《气体的等温变化》课件

第二章气体、固体和液体2气体的等温变化学习目标学法与考法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

(重点)2．探究物理规律，学习用电子表格与图像对实验数据进行处理与分析，体验科学探究过程(重点)3．理解气体等温变化的p－V图像的物理意义(重点)学法：①掌握控制变量法，通过实验探究气体等温变化规律了解气体实验定律．②通过作图，学会用图像描述气体的状态变化．考法：①考查对气体等温变化实验的理解．②考查玻意耳定律的应用．③通过图像考查玻意耳定律知识导图课前·

自主预习1．实验器材铁架台、__________、__________、压力表(压强表)等．注射器下端用橡胶塞密封，上端用活塞封闭一段空气柱，这段__________是我们的研究对象．2．数据收集空气柱的压强p由上方的__________读出，体积V用__________读出的空气柱的长度l乘气柱的横截面积S.用手把活塞向下压或向上拉，读出体积与压强的几组值．实验：探究气体等温变化规律注射器橡胶塞空气柱压力表刻度尺正比反比用注射器对封闭气体做等温变化的实验时，在改变封闭气体的体积时，为什么要缓慢进行？【答案】防止温度变化．在“探究气体等温变化规律”的实验中，下列四个因素中对实验的准确性影响最小的是

(

)A．针筒封口处漏气B．采用横截面积较大的针筒C．针筒壁与活塞之间存在摩擦D．实验过程中用手去握针筒【答案】B【解析】探究气体等温变化的规律实验前提是气体的质量和温度不变，针筒封口处漏气，则质量变小，用手握针筒，则温度升高，所以A、D错误；实验中我们只是测量空气柱的长度，不需测量针筒的横截面积，B正确；活塞与筒壁的摩擦对结果没有影响的前提是不考虑摩擦产生的热，但实际上由于摩擦生热，会使气体温度升高，影响实验的准确性，C错误．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温度玻意耳定律适用于质量不变，温度不变的任何气体吗？【答案】还要压强不太大，温度不太低．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一定质量的气体，在p－V图像中，等温线上不同点与两坐标轴连线形成的不同矩形的面积有什么特点？【答案】相等．(多选)如图所示为一定质量的气体在不同温度下的两条等温线，则下列说法正确的是

(

)A．从等温线可以看出，一定质量的气体在发生等温变化时，其压强与体积成反比B．一定质量的气体，在不同温度下的等温线是不同的C．一定质量的气体，温度越高，气体压强与体积的乘积越小D．由图可知T1＞T2【答案】AB【解析】由等温线的物理意义可知，A、B正确；对于一定质量的气体，温度越高，气体压强与体积乘积越大，等温线的位置越高，C、D错误．课堂·

重难探究探究气体等温变化的规律例1

(1)在用注射器做“探究气体等温变化规律”的实验中，为了提高准确度，提出了如下几条措施：A．注射器必须竖直固定在铁架台上，活塞表面应抹上适量的润滑油B．实验时必须用手握住注射器以免晃动C．实验时让活塞缓慢移动，待活塞稳定后再读数对气体等温变化规律实验的理解D．计算时只需要将p、V单位分别统一，不必都化成国际制单位E．计算得到的p、V值可能保留多位小数其中不必要或不正确的是________．(2)实验前，用适量的润滑油涂抹活塞，其目的是_______；检查润滑性的方法是_________；检查气密性的方法是_____________________．【答案】(1)B、E

(2)密封和减小摩擦拔去橡皮帽，注射器竖直放置时活塞自动下落套上橡皮帽，封入一定量空气，拉压活塞释放后能自动复位【解析】实验时应保持温度不变，所以不能用手握住注射器．保留多个小数位，误差会更大．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，温度越高，该恒量C越大．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2若已知大气压强为p0，图中各装置均处于静止状态，液体密度均为ρ，重力加速度为g，求各被封闭气体的压强．玻意耳定律的理解及应用解：题图甲中，以高为h的液柱为研究对象，由平衡条件知p甲S＋ρghS＝p0S，解得p甲＝p0－ρgh.题图乙中，由连通器原理及平衡条件知pAS＋ρghS＝p0S，解得p乙＝pA＝p0－ρgh.题图丙中，以长度为h的液柱为研究对象，由平衡条件有题图戊中，从开口端开始计算，右端大气压强为p0，同种液体同一水平面上的压强相同，所以b气柱的压强为pb＝p0＋ρg(h2－h1)，故a气柱的压强为pa＝pb－ρgh3＝p0＋ρg(h2－h1－h3)．变式1

(河北期末)水火箭可以演示反冲现象．如图所示，是一个简易的水火箭，其容积V＝4L，现装入V0＝1L水后用一个打气筒给其充气．已知气筒每次能够将V0′＝0.5L的一个大气压p0的空气打入其中，打气过程可以看成等温变化．重力加速度g取10m/s2，整个过程中不考虑火箭中水的蒸发．要使水火箭内的气压达到一个标准大气压的4倍，求需要打气的次数n.应用玻意耳定律的注意事项1．压强的判断：应用玻意耳定律解题时，确定气体的压强是解题的关键，无论是液柱、活塞、汽缸，还是封闭在液面下的气柱，都不要忘记大气压强产生的影响．2．统一单位：列方程时，由于等式两边是对应的，因此各物理量的单位可以不是国际单位，但等式两边必须统一．例如，体积可以都用L，压强可以都用cmHg.对气体等温变化图像的理解例3

(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气体等温变化图像的理解及应用【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】B1．不同的等温线温度不同，越靠近原点的等温线温度越低，越远离原点的等温线温度越高．2．由不同等温线的分布情况可以判断温度的高低．小练·

随堂巩固随堂检测1.氢气球受到孩子们的喜爱,特别是年幼的小孩,小孩一不小心松手,氢气球会飞向天空,上升到一定高度会胀破,是因为(

)A.球内氢气温度升高 B.球内氢气压强增大C.球外空气压强减小 D.以上说法均不正确答案

C解析

以球内气体为研究对象,气球上升时,由于高空处空气稀薄,球外气体的压强减小,球内气体要膨胀,到一定程度时,气球就会胀破。2.如图所示,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(

)A.D→A是一个等温过程B.A→B是一个等压过程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

D→A是一个等温过程,A正确;A、B两状态压强不同,A→B的过程中

不变,则体积V不变,但此过程中气体的压强发生变化,B、C错误,B→C是一个等温过程,V增大,p减小,D错误。3.若已知大气压强为p0,图中各装置均处于静止状态,液体密度均为ρ,重力加速度为g,求各图中被封闭气体的压强。

答案

p甲=p0-ρgh

p乙=pA=p0-ρgh

p丙=p0-ρgh

p丁=p0+ρgh14.如图为一种减震垫,上面布满了圆柱形薄膜气泡,每个气泡内充满体积为V0,压强为p0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大小。5.如图所示,一汽缸水平固定在静止的小车上,一质量为m,面积为S的活塞将一定量的气体封闭在汽缸内,平衡时活塞与汽缸底相距为L。现让小车以一较小的水平恒定加速度a向右运动,稳定时发现活塞相对于汽缸移动了一段距离。已知大气压强为p0,不计汽缸和活塞间的摩擦,且小车运动时,大气对活塞的压强仍可视为不变,整个过程温度保持不变。求:(1)小车加速稳定后封闭气体的压强;(2)小车加速稳定后活塞与汽缸底相距的距离。随堂检测1.在探究气体压强与体积的关系实验中,下列四个因素对实验的准确性影响最小的是(

)A.针筒封口处漏气B.采用横截面积较大的针筒C.针筒壁与活塞之间存在摩擦D.实验过程中用手去握针筒答案

B解析

该实验前提是气体的质量和温度不变,针筒封口处漏气,则质量变小,用手握针筒,则温度升高,所以选项A、D错误;实验中我们只是测量空气柱的长度,不需测量针筒的横截面积,选项B正确;活塞与筒壁的摩擦对结果没有影响的前提是不考虑摩擦产生的热量,但实际上由于摩擦生热,会使气体温度升高,影响实验的准确性,选项C错误。2.(多选)(北京高二月考)在“探究气体等温变化的规律”实验中,为保持温度不变,下列采取的措施合理的是(

)A.推动活塞运动时尽可能慢些B.在活塞上涂上润滑油,保持良好的密封性C.不要用手握住注射器封闭气体部分D.实验时尽量在注射器中封入较多的空气答案

AC解析

缓慢地推拉活塞,可以使封闭气体的温度与外界的温度保持一致,从而可以保持封闭气体的温度不变,所以A正确;在活塞上涂上润滑油,保持良好的密封性,这样是为了保持封闭气体的质量不发生变化,并不能保持封闭气体的温度不变,故B错误;当用手直接握住注射器封闭气体部分时,手的温度可能改变封闭气体的温度,所以不要用手直接握住注射器封闭气体部分,所以C正确;只要是封闭气体的质量不变,气体的多少不会改变实验的数据,与气体的温度是否会变化无关,所以D错误。3.(北京师达中学高二月考)某同学用如图所示装置探究气体等温变化的规律。(1)在实验中,下列哪些操作不是必需的

。

A.用橡胶套密封注射器的下端B.用游标卡尺测量柱塞的直径C.读取压力表上显示的气压值D.读取刻度尺上显示的空气柱长度(2)实验装置用铁架台固定,而不是用手握住玻璃管(或注射器),并且在实验中要缓慢推动活塞,这些要求的目的是

。

(3)下列图像中,最能直观反映气体做等温变化的规律的是

。

答案

(1)B

(2)保证气体状态变化过程中温度尽可能保持不变

(3)C解析

(1)为了保证气密性,应用橡胶套密封注射器的下端,A需要;由于注射器的直径均匀恒定,根据V=LS可知体积和空气柱长度成正比,所以只需读取刻度尺上显示的空气柱长度,无需测量直径,B不需要,D需要;为了得知气压的变化情况,需要读取压力表上显示的气压值,C需要。(2)手温会影响气体的温度,且实验过程中气体压缩太快,温度升高后热量不能快速释放,气体温度会升高,所以这样做的目的是保证气体状态变化过程中温度尽可能保持不变。4.(山东莱州一中高二月考)用如图甲所示的实验装置探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系。在注射器活塞上涂润滑油并插入针管,用细软管将针管小孔与压强传感器连接密封一定质量气体,移动活塞改变气体的体积和压强,气体体积由注射器刻度读取,气体压强由压强传感器读取。(1)下列说法正确的是

。

A.气体的压强和体积必须用国际单位B.在活塞上涂润滑油目的只是为减小摩擦力C.移动活塞应缓慢且不能用手握住注射器D.若实验中连接传感器和注射器的软管脱落,可以立即接上继续实验(2)交流实验成果时某同学发现各小组所测的pV乘积并不相同,最主要的原因是

。

(3)某小组实验操作无误,但根据测得的数据作出V-图像不过坐标原点,如图乙所示,图中V0代表