2015-2016学年高中物理 第八章 气体 第1讲 气体的等温变化课件 新人教版选修3-3

1、第1讲气体的等温变化,目标定位 1.知道玻意耳定律的内容、表达式及适用条件. 2.能运用玻意耳定律对有关问题进行分析、计算. 3.了解p-V图、p- 图的物理意义.,预习导学 梳理识记点拨,1.气体的状态参量 生活中的许多现象都表明，气体的 、 、 三个状态参量之间存在着一定的关系. 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，压强与体积成 . (2)公式：pVC或.,压强,体积,温度,温度,反比,p1V1p2V2,(3)条件：气体的 一定， 不变. (4)气体等温变化的p-V图象：气体的压强p随体积V的变化关系如图1所示，图线的形状为 ，它描述的是温度不变时的p-V关系

2、，称为 .一定质量的气体，不同温度下的等温线是不同的.,图1,质量,温度,双曲线,等温线,想一想如图1所示，为同一气体在不同温度下的等温线，T1和T2哪一个大？ 答案T1大于T2.因为体积相同时，温度越高，压强越大.,课堂讲义 理解深化探究,一、气体压强的求法,1.液柱封闭气体 取等压面法：同种液体在同一深度液体的压强相等，在连通器中，灵活选取等压面，利用两侧压强相等求解气体压强.如图2甲所示，同一液面C、D两处压强相等，故pAp0ph；如图乙所示，M、N两处压强相等.故有pAph2pB，从右侧管看，有pBp0ph1.,图2,2.活塞封闭气体 选与封闭气体接触的液柱或活塞为研究对象，进行受力分

3、析，再利用平衡条件求压强.如图3甲所示，汽缸截面积为S，活塞质量为M.在活塞上放置质量为m的铁块，设大气压强为p0，试求封闭气体的压强.,以活塞为研究对象，受力分析如图乙所示.由平衡条件得：Mgmgp0SpS，即：pp0 .,图3,例1如图4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10 cm，水 银柱b两个液面间的高度差h2为5 cm，大气压 强为75 cmHg，求空气柱A、B的压强分别是多少？,图4,解析设管的截面积为S，选a的下端面为参考液面，它受向下的压力为(pAph1)S，受向上的大气压力为p0S，由于系

4、统处于静止状态，则(pAph1)Sp0S， 所以pAp0ph1(7510)cmHg65 cmHg， 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(pBph2)SpAS，所以pBpAph2(655)cmHg60 cmHg. 答案65 cmHg60 cmHg,借题发挥(1)在考虑与气体接触的液柱所产生的附加压强pgh时，应特别注意h是表示液面竖直高度，不一定是液柱长度. (2)特别注意大气压强的作用，不要漏掉大气压强.,二、玻意耳定律的理解及应用,1.成立条件：(1)质量一定，温度不变. (2)温度不太低，压强不太大.,3.应用玻意耳定律解题的一般步骤 (1)确

5、定研究对象，并判断是否满足玻意耳定律的条件.,(2)确定初、末状态及状态参量(p1、V2；p2、V2). (3)根据玻意耳定律列方程求解.(注意统一单位) (4)注意分析隐含条件，作出必要的判断和说明.,例2如图5所示，活塞的质量为m，缸套的质量为M，通过弹簧吊在天花板上，汽缸内封住一定质量的气体，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,解析以缸套为研究对象，有pSMgp0S，所以封闭气体的压强pp0 ，故应选C.对于活塞封闭气体类问题压强的求法，灵活选取研究对象会使问题简化. 答案C,例3粗细均匀的玻璃管，一端封闭，长为12 cm.一个人手持玻璃管开口

6、竖直向下潜入水中，当潜到水下某深度时看到水进入玻璃管口2 cm，求管口距液面的深度.(取水面上大气压强为p01.0105 Pa，g取10 m/s2，池水中温度恒定),解析确定研究对象为被封闭的一部分气体，玻璃管下潜的过程中气体的状态变化可视为等温过程. 设潜入水下的深度为h，玻璃管的横截面积为S.气体的初、末状态参量分别为：,初状态：p1p0，V112S 末状态：p2p0g(h0.02)，V210S 由玻意耳定律p1V1p2V2， 得p012Sp0g(h0.02)10S 解得：h2.02 m. 答案2.02 m,三、等温变化中p-V图象和p- 图象的理解和应用,1.一定质量的气体，在p V图象

7、中等温线是双曲 线，双曲线上的每一个点，均表示一定质量的 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坐标的乘积都是相等的. 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，温度越高，如图6所示：T2T1.,图6,2.一定质量气体的等温变化过程，也可以用p- 图象表示，如图7所示.等温线是通过原点的直线，由于气体的体积不能无穷大，所以靠近原点附近处应用虚线表示，该直线的斜率k pVT，即斜率越大，气体做等温变化的温度越高.,图7,例4如图8所示，为一定质量的气体在不同温度下的两条p- 图线，由图可知() A.一定质量的气体在发生等温变化时，其压 强与体积成

8、正比 B.一定质量的气体在发生等温变化时，其 p- 图线的延长线是经过坐标原点的 C.T1T2 D.T1T2,图8,答案BD,借题发挥由玻意耳定律可知，pVC(常量)，其中C的大小与气体的质量及温度有关，质量越大，温度越高，C也越大，在p- 图象中，斜率kC也就越大.,对点练习 巩固应用反馈,压强的计算,1.求图9中被封闭气体A的压强.其中(1)、(2)、(3)图中的玻璃管内都装有水银，(4)图中的小玻璃管浸没在水中.大气压强p076 cmHg.(p01.01105 Pa，g10 m/s2，水1103 kg/m3),1,2,3,4,图9,解析(1)pAp0ph76 cmHg10 cmHg66

9、cmHg. (2)pAp0ph76 cmHg10sin 30 cmHg71 cmHg. (3)pBp0ph276 cmHg10 cmHg86 cmHg pApBph186 cmHg5 cmHg81 cmHg. (4)pAp0水gh1.01105 Pa1103101.2 Pa1.13105 Pa.,1,2,3,4,答案(1)66 cmHg (2)71 cmHg (3)81 cmHg (4)1.13105 Pa,1,2,3,4,2.一个气泡由湖面下20 m深处缓慢上升到湖面下10 m深处，它的体积约变为原来体积的() A.3倍 B.2倍C.1.5倍 D.0.7倍,1,2,3,4,玻意耳定律的基本应用,解析气泡缓慢上升过程中，温度不变，气体等温变化，湖面下20 m处，水的压强约为2个标准大气压(1个标准大气压相当于10 m水产生的压强)，故p13 atm，p22 atm，由p1V1p2V2，得： 1.5，故C项正确.,C,3.一定质量的气体，压强为3 atm，保持温度不变，当压强减小了2 atm，体积变化了4 L，则该气体原来的体积为(),1,2,3,4,解析设原来的体积为V，则3V(32)(V4)，得V2