第2章 第2节 气体的等温变化-【优化指导】2020-2021学年新教材高中物理选择性必修第三册(Word教参)(人教版)

第2节　气体的等温变化 课程内容要求 核心素养提炼 1．知道气体的等温变化，学会用实验探究温度不变时气体的变化规律． 2．掌握玻意耳定律，能熟练应用公式解决气体等温变化问题． 3．知道等温变化的p－V图像和p－图像，并学会其应用. 1．物理观念：等温变化、玻意耳定律． 2．科学思维：玻意耳定律的应用，p－V图像和p－图像． 3．科学探究：探究气体等温变化的规律. 一、探究气体等温变化的规律 1．状态参量 研究气体性质时，常用气体的温度、体积、压强来描述气体的状态． 2．等温变化 一定质量的气体，在温度不变的条件下，其压强与体积变化时的关系． 3．实验探究：气体等温变化的规律 实验器材 铁架台、注射器、气压计、刻度尺等 研究对象(系统) 注射器内被封闭的空气柱 数据收集 压强由气压计读出，空气柱体积(长度)由刻度尺读出 数据处理 以压强p为纵坐标，以体积的倒数为横坐标作出p－图像 图像结果 p－图像是一条过原点的直线 实验结论 压强跟体积的倒数成正比，即压强与体积成反比 [思考]　如图所示为“探究气体等温变化规律”的装置． (1)本实验应用了什么物理方法？ (2)在探究过程中，需要测定哪些物理量？如何测量？ 提示　(1)控制变量法． (2)探究过程需要测量气体的体积和压强．体积可由注射器刻度读出，压强可由压力表读出． 二、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成反比. 2．公式：pV＝C或p1V1＝p2V2. 3．适用条件：气体质量不变，温度不变． 4．等温线 一定质量的气体在温度不变时的p－V图线称为等温线．不同温度下的等温线是不同的，如图乙所示． [判断] (1)描述气体状态的参量是体积、压强、温度．(　√　) (2)若一定质量的气体的温度、压强保持不变，其体积可能发生变化．(　×　) (3)若一定质量的气体的温度保持不变，其压强增大时体积增大．(　×　) 探究点一　实验探究气体等温变化的规律 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： 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； ③用V－图像处理实验数据，得出如图乙所示的图线． (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______________________. (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_____________和_____________. 解析　(1)为了保证气体的质量不变，要用润滑油涂在活塞上以达到封闭效果． (2)气体的体积变化，外界对气体做正功或负功，要让气体与外界进行足够的热交换，一要时间长，也就是动作缓慢，二要活塞导热性能好． 答案　(1)用润滑油涂活塞　(2)慢慢地抽动活塞　活塞导热性能好 [训练1]　如图甲所示，用气体压强传感器探究气体等温变　化的规律，操作步骤如下： ①把注射器活塞推至注射器中间某一位置，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； ③重复上述步骤②，多次测量； ④根据记录的数据，作出V－图线，如图乙所示． (1)完成本实验的基本要求是_________. A．在等温条件下操作 B．封闭气体的注射器密封良好 C．必须弄清所封闭气体的质量 D．气体的压强和体积必须用国际单位 (2)理论上由V－图线分析可知：如果该图线_________________，就说明气体的体积跟压强的倒数成正比，即体积与压强成反比． (3)若他实验操作规范正确，则图线不过原点的原因可能是______________________． 图乙中V0代表_____________________. 解析　(1)由于该实验是用气体压强传感器探究气体等温变化的规律，故要保证在等温条件下操作，故A项正确．为了控制变量，气体的质量不能改变，若出现漏气的话，会出现误差，故B项正确．该实验不需要弄清气体的质量，故C项错误．气体的压强和体积不一定要用国际单位．故D项错误． (2)若气体的体积跟压强的倒数成正比，即V＝k，则该图线为过原点的直线． (3)图线不过原点的原因可能是传感器与注射器间有气体，图乙中V0代表传感器与注射器间气体体积． 答案　(1)A、B　(2)为过坐标原点的直线　(3)传感器与注射器间有气体　传感器与注射器间气体体积 探究点二　玻意耳定律的应用 如何确定封闭气体的压强？ (1)液体封闭气体模型： ①直玻璃管中液体封闭气体的压强：设气体压强为p，大气压强为p0，液体产生的压强为ph，则 ②“U形管