物理3-3人教版8.1《气体的等温变化》课件2

欢迎进入物理课堂 第一节气体的等温变化 核心要点突破 课堂互动讲练 知能优化训练 第一节 课前自主学案 课标定位 学习目标 1 知道什么是等温变化及描述气体的三个状态参量 2 通过实验探究得出玻意耳定律 并掌握定律的内容 学会利用等温变化的规律解决有关问题 3 明确p V图象中 等温变化的图线及其物理意义 课标定位 重点难点 1 掌握玻意耳定律并利用定律进行有关计算 2 理解等温变化的p V图象 并能利用图象分析实际问题 课前自主学案 一 探究气体等温变化的规律1 状态参量 研究气体的性质时 用 这三个物理量来描述气体的状态 这三个物理量被称为气体的状态参量 2 等温变化 一定质量的气体 在 不变时其压强随体积发生的变化 压强 体积 温度 温度 3 实验条件 在探究气体等温变化规律的实验过程中 必须保证气体的 不变 4 实验数据的收集 课本图8 1 1中 注射器内封闭气体的压强可以从仪器上方的 读出 空气柱的长度可以在玻璃管侧的 上读出 空气柱的长度l与 的乘积就是它的体积V 质量 温度 压力表 刻度尺 横截面积 5 实验数据的处理 用p V图象处理数据时 得到的图线是 用p 1 V图象处理数据时 得到的图线是过 图线的斜率表示 且保持不变 二 玻意耳定律1 内容 一定 的某种气体 在 的情况下 压强p与体积V成 2 公式 pV C 或 双曲线 原点的直线 pV 质量 温度不变 反比 p1V1 p2V2 三 气体等温变化的p V图象一定质量的气体发生等温变化时的p V图象如图8 1 1所示 图线的形状为 由于它描述的是温度不变时的p V关系 因此称它为 一定质量的气体 不同温度下的等温线是 的 双曲线 等温线 不同 图8 1 1 核心要点突破 一 封闭气体压强的计算1 液体封闭气体的情况 1 静止或匀速运动系统中压强的计算方法 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 得到液片两侧压强相等 进而求得气体压强 例如 图8 1 2中粗细均匀的U形管中封闭了一定质量的气体A 在其最低处取一液片B 由其两侧受力平衡可知 pA ph0 S p0 ph ph0 S 即pA p0 ph 力平衡法 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 由F合 0列式求气体压强 图8 1 2 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8 1 2中同一液面C D处压强相等 即pA p0 ph 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 2 活塞汽缸结构封闭气体的情况通常以活塞 汽缸 为研究对象 利用动力学知识求解 若活塞 汽缸 处于平衡状态 求解时列平衡方程即可 若处于加速状态 求解时列牛顿第二定律方程即可 即时应用 即时突破 小试牛刀 1 已知大气压强为p0 如图8 1 3所示 竖直的U形管内A B两部分被水银柱密封着 则两部分气体的压强分别为 pA pB 图8 1 3 答案 p0 l1 l2p0 l2二 对玻意耳定律的理解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 恒量的定义 p1V1 p2V2 恒量C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 该恒量C越大 3 等温变化的图象 图8 1 4 1 p V图 一定质量的气体 在温度不变的情况下p与V成反比 因此等温过程的p V图象是双曲线的一支 一定质量的气体 温度越高 气体压强与体积的乘积必然越大 在p V图上的等温线就越高 如图8 1 4中 T1 T2 图8 1 5 4 利用玻意耳定律解题的基本思路 1 确定研究对象 根据题意 确定所研究的气体 2 明确初 末状态 找出气体变化前后的初 末状态 并确定初 末状态的p V值 3 列方程求解 根据玻意耳定律列方程 必要时还应由力学或几何知识列出辅助方程 求解时注意同一物理量的单位要统一 4 检验结果 有时列方程求解会得到两个结果 应通过合理性的检验决定取舍 即时应用 即时突破 小试牛刀 2 如图8 1 6所示 p表示压强 V表示体积 T为热力学温度 正确描述一定质量的气体发生等温变化的是 图8 1 6 解析 选ABC A图表示温度T始终不变 B C图表示pV为定值 即温度不变 A B C对 D中p V 此时温度必然变化 故D错 课堂互动讲练 求图8 1 7中被封闭气体A的压强 其中 1 2 3 图中的玻璃管内都灌有水银 4 图中的小玻璃管浸没在水中 大气压强p0 76cmHg p0 1 01 105Pa g 10m s2 水 1 103kg m3 图8 1 7 精讲精析 1 pA p0 ph 76cmHg 10cmHg 66cmHg 2 pA p0 ph 76cmHg 10 sin30 cmHg 71cmHg 3 pB p0 ph2 76cmHg 10cmHg 86cmHg pA pB ph1 86cmHg 5cmHg 81cmHg 4 pA p0 水gh 1 01 105Pa 1 103 10 1 2 0 8 Pa 1 05 105Pa 答案 见精讲精析 方法总结 以液柱为研究对象 根据受力平衡 可求得封闭气体的压强p p0 ph 其中h为两气体液面的高度差 若被封气体的液面低 取 否则取 答案 C 如图8 1 9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 由图可知T1 T2D 由图可知T1 T2 图8 1 9 精讲精析 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 等温线的位置就越高 C错 D对 答案 ABD 方法总结 一定质量的气体 温度不变时 压强与体积成反比 温度升高后 压强与体积的乘积变大 等温线表现为远离原点 变式训练2 2010年高考江苏卷 为了将空气装入气瓶内 现将一定质量的空气等温压缩 空气可视为理想气体 下列图象能正确表示该过程中空气的压强p和体积V关系的是 图8 1 10 如图8 1 11所示 粗细均匀的弯曲玻璃管A B两端开口 管内有一段水银柱 右管内气体柱长为39cm 中管内水银面与管口A之间气体柱长为40cm 先将B端封闭 再将左管竖直插入水银槽中 设整个过程温度不变 稳定后右管内水银面比中管内水银面高2cm 求 1 稳定后右管内的气体压强p 2 左管A端插入水银槽的深度h 大气压强p0 76cmHg 图8 1 11 思路点拨 B端封闭 左管竖直插入水银中 形成了两部分封闭的质量一定的气体 因玻璃管的粗细均匀 可用气柱的长度表示体积 然后用玻意耳定律对问题求解 答案 1 78cmHg 2 7cm 方法总结 用玻意耳定律解题时 确定初 末状态的状态参量p V 特别是压强的确定 是解题的关键 答案 20cm 如图8 1 14所示为某压缩式喷雾器储液桶 其容量是5 7 10 3m3 往桶内倒入4 2 10 3m3的药液后开始打气 假设打气过程中药液不会向外喷出 如果每次能打进2 5 10 4m3的空气 要使喷雾器内空气的压强达到4atm 应打气几次 这个压强能否使喷雾器内的药液全部喷完 设标准大气压为1atm 打气过程中不考虑温度的变化 图8 1 14 思路点拨 本题是一道变质量问题 我们可以灵活选取研究对象把变质量问题转化为等质量问题 精讲精析 设标准大气压为p0 药桶中空气的体积为V 打气N次后 喷雾器中的空气压强达到4atm 打入气体在1atm下的体积为2 5N 10 4m3 选取打气N次后药桶中的空气为研究对象 由玻意耳定律得p0V p0 2 5N 10 4 4p0V 其中V 5 7 10 3m3 4 2 10 3m3 1 5 10 3m3 代入上式后解得N 18次 当空气完全充满药桶后 如果空气压强仍然大于大气压 则药液可以全部喷出 否则不能完全喷出 由玻意耳定律得4p0V p 5 7 10 3 解得p 1 053p0 p0 所以药液可以全部喷出 答案 18能 思维总结 此类问题我们可认为打入喷雾器的气体都在其周围 且可以认为是一次性打入的 初态的体积为内外气体的体积之和 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全