高中物理-气体的等温变化教学课件设计

第八章气体高中物理3-3

气体的等温变化11目标定位

学案1气体的等温变化一、封闭气体压强的计算1.在图1中，C、D两处液面水平且等高，液体密度为ρ，其他条件已标于图上，试求封闭气体A的压强.问题设计知识探究图1答案同一水平液面C、D处压强相同，可得pA＝p0＋ρgh.2.在图2中，气缸置于水平地面上，气缸截面积为S，活塞质量为m，设大气压为p0，试求封闭气体的压强.图2答案以活塞为研究对象，受力分析如图，由平衡条件得mg＋p0S＝pS

封闭气体压强的计算方法主要有：1.取等压面法根据同种液体在同一水平液面处

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气体压强.2.力平衡法对于平衡态下用液柱、活塞等封闭的气体压强，可对液柱、活塞等进行受力分析，由F合＝

列式求气体压强.压强0要点提炼3.牛顿第二定律法当封闭气体所在的系统处于力学非平衡态时通常选择与封闭气体相关联的液柱、活塞等作为研究对象，进行受力分析，由F合＝ma列式求气体压强.（一）猜想：根据生活中的事例去猜想，一定气体如果压缩体积压强会如何变化？猜想：这种变化大致是怎样的规律呢？实验探究利用压强传感器研究“一定质量的气体，温度不变时，压强和体积的关系”根据生活中的事例去猜想，一定气体如果压缩体积压强会如何变化？实验探究（一）猜想：这种变化大致是怎样的规律呢？实验探究（二）设计实验（使用压强传感器）实验探究（三）数据V/mlP/kPa(四)数据处理（五）结论：实验探究二、玻意耳定律1.等温变化一定质量的气体，在

不变的条件下其压强与体积发生的变化叫等温变化.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p与体积V成

.(2)公式：

＝C或者

.温度温度反比pVp1V1＝p2V23.成立条件玻意耳定律p1V1＝p2V2是实验定律，只有在气体质量一定、

不变的条件下才成立.4.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

(填“大”或“小”).大温度5.利用玻意耳定律解题的基本思路(1)明确研究对象，并判断是否满足玻意耳定律的条件.(2)明确初、末状态及状态参量(p1、V1；p2、V2)(3)根据玻意耳定律列方程求解.注意：用p1V1＝p2V2解题时只要同一物理量使用同一单位即可，

(填“一定”或“不必”)转化成国际单位制中的单位.不必1.p－V图象：一定质量的气体等温变化的p－V图象是双曲线的一支，双曲线上的每一个点均表示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坐标的乘积是

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，温度就

，图3中T2

T1.三、p－V图象相等越高＞图3

虚线pV越高＞图4典例精析一、封闭气体压强的计算例1如图5所示，活塞的质量为m，气缸缸套的质量为M.通过弹簧吊在天花板上，气缸内封有一定质量的气体.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解析对气缸缸套进行受力分析，如图所示.由平衡条件可得：p0S＝Mg＋pS

二、玻意耳定律的应用例2如图6所示，一根一端封闭的粗细均匀的细玻璃管，有一段h＝19cm的水银柱将一部分空气封闭在细玻璃管里.当玻璃管开口向上竖直放置时(如图甲)，管内空气柱长L1＝15cm，当时的大气压强p0＝76cmHg.那么，当玻璃管开口向下竖直放置时(如图乙，水银没有流出)，管内空气柱的长度是多少？图6解析设细玻璃管横截面积为S，开口向下竖直放置时空气柱的长度为L2.开口向上竖直放置时：空气柱的体积V1＝L1S压强p1＝p0＋ph＝(76＋19)cmHg＝95cmHg开口向下竖直放置时空气柱的体积V2＝L2S压强p2＝p0－ph＝(76－19)cmHg＝57cmHg根据玻意耳定律，有p1V1＝p2V2代入数值可得L2＝25cm答案25cm例3如图7所示，一粗细均匀、导热良好、装有适量水银的U形管竖直放置，右端与大气相通，左端封闭长l1＝20cm气柱，两管中水银面等高.现将右端与一低压舱(未画出)接通，稳定后右管水银面高出左管水银面h＝10cm.环境温度不变，大气压强p0＝75cmHg，求稳定后低压舱内的压强(用“cmHg”作单位).图7解析设U形管横截面积为S，则初始状态左端封闭气柱体积可记为V1＝l1S，由两管中水银面等高，可知初始状态其压强为p0.当右管水银面高出左管10cm时，左管水银面下降5cm，气柱长度增加5cm，此时气柱体积可记为V2＝(l1＋5cm)S，右管低压舱内的压强记为p，则左管气柱压强p2＝p＋10cmHg，根据玻意耳定律得：p0V1＝p2V2即p0l1S＝(p＋10cmHg)(l1＋5cm)S代入数据，解得：p＝50cmHg.答案50cmHg三、p－V图象例4如图8所示，是一定质量的某种气体状态变化的p－V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(

)图8A.一直保持不变

B.一直增大C.先减小后增大 D.先增大后减小解析由题图可知，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，如图所示，所以从状态A到状态B，气体温度应先升高后降低，分子平均速率先增大后减小.答案D自我检测1.(气体压强的计算)如图9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？1234图9解析设管的横截面积为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，1234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65cmHg

60cmHg12342.(玻意耳定律的应用)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(

)1234解析设该气体原来的体积为V1，由玻意耳定律得3V1＝(3－2)·(V1＋4)，解得V1＝2L.答案B12343.(p－V图象的考查)如图10所示，D→A→B→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(

)1234图10A.D→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

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