2.2 气体的等温变化 培优教学课件 高二下学期物理人教版选择性必修第三册

2.气体的等温变化第二章

气体、固体和液体人教版选择性必修第三册

导入新课

在庆典活动中放飞的气球，会飞到我们看不见的地方。随着气球的升空，大气压在减小，温度在降低，气球在膨胀......看来，一定质量的气体的压强、体积和温度三个状态参量之间是有联系的。那么，它们会有怎样的联系呢？

学习目标物理观念建立气体等温变化的概念，理解玻意耳定律的内涵。科学思维结合理想气体模型和分子动理论解释压强与体积的变化关系，提升科学推理与模型建构能力。科学探究通过分析实验数据、绘制p-V图像推导玻意耳定律。科学态度与责任联系生活中打气筒、高压锅等应用，体会理论指导实践的科学思想。

重点难点重点1.气体等温变化的规律（玻意耳定律）及其表达式；2.p-V图像的物理意义与应用难点了解玻意耳定律，能用气体等温变化规律求解简单的实际问题。1.探究气体等温变化的规律2.玻意耳定律3.课堂总结4.练习与应用

学习内容第2节气体的等温变化一、探究气体等温变化的规律第2节气体的等温变化能吹起气球吗？一、探究气体等温变化的规律1.等温变化：一定质量的气体，在温度不变的条件下，其压强与体积变化时的关系，叫做气体的等温变化。在等温变化中，气体的压强与体积可能存在着什么关系？将针筒的细口堵上，用力向里压柱塞，越往里压会有什么感觉？结论：质量一定的气体，体积越小，压强越大。一、探究气体等温变化的规律实验一：探究气体等温变化的规律1.实验目的：在温度保持不变时，研究一定质量

气体的压强P和体积V的关系2.实验方法：控制变量法压力表柱塞空气柱橡胶套3.实验器材：铁架台、注射器、刻度尺、压力表

(压强表)等，注射器下端用橡胶塞

密封，上端用柱塞封闭一段空气柱4.物理量的测量②测压强P：读取压力表示数①测体积V：刻度尺读出空气柱的长度L，乘下底面积s一、探究气体等温变化的规律④读取空气柱长度时，视线要与刻度线相平，以减小读数误差5.实验注意事项:①气体体积的改变要缓慢进行,保证温度不变②实验过程中，不要用手接触注射器的圆筒,保证等温变化③柱塞事先要涂好润滑油，保证装置的气密性一、探究气体等温变化的规律读数次数543初始26压强（×105Pa）体积(单位体积)

2.001.002.250.851.521.29

1.251.651.002.002.500.806.实验数据记录:7.数据分析温度不变时压强与体积成反比图像变换一、探究气体等温变化的规律例1．用注射器做“探究气体等温变化规律”的实验中，取几组p、V值后，用p作纵坐标，1/V作横坐标，画出p－1/V图象是一条直线，把这条直线延长后未通过坐标原点，而与横轴相交，如图所示，可能的原因是()A．各组的取值范围太小B．堵塞注射器小孔的橡胶套漏气C．在实验中用手握住注射器而没能保持温度不变D．压强的测量值偏小D二、玻意耳定律第2节气体的等温变化二、玻意耳定律1.内容：一定质量的气体，在温度不变的情况下，它的压强P跟体积V成反比。2.表达式：该恒量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T，该恒量C越大。PV=C=nRTP1V1=P2V23.条件：一定质量的气体且温度不变。4.适用范围：温度不太低，压强不太大。其中P1，V1和P2，V2分别表示气体在1，2两个状态下的压强和体积Vp0二、玻意耳定律5.等温线：P-V图像的形状为双曲线的一支。它描述的是温度不变时的p­-V关系，称为等温线。物理意义:反映压强随体积的变化关系。T1T2面积：S=PV=C=nRTVp0等温线气体体积一定时，分子的数密度一定；温度越高，分子无规则运动越剧烈，气体压强越大。所以T1<T2

。对一定质量的某种气体，温度不变,C不变；温度越高，C越大。二、玻意耳定律（1）斜率越大，PV乘积越大，温度越高。（2）一定质量气体，不同温度下的等温线是不同的。T1T2斜率：K=P/(1/V)=PV=C等温线T1<T2p0气体体积一定时，分子的数密度一定；温度越高，分子无规则运动越剧烈，气体压强越大。

二、玻意耳定律利用玻意耳定律解题的步骤1.确定研究对象。被封闭的气体（满足质量和温度不变）；

3.根据气体状态变化过程的特点，列出相应的气体公式（p1V1=p2V2）；4.将各初始条件代入气体公式中，求解未知量；温馨提醒：利用玻意耳定律解题时,经常使用p1V1=p2V2,相同物理量的单位要求使用同一单位即可。二、玻意耳定律GP0SPSPS=P0S+mgmS力平衡法：选取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。MmSMmS以活塞为研究对象以气缸为研究对象mg+PS=P0SMg+PS=P0S二、玻意耳定律例2.如图甲所示，长为L=75cm的粗细均匀、一端开口一端封闭的玻璃管，内有长度为L1=25cm的汞柱。当开口向上竖直放置时，其下端封闭了一段长度为L2=36cm的理想气体（外界大气压为p0=75cmHg不变）。现保持温度不变，以玻璃管的封闭端为轴，使它做顺时针转动，当此玻璃管转到开口向下的竖直方向时，停止转动，如图乙所示，求此时封闭气体的压强。

甲

乙二、玻意耳定律连通器原理：在连通器中，同一种液体(中间液体不间断)的同一水平液面上的压强相等，如图中同一液面C、D处压强相等.pA＝p0＋ph二、玻意耳定律例3.如图所示，竖直放置的U形管，左端封闭右端开口，管内水银将长19cm的空气柱封在左管内，此时两管内水银面的高度差为4cm，大气压强为75cmHg。现向右管内再注入水银，使空气柱长度减少1cm，若温度保持不变，则需注入水银柱的长度为多少？

二、玻意耳定律当容器加速运动时，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。如图，当竖直放置的玻璃管向上加速运动时，对液柱受力分析有：

pS－p0S－mg＝ma二、玻意耳定律例4.细长玻璃管用长L0为6.8cm的水银柱封闭一定质量的空气。当玻璃管开口向下竖直放置时，空气柱长度L1为33cm；当玻璃管水平放置时，空气柱长度L2为30cm。求：(1)大气压强p0(用cmHg来表示)；(2)玻璃管开口向上竖直放置时空气柱的长度。二、玻意耳定律【解析】（1）当玻璃管开口向下竖直放置时，封闭空气的压强为p1=p0-ρgL0当玻璃管水平放置时，封闭空气的压强为p2=p0根据玻意耳定律可得p1L1S=p2L2S联立解得大气压强为p0=74.8cmHg（2）当玻璃管开口向上竖直放置时，封闭空气的压强为p3=p0+ρgL0根据玻意耳定律可得p1L1S=p3L3S联立解得空气柱的长度为L3=27.5cm三、课堂总结第2节气体的等温变化三、课堂总结

气体的等温变化探究气体等温变化的规律等温变化：气体在温度不变的状态下，发生的变化。等温变化实验气体等温变化的图像利用传感器探究气体等温变化的规律玻意耳定律：一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强

P与体积V成反比PV=C=nRTP1V1=P2V2四、练习与应用第2节气体的等温变化四、练习与应用1.如图是小明在美术课上画的小鱼，他画出了小鱼在水中吐气泡的神韵。若气泡内气体可视为理想气体，忽略温度变化。则气泡上升时（

）A.泡内单位体积分子数增加B.泡内气压减小C.泡内气体内能减小D.水对气泡做正功B四、练习与应用2．某同学用如图所示装置探究气体等温变化的规律。关于该实验的操作，下列说法正确的是（）A．柱塞上涂油的目的是为了减小摩擦，便于推拉柱塞B．柱塞与注射器之间的摩擦不影响压强的测量C．为了方便推拉柱塞，应用手握紧注射器再推拉柱塞D．实验中，为找到体积与压强的关系，需要测量柱塞的横截面积B四、练习与应用3.如图所示是一定质量的某气体状态变化的

p－V

图象，则下列说法正确的是()A．气体做的是等温变化B．气体的压强从

A

到

B

一直减小C．气的体积从

A到

B

一直增大D．气体的三个状态参量一直都在变BCD四、练习与应用4.一只轮胎容积为V＝10L，已装有p1＝1atm的空气。现用打气筒给它打气，已知打气筒的容积为V0＝1L，要使胎内气体压强达到p2＝2.5atm，应至少打多少次气？(设打气过程中轮胎容积及气体温度维持不变，大气压强p0＝1atm)()A．8次 B．10次C．12次 D．15次D四、练习与应用5.如图所示，玻璃管中都灌有水银，且水银柱都处在平衡状态，大气压相当于76cm高的水银柱产生的压强。提示：(1)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，列平