全优课堂·物理·选择性必修第三册(人教版) 课件 第2章　2　第2课时 玻意耳定律的理解及应用

第二章气体、固体和液体2气体的等温变化第2课时玻意耳定律的理解及应用

1.熟悉玻意尔定律的内容及表达式，会计算目标气体变化前后的状态量.2.会用玻意耳定律解释一些自然现象，解决简单的实际问题.3.理解气体等温变化的p-V图像的物理意义．课前·

自主预习1．内容一定质量的某种气体，在温度保持不变的情况下，压强p与体积V成________．2．公式_________(常量)或______________．3．适用条件(1)气体质量不变、________不变．(2)气体温度不太低、压强不太大．玻意耳定律反比pV＝Cp1V1＝p2V2温度1．p-V图像一定质量的气体的p-V图像为一条_________，如图甲所示．气体等温变化的p-V图像双曲线倾斜直线甲乙课堂·

重难探究1．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、温度不变的条件下才成立．2．理解玻意耳定律的数学表达式pV＝C中的常量C不是一个普适恒量，它与气体的种类、质量、温度有关，对一定质量的气体，温度不变，该恒量C为某一定值．玻意耳定律的理解及应用3．应用玻意耳定律的思路和方法(1)确定研究对象，并判断是否满足玻意耳定律成立的条件．(2)确定始末状态及状态参量(p1、V1；p2、V2).(3)根据玻意耳定律列方程p1V1＝p2V2，代入数值求解(注意各状态参量要统一单位).(4)注意分析题目中的隐含条件，必要时还应由力学或几何知识列出辅助方程．(5)有时要检验结果是否符合实际，对不符合实际的结果要删去．例1

(2024年佛山检测)有一质量为M的圆柱形汽缸，用质量为m的活塞封闭着一定质量的理想气体．当汽缸静置在水平面开口向上时，汽缸内空气柱长为L(图甲).现把活塞按如图乙那样悬挂，汽缸悬在空中保持静止，求此时汽缸内空气柱长度为多少？已知大气压为p0，重力加速度为g，活塞的横截面积为S，它与汽缸之间无摩擦且不漏气，气体温度保持不变．变式1

(2024年贵州检测)空气悬挂减震(气体弹簧)广泛应用于各类车辆悬挂减震，不断提升汽车乘坐舒适性．某新型国产轿车上的气体弹簧减震装置简化结构如图所示，导热良好的直立圆筒形汽缸内用横截面积S＝20cm2的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动，并通过连杆与车轮轴连接．封闭气体初始温度T＝297K，长度L1＝0.12m、压强p1＝5.0×105Pa，当车辆载重时，相当于在汽缸顶部加一物体A，汽缸下降，稳定后封闭气体长度L2＝0.08m，此过程中气体温度保持不变．求：(1)稳定后封闭气体的压强p2；(2)物体A的质量m.对气体等温变化图像的理解例2

(多选)如图所示是一定质量的某种气体状态变化的p-V图像，气体由状态A变化到状态B的过程中，关于气体的温度和分子平均速率的变化情况，下列说法错误的是

(

)A．都一直保持不变B．温度先升高后降低C．温度先降低后升高D．平均速率先增大后减小【答案】AC【解析】由图像可知，pAVA＝pBVB，所以A、B两状态的温度相等，在同一等温线上，可在p-V图上作出几条等温线，如图所示．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．变式2如图所示为一定质量的理想气体的p-V图像，A、B是双曲线上的两点，△OAC和△OBD的面积分别为S1和S2，则 (

)A．S1<S2B．S1＝S2C．S1>S2D．S1与S2的大小无法确定【答案】B小练·

随堂巩固1．(2024年大连月考)将水杯开口向下倒置在水盆中，可在杯中封闭一段气体．现将水杯缓慢向上提起一段高度(杯口始终未露出水面，杯内气体未漏出)，设环境温度保持不变，此过程中杯中封闭气体 (

)A．体积变小，压强变小B．体积变大，压强变大C．体积变小，压强变大D．体积变大，压强变小【答案】D【解析】将水杯缓慢向上提起一段高度，由于水杯上升，水杯内水面与杯口水面的高度差减小，则杯内气体压强变小，气体做等温变化，根据pV＝C，可知此过程中杯中封闭气体的体积变大．2．如图，竖直放置、开口向下的试管内用水银封闭一段气体，若试管自由下落，则管内气体

(

)A．压强增大，体积增大B．压强增大，体积减小C．压强减小，体积增大D．压强减小，体积减小【答案】B【解析】试管竖直放置时，封闭的气体压强为p＝p0－ρgh；试管自由下落时，封闭的气体压强为p＝p0，根据玻意耳定律pV＝C，知压强增大，则体积减小，故B正确．3．(多选)如图所示，在一个恒温池中，一串串气泡由池底慢慢升到水面，有趣的是气泡在上升过程中，体积逐渐变大，下列对气泡内气体分子的描述正确的有

(

)A．气体分子的平均速率不变B．气体分子数密度增加C．气体分子数密度不变D．气体分子对气泡壁单位面积的平均作用力减小【答案】AD【解析】在气泡缓慢浮起时，温度不变，而压强减小，气体分子对气泡壁单位面积的平均作用力减小，D正确．由玻意耳定律知，体积增大，所以分子数密度减小，B、C错误．温度不变时，分子的平均动能不变，A正确．4．(多选)如图所示是一定质量气体的两条等温线，则下列关于各状态温度的说法中正确的是(A、B、C、D为四种状态) (

)A．tA＝tBB．tB＝tCC．tC>tDD．tD>tA【答案】AD【解析】根据图像的变化规律可知tC＝tD>tA＝tB.故A、D正确．5．用图甲所示实验装置探究气体等温变化的规律．(1)在本实验操作的过程中，需要保持不变的量是气体的__________和__________．(2)关于该实验下列说法正确的是 (

)A．为保证封闭气体的气密性，应在柱塞与注射器壁间涂上润滑油B．改变气体体积时应快速推拉柱塞C．为方便推拉柱塞，应用手握注射器再推拉柱塞D．注射器旁的刻度尺只要刻度分布均匀即可，可以不标注单位乙丙A．实验过程中有漏气现象B．实验过程中气体温度降低C．实验过程中气体温度升高D．漏加了注射器与压强传感器连接处的气体体积(2)为保证封闭气体的气密性，应在柱塞与注射器壁间涂上润滑油，A正确；实验时为防止气体温度变化，应缓慢推拉柱塞，B错误；实验时为防止温度发生变化，则不能用手握注射器推拉柱塞，C错误；只需关注图像斜率的变化即可探究压强和体积的关系，注射器旁的刻度尺只需要刻度分布均匀即可，可以不标注单位，D正确．6．玻璃瓶可作为测量水深的简易装置．如图所示，潜水员在水面上将80mL水装入容积为380mL的玻璃瓶中，拧紧瓶盖后带入水底，倒置瓶身，打开瓶盖，让水进入瓶中，稳定后测得瓶内水的体积为230mL.将瓶内气体视为理想气体，全程气体不泄漏且温度不变．大气压强p0

取1.0×105Pa，重力加速度g取10m/s2，水的密度ρ取1.0×103kg/m3.求水底