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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第二章气体、固体和液体,2,气体的等温变化,课前预习反馈,课内互动探究,课堂达标检测,目标体系构建,核心素养提升,目标体系构建,【,学习目标】,1,知道气体的等温变化。,2,在实验设计和数据处理过程中，体验科学探究过程，培养学生严谨的科学态度与实事求是的科学精神。,3,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。,【思维脉络】,课前预习反馈,1,等温变化,_,的某种气体，在,_,的条件下，其压强与体积变化时的关系叫作气体的等温变化。,一定质量,知识点,1,气体的等温变化,温度不变,2,气体等温变化的规律的实验探究,(1),实验器材：铁架台、,_,、,_,、压力表,(,压强表,),等。注射器下端用橡胶套密封，上端用柱塞封闭一段空气柱，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,_,读出的空气柱长度,l,乘气柱的横截面积,S,。用手把柱塞向下压或向上拉，读出体积与压强的几组值。,注射器,橡胶套,空气柱,压力表,刻度尺,正比,反比,1,玻意耳定律,(1),内容：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,_,。,(2),公式：,_(,常量,),或,_,。,(3),适用条件：,气体质量不变、,_,不变。,气体温度不太低、压强不太大,。,反比,知识点,2,玻意耳定律,pV,C,p,1,V,1,p,2,V,2,温度,双曲线,倾斜直线,思考辨析,判一判,(1),在探究气体压强、体积、温度三个状态参量之间关系时采用控制变量法。,(,),(2),一定质量的气体，三个状态参量中，至少有两个改变。,(,),(3),公式,pV,C,中的,C,是常量，指当,p,、,V,变化时,C,的值不变。,(,),(,4),一定质量的气体压强跟体积成反比。,(,),(5),一定质量的某种气体等温变化的,p,V,图像是通过原点的倾斜直线。,(,),(6),玻意耳定律适用于质量不变，温度变化的任何气体。,(,),选一选,各种卡通形状的氢气球，受到孩子们的喜欢，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,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。,想一想,用什么方法可以使一个凹瘪的乒乓球恢复原状？,解析：,将乒乓球放入热水中，乒乓球内的气体在温度升高时，内部气体分子平均动能增大，压强增大，所以体积增大，使凹瘪的乒乓球恢复原状。,课内互动探究,探究,封闭气体压强的计算,情景导入,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,76 cm,高的水银柱产生的压强。,(1),静止或匀速运动系统中气体的压强，一般采用什么方法求解？,(2),图中被封闭气体,A,的压强各是多少？,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，列平衡方程求气体压强。,(2),p,A,p,0,p,h,71 cmHg,p,A,p,0,p,h,66 cmHg,p,A,p,0,p,h,(76,10,sin30)cmHg,81 cmHg,p,A,p,0,p,h,71 cmHg,p,B,p,A,p,h,66,cmHg,封闭气体压强的确定方法,(1),容器处于平衡状态时封闭气体压强的计算,依据连通器原理：在连通器中，同一液体,(,只有一种液体且液体不流动,),的同一水平液面上的压强相等。,例如，图中，同一水平液面,C,、,D,处压强相等，故,p,A,p,0,p,h,。,要点提炼,参考液片法：选取假想的液体薄片,(,自身重力不计,),为研究对象，分析液片两侧受力情况，建立平衡方程消去面积，液片两侧压强相等，进而求得气体压强。,例如，图中，在其最低处取一液片,B,，由其两侧受力平衡可知,(,p,A,gh,0,),S,(,p,0,gh,gh,0,),S,，得,p,A,p,0,p,h,。,力平衡法：选与封闭气体接触的液柱,(,或活塞,),为研究对象进行受力分析，由,F,合,0,列式求气体压强。,(,2),容器加速运动时封闭气体压强的计算：,当容器加速运动时，通常选与气体相关联的活塞,(,汽缸,),、液柱为研究对象进行受力分析，然后由牛顿第二定律列方程，求出封闭气体的压强。,(2021,山东省淄川中学高二下学期段考,),如图所示，一个横截面积为,S,的圆筒形容器竖直放置，金属圆板的上表面是水平的，下表面是倾斜的，下表面与水平面的夹角为,，圆板的质量为,M,，不计圆板与容器内壁的摩擦。若大气压强为,p,0,，则被圆板封闭在容器中的气体的压强等于,(,),典例,1,典例剖析,D,解题指导：,当由液体或固体,(,活塞,),封闭一部分气体，而且处于平衡状态时，确定气体的压强，可以以封闭气体的液体或固体为研究对象，分析其受力情况，由平衡条件列出方程，从而求得气体的压强。,1,(2021,山东栖霞检测,),当大气压强为,76 cmHg,时，如图中四种情况下,(,图中,h,10 cm),被水银封闭气体的压强分别为：,(1),p,甲,_cmHg,；,(2),p,乙,_cmHg,；,(3),p,丙,_cmHg,；,(4),p,丁,_cmHg,。,对点训练,76,70.8,66,56,探究,玻意耳定律的理解及应用,情景导入,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，到水面时就会破裂,。,请,思考：,(1),上升过程中，气泡内气体的温度发生改变吗？,(2),上升过程中，气泡内气体的压强怎么改变？,(3),气泡在上升过程中体积为何会变大？,提示：,(1),因为在恒温池中，所以气泡内气体的温度保持不变。,(2),变小。,(3),由玻意耳定律,pV,C,可知，压强变小，气体的体积增大。,对玻意耳定律的理解及应用,1,成立条件：玻意耳定律,p,1,V,1,p,2,V,2,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。且压强和气体分子数密度不易过大。,2,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。,要点提炼,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),确定初、末状态及状态参量,(,p,1,、,V,1,、,p,2,、,V,2,),(3),根据玻意耳定律列方程,p,1,V,1,p,2,V,2,，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。,如图所示，一个上下都与大气相通的直圆筒，内部横截面积为,S,0.01 m,2,，中间用两个活塞,A,和,B,密闭一定质量的气体。,A,、,B,都可沿圆筒无摩擦地上下滑动，且不漏气。,A,的质量不计，,B,的质量为,M,，并与一劲度系数为,k,5,10,3,N/m,的较长的弹簧相连。已知大气压,p,0,1,10,5,Pa,，平衡时两活塞之间的距离,l,0,0.6 m,，现用力压,A,，使之缓慢向下移动一段距离后，保持平衡。此时用于压,A,的力,F,500 N,，求活塞,A,下移的距离。,典例,2,典例剖析,解题指导：,(1),因为是缓慢下移所以密闭气体温度不变。,(2),应用玻意耳定律可以求出,l,。,答案：,0.3 m,规,律总结：,应用玻意耳定律解题时的两个误区,误区,1,：误认为在任何情况下玻意耳定律都成立。只有一定质量的气体在温度不变时，定律成立。,误区,2,：误认为气体的质量变化时，一定不能用玻意耳定律进行分析。,当气体经历多个质量发生变化的过程时，可以分段应用玻意耳定律进行列方程，也可以把发生变化的所有气体作为研究对象，保证初、末态的气体的质量、温度不变，应用玻意耳定律列方程。,2,粗细均匀的玻璃管长为,12 cm,，一端封闭。一个人手持玻璃管,(,开口向下,),潜入水中，当潜到水下某深度时看到水进入玻璃管口,2 cm,，求管内液面的深度,(,取水面上大气压强为,p,0,1.0,10,5,Pa,，,g,10 m/s,2,),。,答案：,2 m,对点训练,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变化，如图所示。,设管内液面的深度为,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：,p,1,p,0,，,V,1,0.12,S,，,末状态：,p,2,p,0,gh,，,V,2,0.1,S,。,由玻意耳定律得,p,1,V,1,p,2,V,2,，,探究,气体等温变化的图像,情景导入,提示：,(1),T,1,T,2,(2),T,1,T,2,要点提炼,(,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，气体的温度和分子平均速率的变化情况的下列说法正确的是,(,),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,典例,3,典例剖析,BD,解题指导：,(1),温度是分子平均动能的标志，同种气体温度越高，分子平均动能越大，分子平均速率越大。,(2),温度越高，,pV,值越大，,p,V,图像中等温线离坐标原点越远。,解析：,由图像可知，,p,A,V,A,p,B,V,B,，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。故,A,、,C,错误，,B,、,D,正确。,方法总结：,(1),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。,3,(,多选,),如图所示，图线,1,和,2,分别表示一定质量的气体在不同温度下的等温线。,对点训练,下列说法正确的是,(,),A,图线,1,对应的温度高于图线,2,B,图线,1,对应的温度低于图线,2,C,气体由状态,A,沿图线,1,变化到状态,B,的过程中，分子间平均距离增大,D,气体由状态,A,沿图线,1,变化到状态,B,的过程中，分子间平均距离减小,解析：,p,V,图像中，图线,1,在图线,2,外侧，其对应温度较高，图线,1,中，气体由状态,A,变为,B,为等温膨胀过程，体积增大，气体分子间的平均距离将增大，故,A,、,C,正确,。,AC,核心素养提升,探究气体等温变化规律的实验,1,保证气体质量不变的方法：实验前在柱塞上涂好润滑油，以免漏气。,2,保证气体温度不变的方法：,(1),改变气体体积时，要缓慢进行。,(2),实验操作时不要触摸注射器的空气柱部分,。,(,2021,上海市建平中学高二下学期期中,),用,DIS,研究一定质量气体在温度不变时，压强与体积关系的实验装置如图甲所示，实验步骤如下：,案例,(,1),把注射器活塞移至注射器中间位置，将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机逐一连接。,(2),移动活塞，记录注射器的刻度值,V,，同时记录对应的由计算机显示的气体压强值,p,。,在注,射器活塞上涂润滑油,移动活塞要缓慢,不能用手握住注射器封闭气体部分,注射器与压强传感器连接部位的气体体积,解,析：,(1),为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是在注射器活塞上涂润滑油。这样可以保持气密性。,(2),为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是移动活塞要缓慢；不能用手握住注射器封闭气体部分。这样能保证装置与外界温度一样。,(3),如果实验操作规范正确，但图线不过原点，则,V,0,代表注射器与压强传感器连接部位的气体体积。,课堂达标检测,1,(2021,山西晋中平遥中学高二月考,),竖直倒立的,U,形玻璃管一端封闭，另一端开口向下，如图所示，用水银柱封闭一定质量的理想气体，在保持温度不变的情况下，假设在管子的,D,处钻一小孔，则管内被封闭的气体压强,p,和气体体积,V,变化的情况为,(,),A,p,，,V,都不变,B,V,减小，,p,增大,C,V,增大，,p,减小,D,无法确,定,B,解,析：,设玻璃管两侧水银面高度差是,h,，大气压为,p,0,，封闭气体压强,p,p,0,p,h,，在管子的,D,处钻一小孔，封闭气体压强大小变为,p,0,，气体温度不变，压强变大，由玻意耳定律可知，封闭气体体积变小，故选项,B,正确，,A,、,C,、,D,错误。,2,(2021,山东省昌乐二中高二下学期检测,),如图所示，由导热材料制成的气缸和活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内，活塞与气缸壁之间无摩擦，活塞上方存有少量液体。将一细管插入液体，由于虹吸现象，活塞上方液体缓慢流出，在此过程中，大气压强与外界的温度保持不变。下列各个描述理想气体状态变化的图像中与上述过程相符合的是,(,),D,解析：,封闭气体做的是等温变化，只有,D,图线是等温线，故,D,正确。,3,(2021,湖北省部分重点高中高二下学期期中,),如图，水平放置的导热气缸被导热活塞隔成左右两部分，两部分气体,a,和,b,为同种理想气体，活塞静止时到左右两侧的距离之比为,1,2,，活塞质量为,m,、面积为,S,，活塞可无摩擦左右移动。现在把气缸转动,90,度，,a,在上、,b,在下，结果活塞正好在气缸中间。已知气体温度始终不变，求开始时气体,a,的压强是多少？,
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