105Pa的空气1.5L，把这部分空气和历次打入的空气一起作为研究对象，变质量问题便转化成了定质量问题．向A中打入空气后，打开阀门K喷射药液，A中空气则经历了一个等温膨胀过程，根据两过程中气体的初、末状态量，运用玻意耳定律，便可顺利求解本题．药液上方必须留有空间，而已知有105Pa的【精讲精析】

(1)以V总、V分别表示A的总容积和打气前药液上方的体积，p0表示打气前A容器内外的气体压强，V0表示每次打入压强为p0的空气体积，p1表示打n次后A容器的气体压强，以A中原有空气和n次打入A中的全部气体作为研究对象，由玻意耳定律可得p0(V＋nV0)＝p1V【精讲精析】(1)以V总、V分别表示A的总容积和打气前药液(2)打开阀门K，直到药液不能喷射，忽略喷管中药液产生的压强，则A容器内的气体压强应等于外界大气压强，以A容器内的气体作为研究对象，由玻意耳定律可得p1V＝p0V′(2)打开阀门K，直到药液不能喷射，忽略喷管中药液产生的压强【答案】

(1)18

(2)1.5L【答案】(1)18(2)1.5L【方法总结】保证气体质量不变，合理选择研究对象是解答本题的关键．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，正确应用相应规律列方程．【方法总结】保证气体质量不变，合理选择研究对象是解答本题的变式训练2.如图2－3－6所示，一定质量的理想气体被活塞封闭在可导热的汽缸内，活塞相对于底部的高度为h，可沿汽缸无摩擦地滑动．图2－3－6变式训练图2－3－6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h/4.再取相同质量的一小盒沙子缓慢地倒在活塞上表面上．外界大气的压强和温度始终保持不变，求此次沙子倒完时活塞距汽缸底部的高度．取一小盒沙子缓慢地倒在活塞的上表面上．沙子倒完时，活塞下降了教科版物理选修3-3全册课件-第二章-3教科版物理选修3-3全册课件-第二章-3要点3查理定律与盖吕萨克定律

1.两实验定律的比较要点3查理定律与盖吕萨克定律教科版物理选修3-3全册课件-第二章-3教科版物理选修3-3全册课件-第二章-33.应用查理定律或盖吕萨克定律解题的步骤(1)确定研究对象，即被封闭的气体．(2)分析被研究气体在状态变化时是否符合定律条件．是否是质量和体积保持不变或是质量和压强保持不变．(3)确定初、末两个状态的温度、压强或温度、体积．(4)按查理(盖吕萨克)定律公式列式求解．(5)分析检验求解结果．3.应用查理定律或盖吕萨克定律解题的步骤特别提醒(1)查理定律(或盖吕萨克定律)的适用范围是气体的压强不太大(是大气压的几倍)温度不太低(与室温比较)．(2)由于定律为比例式，初末状态的压强(或体积)只要单位相同即可，不必统一到国际单位，但温度必须化为热力学温度．特别提醒

(2012·绵竹中学高二检测)如图2－3－7甲所示，汽缸内底部面积为0.002m2，被活塞封闭在汽缸内的空气温度为－5℃，活塞质量为8kg，当汽缸缸筒与水平面成60°角时，活塞距缸底为L，现将汽缸直立如图乙所示，欲使活塞距缸底仍为L，应使缸内气体温度升高到多少？例3(2012·绵竹中学高二检测)如图【思路点拨】汽缸在直立前后，缸内的气体体积不变，对活塞受力分析，由力的平衡条件可以求出气体初末状态的压强，从而由查理定律求得缸内气体升高的温度．图2－3－7【思路点拨】汽缸在直立前后，缸内的气体体积不变，对活塞受力分图2－3－8图2－3－8图2－3－9图2－3－9教科版物理选修3-3全册课件-第二章-3【答案】

7℃【方法总结】明确研究对象，确认体积不变，选好初末状态，正确确定压强是正确运用查理定律的关键．【答案】7℃变式训练3.如图2－3－10所示，上端开口的圆柱形汽缸竖直放置，截面积为0.2m2的活塞将一定质量的气体和一形状不规则的固体A封闭在汽缸内．图2－3－10变式训练图2－3－10温度为300K时，活塞离汽缸底部的高度为0.6m；将气体加热到330K时，活塞上升了0.05m，不计摩擦力及固体体积的变化．求物体A的体积．解析：设A的体积为V，T1＝300K，T2＝330K，S＝0.2m2，h1＝0.6m，h2＝0.6m＋0.05m＝0.65m，温度为300K时，活塞离汽缸底部的高度为0.6m；将气体答案：0.02m3答案：0.02m33气体实验定律3气体实验定律目标导航1.知道描述气体的三个状态参量．理解三个参量的意义．2．知道什么是等温变化、等容变化和等压变化．3．知道实验三定律的内容及表达式，并会应用定律处理问题．目标导航新知初探·自学导引一、气体的状态参量1.状态参量:研究气体的性质时,用________、________、________这三个物理量来描述气体的状态，这三个物理量被称为气体的状态参量．2.体积、温度和压强压强体积温度新知初探·自学导引一、气体的状态参量压强体积温度(1)体积(V)：气体的体积是指气体占有空间的大小．(2)温度(T)：气体的温度是表示气体____________的物理量，是气体分子____________的标志．①测量：用_________来测量．②表示方法：摄氏温度和_________温度，两者数量关系是：_____________．冷热程度平均动能温度计热力学T＝t＋273(1)体积(V)：气体的体积是指气体占有空间的大小．冷热程度(3)压强(p)：是大量气体分子对器壁撞击的宏观表现．单位有：Pa、atm、cmHg、mmHg等，它们间的换算关系为：1Pa＝1N/m2，1atm＝76cmHg＝760mmHg＝_____________Pa.二、玻意耳定律1.等温变化：一定质量的气体，在温度不变时其压强随体积发生的变化．1.013×105

(3)压强(p)：是大量气体分子对器壁撞击的宏观表现．单位有2.玻意耳定律(1)内容：一定________的某种气体，在温度保持不变的情况下，压强p与体积V成________．(2)表达式：pV＝常量．(3)适用条件：①气体的________不变；②气体的_________不变．质量反比质量温度2.玻意耳定律质量反比质量温度三、查理定律1.等容变化：一定质量的某种气体在体积不变时压强随温度的变化．2.查理定律(1)内容：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强p与______________成正比．热力学温度T三、查理定律热力学温度T(3)适用条件：①气体的________不变；②气体的__________不变．四、盖吕萨克定律1.等压变化：一定质量的某种气体，在压强不变的条件下，体积随温度的变化．2.盖吕萨克定律(1)内容：一定质量的气体,在保持压强不变的情况下,体积V与热力学温度T成__________．质量体积正比(3)适用条件：①气体的________不变；②气体的___(3)适用条件：①气体的________不变；②气体的________不变．质量压强(3)适用条件：①气体的________不变；②气体的___要点探究·讲练互动要点1压强的计算1.容器静止或匀速运动时封闭气体压强的计算(1)取等压面法根据同种液体在同一水平液面处压强相等，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．要点探究·讲练互动要点1压强的计算例如，图2－3－1中同一液面C、D处压强相等，则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．图2－3－1例如，图2－3－1中同一液面C、D处压强相等，则pA＝p0＋特别提醒在考虑与气体接触的液柱所产生的附加压强p＝ρgh时，应特别注意h是表示液面间竖直高度，不一定是液柱长度．特别提醒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，并对其进行受力分析，然后由牛顿第二定律列方程，求出封闭气体的压强．2.容器加速运动时封闭气体压强的计算图2－3－2图2－3－2例1有一段12cm长的水银柱，在均匀玻璃管中封住一定质量的气体，若开口向上将玻璃管放置在倾角为30°的光滑斜面上，在下滑过程中被封闭气体的压强为(大气压强p0＝76cmHg)(

)A．76cmHg

B．82cmHgC．88cmHg D．70cmHg

例1有一段12cm长的水银柱，【精讲精析】水银柱所处的状态不是平衡状态，因此不能用平衡条件来处理．水银柱的受力分析如图2－3－3所示，因玻璃管和水银柱组成系统的加速度a＝gsin30°，所以对水银柱由牛顿第二定律得：p0S＋Mgsin30°－pS＝Ma，故p＝p0.图2－3－3【精讲精析】水银柱所处的状态不是平衡状态，因此不能用平衡条【答案】

A【方法总结】封闭气体压强的求解技巧(1)气体自身重力产生的压强很小，一般忽略不计．(2)压强是联系气体和受力分析的桥梁．(3)液体产生的压强也可以用cmHg(或用液柱高度ph)表示，等式两边单位统一即可，没有必要换算成国际单位．【答案】A变式训练1.(2012·资阳中学高二检测)如图2－3－4所示，一横截面积为S的圆柱形容器竖直放置，圆板A上表面是水平的，下表面是倾斜的，且下表面与水平面的夹角为θ，圆板的质量为M，不计一切摩擦，大气压为p0，则被圆板封闭在容器中的气体的压强为(

)变式训练A．p0＋Mgcosθ/SB．p0/S＋Mgcosθ/SC．p0＋Mgcos2θ/SD．p0＋Mg/S图2－3－4A．p0＋Mgcosθ/S图2－3－4解析：选D.以圆板为研究对象，如图所示，竖直方向受力平衡．pAS′cosθ＝p0S＋MgS′＝S/cosθ所以pA(S/cosθ)cosθ＝p0S＋Mg所以pA＝p0＋Mg/S故此题应选D.解析：选D.以圆板为研究对象，如图所示，竖直方向受力平衡．要点2玻意耳定律的应用1.常量的意义：p1V1＝p2V2＝常量C该常量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，该常量C越大．2.应用玻意耳定律的思路与方法(1)选取一定质量的气体为研究对象，确定研究对象的始末两个状态．要点2玻意耳定律的应用(2)表示或计算出初态压强p1、体积V1；末态压强p2、体积V2，对未知量用字母表示．(3)根据玻意耳定律列方程p1V1＝p2V2，并代入数值求解．(4)有时要检验结果是否符合实际，对不符合实际的结果删去．(2)表示或计算出初态压强p1、体积V1；末态压强p2、体积特别提醒对于开口的玻璃管，用水银封闭一部分气体时，气体体积增大，特别是给出玻璃管总长度时，更要分析计算的气体长度加上水银柱的长度是否超出玻璃管的总长．若超出，说明水银会流出，要重新计算．特别提醒农村常用来喷射农药的压缩喷雾器的结构如图2－3－5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：例2图2－3－5农村常用来喷射农药的压缩喷雾器的结构(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】向喷雾器容器A中打气，是一个等温压缩过程．按实际情况，在A中装入药液后，(1)要使药液上方气体的压强为4×105Pa，打气筒活塞应药液上方必须留有空间，而已知有105Pa的空气1.5L，把这部分空气和历次打入的空气一起作为研究对象，变质量问题便转化成了定质量问题．向A中打入空气后，打开阀门K喷射药液，A中空气则经历了一个等温膨胀过程，根据两过程中气体的初、末状态量，运用玻意耳定律，便可顺利求解本题．药液上方必须留有空间，而已知有105Pa的【精讲精析】

(1)以V总、V分别表示A的总容积和打气前药液上方的体积，p0表示打气前A容器内外的气体压强，V0表示每次打入压强为p0的空气体积，p1表示打n次后A容器的气体压强，以A中原有空气和n次打入A中的全部气体作为研究对象，由玻意耳定律可得p0(V＋nV0)＝p1V【精讲精析】(1)以V总、V分别表示A的总容积和打气前药液(2)打开阀门K，直到药液不能喷射，忽略喷管中药液产生的压强，则A容器内的气体压强应等于外界大气压强，以A容器内的气体作为研究对象，由玻意耳定律可得p1V＝p0V′(2)打开阀门K，直到药液不能喷射，忽略喷管中药液产生的压强【答案】

(1)18

(2)1.5L【答案】(1)18(2)1.5L【方法总结】保证气体质量不变，合理选择研究对象是解答本题的关键．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，正确应用相应规律列方程．【方法总结】保证气体质量不变，合理选择研究对象是解答本题的变式训练2.如图2－3－6所示，一定质量的理想气体被活塞封闭在可导热的汽缸内，活塞相对于底部的高度为h，可沿汽缸无摩擦地滑动．图2－3－6变式训练图2－3－6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h/4.再取相同质量的一小盒沙子缓慢地倒在活塞上表面上．外界大气的压强和温度始终保持不变，求此次沙子倒完时活塞距汽缸底部的高度．取一小盒沙子缓慢地倒在活塞的上表面上．沙子倒完时，活塞下降了教科版物理选修3-3全册课件-第二章-3教科版物理选修3-3全册课件-第二章-3要点3查理定律与盖吕萨克定律

1.两实验定律的比较要点3查理定律与盖吕萨克定律教科版物理选修3-3全册课件-第二章-3教科版物理选修3