高中物理 第二章 固体、液体和气体 第七节 气体实验定律（Ⅰ）课件 粤教版选修33

第二章第七节气体实验定律 ()目标定位1.探究气体等温变化的规律，了解玻意耳定律的内容、表达式及适用条件.2.会运用玻意耳定律解决实际问题3.理解等温变化的pV图象.内容索引知识探究题型探究达标检测知识探究一、玻意耳定律一、玻意耳定律1.内容：一定质量的气体，在 不变的情况下，压强和体积成_ (填“正比”或“反比”).2.公式： 或 .3.条件：气体的 一定， 不变.答案p1V1p2V2温度反比质量温度4.常量的意义p1V1p2V2常量C该常量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，该常量C越 (填“大”或“小”). 5.利用玻意耳定律解题的基本思路(1)明确研究对象，并判断是否满足玻意耳定律的条件.(2)明确初、末状态及状态参量(p1、V1；p2、V2).(3)根据玻意耳定律列方程求解.注意：注意：用p1V1p2V2解题时只要同一物理量使用同一单位即可， (填“一定”或“不必”)转化成国际单位制中的单位.答案大不必打气筒打气过程中，容器中气体的质量发生了变化，玻意耳定律还成立吗？答案延伸思考延伸思考答案答案分析时可以巧妙地选择研究对象，一般选择把容器内原有气体和即将打入的气体看成一个整体作为研究对象，就可以把充气过程的气体变质量问题转化为定质量问题.二、气体等温变化的图象二、气体等温变化的图象导学探究导学探究由玻意耳定律可知，一定质量的气体在温度保持不变时，压强和体积的关系为p ，由数学知识知pV图象是什么曲线？答案答案答案pV图象是双曲线中的一支.1.pV图象：一定质量的气体，等温变化的pV图象是双曲线的一支，曲线上的每一个点均表示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，温度就 ，图1中T2T1.知识梳理知识梳理图1越高2.p 图象：一定质量气体的等温变化过程，也可以用p 图象来表示，如图2所示.等温线是通过原点的倾斜直线，由于气体的体积不能无穷大，所以靠近原点附近处等温线应用 表示，该直线的斜率k ，故斜率越大，温度 ，图中T2 T1.图2虚线pV越高在p 图象中，图线是一条过原点的直线，图线在原点及原点附近表示的气体的体积和压强有实际意义吗？延伸思考延伸思考答案答案原点表示气体的体积无穷大，气体的压强为零，所以图线在原点及原点附近没有实际意义，故画p 图象时，图线在原点及原点附近要画成虚线.答案题型探究例例1如图3所示，是一根一端封闭的粗细均匀的细玻璃管，用一段h19.0 cm的水银柱将一部分空气封闭在细玻璃管里.当玻璃管开口向上竖直放置时(见图甲)，管内空气柱长L115.0 cm，当时的大气压强为p076 cmHg，那么，当玻璃管开口向下竖直放置时(见图乙)，管内空气柱的长度该是多少？答案解析一、玻意耳定律的应用图3答案答案25 cm解析解析设细玻璃管横截面积为S，设变化后空气柱的长度为L2，变化前空气柱的体积V1L1S15S，压强：p1p0ph(7619) cmHg95 cmHg变化后空气的体积：V2L2S，压强：p2p0ph(7619) cmHg57 cmHg由玻意耳定律得：p1V1p2V2，即：9515S57L2S，解得：L225 cm例例2如图4所示，一粗细均匀、导热良好、装有适量水银的U形管竖直放置，右端与大气相通，左端封闭长l120 cm气柱，两管中水银面等高.现将右端与一低压舱(未画出)接通，稳定后右管水银面高出左管水银面h10 cm.环境温度不变，大气压强p075 cmHg，求稳定后低压舱内的压强(用“cmHg”作单位).答案解析图4答案答案50 cmHg解析解析设U形管横截面积为S，则初始状态左端封闭气柱体积可记为V1l1S，由两管中水银面等高，可知初始状态其压强为p0.当右管水银面高出左管10 cm时，左管水银面下降5 cm，气柱长度增加5 cm，此时气柱体积可记为V2(l15 cm)S，右管低压舱内的压强记为p，则左管气柱压强p2p10 cmHg，根据玻意耳定律得：p0V1p2V2即p0l1S(p10 cmHg)(l15 cm)S代入数据，解得：p50 cmHg.例例3如图5所示，是一定质量的某种气体状态变化的pV图象，气体由状态A变化到状态B的过程中，气体分子平均速率的变化情况是二、气体等温变化的图象答案解析图5A.一直保持不变 B.一直增大C.先减小后增大 D.先增大后减小解析解析由题图可知，pAVApBVB，所以A、B两状态的温度相等，在同一等温线上.由于离原点越远的等温线温度越高，如图所示，所以从状态A到状态B，气体温度应先升高后降低，分子平均速率先增大后减小.针对训练针对训练如图6所示，一定质量的气体经历由状态A到状态B再到状态C的过程，A、C两点在同一条双曲线上，则此变化过程中A.从A到B的过程温度降低B.从B到C的过程温度升高C.从A到C的过程温度先升高再降低D.从A到C的过程温度先降低再升高答案解析图6解析解析A、C两点在同一条双曲线上，故TATC；可作出过B点的等温线与过A、C两点的等温线进行比较，得B点温度高；故从A到B到C的过程温度先升高后降低，C项正确.课堂要点小结课堂要点小结气体实验定律()达标检测1.(玻意耳定律的应用)一定质量的理想气体，压强为3 atm，保持温度不变，当压强减小2 atm时，体积变化4 L，则该气体原来的体积为 1234解析解析由玻意耳定律p1V1p2V2得3V1(V4)，解得V2 L.答案解析A. L B.2 L C. L D.8 L2.(玻意耳定律的应用)如图7所示，横截面积为0.01 m2的气缸内被重G200 N的活塞封闭了高30 cm的气体.已知大气压p01.0105 Pa，气缸足够长，现将气缸倒转竖直放置，设温度不变，求此时活塞到缸底的高度？答案1234解析图7答案答案45 cm解析解析重G200 N的活塞产生的压强p 0.2105 Pa初状态：p1p0p1.2105 Pa，V1h1S，h130 cm末状态：p2p0p0.8105 Pa，V2h2S根据玻意耳定律得p2V2p1V1代表数据解得h2 cm45 cm.12343.(等温线)如图8所示，DABC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.DA是一个等温过程B.AB是一个等温过程C.A与B的状态参量相同D.BC体积减小，压强减小，温度不变答案解析1234图81234解析解析DA是一个等温过程，A对；A、B两状态温度不同，AB的过程中 不变，则体积V不变，此过程中气体的压强、温度会发生变化，B、C错；BC是一个等温过程，V增大，p减小，D错.4.(气体等温变化的图象)(多选)如图9所示是一定质量的某气体状态变化的pV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.气体的体积从A到B一直减小D.气体的三个状态参量一直都在变1234答案解析图9解析解析一定质量的气体的等温过程的pV图象即等温线是双曲线中的一支，显然题图所示AB图线不是等温线，AB过程不是等温变化过程，选项A错误；从AB图线可知气体从A状态变为B状态的过程中，压强p在逐渐减小，体积V在不断增大，选项B正确，C错误；又因为该过程不是等温变化过程，所以气体的三个状态参量一直都在变化，选项D正确.1234