第1章 第5节 气体实验定律-2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第三册【名师导航】同步Word教参(鲁科版)

第5节　气体实验定律 学习目标：1.[科学思维]理解气体等温变化的p ­V图象的物理意义．　2.[科学思维]学会用玻意耳定律计算有关的问题．　3.[科学探究]知道什么是等容变化，理解查理定律的内容和公式．　4.[物理观念]掌握等容变化的p ­T图线、物理意义并会应用．　5.[物理探究]知道什么是等压变化，理解盖－吕萨克定律的内容和公式．　6.[科学思维]掌握等压变化的V­T图线、物理意义并会应用． 一、气体的等温变化 1．玻意耳定律 (1)内容：一定质量的某种气体，在温度保持不变的情况下，压强p和体积V成反比． (2)公式：pV＝C(常量)或p1V1＝p2V2． (3)适用条件 ①气体质量不变，温度不变． ②气体温度不太低，压强不太大． 2．气体的等温变化的p­V图像 (1)p ­V图像：一定质量的气体的p ­V图象为一条双曲线，如图甲所示． 甲　　　 　　　乙 (2)p­图象为过原点的倾斜直线，如图乙所示．图像：一定质量的气体的p­ 二、气体的等容变化 1．等容变化 一定质量的气体在体积不变时压强随温度的变化． 2．查理定律 (1)文字表述：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强p与热力学温度T成正比． (2)公式表达：p＝CT或．＝或＝ (3)图像：从图甲可以看出，在等容过程中，压强p与摄氏温度t是一次函数关系，不是简单的正比例关系．但是，如果把图甲中的直线AB延长至与横轴相交，把交点当作坐标原点，建立新的坐标系(如图乙所示)，那么这时的压强与温度的关系就是正比例关系了．图乙坐标原点的意义为气体压强为0时，其温度为0 K．可以证明，新坐标原点对应的温度就是0_K． 甲　　　　　　乙 (4)适用条件：气体的质量一定，气体的体积不变． 三、气体的等压变化 1．等压变化 质量一定的气体，在压强不变的条件下，体积随温度的变化． 2．盖—吕萨克定律 (1)文字表述：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积V与热力学温度T成正比． (2)公式表达：V＝CT或．＝或＝ (3)适用条件：气体质量一定，气体压强不变． (4)等压变化的图像：由V＝CT可知在V­T坐标系中，等压线是一条通过坐标原点的倾斜的直线．对于一定质量的气体，不同等压线的斜率不同．斜率越小，压强越大，如图所示，p2>(选填“>”或“<”)p1． 1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)一定质量的气体压强跟体积成反比． (×) (2)玻意耳定律适用于质量不变，温度变化的任何气体． (×) (3)在质量和体积不变的情况下，气体的压强与摄氏温度成正比． (×) (4)等容变化的p­T图线是一条过坐标原点的倾斜直线． (√) (5)一定质量的气体，若体积变大，则温度一定升高． (×) (6)一定质量的某种气体，在压强不变时，其V­T图像是过原点的倾斜直线． (√) 2．(多选)如图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．一定质量的气体，温度越高，气体压强与体积的乘积越小 D．由图可知T1＞T2 AB　[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，气体压强与体积乘积越大，等温线的位置越高，C、D错．] 3．在密封容器中装有某种气体，当温度从50 ℃升高到100 ℃时，气体的压强从p1变到p2，则为________． [解析]　由于气体做等容变化，所以．＝＝＝ [答案]　 气体的等温变化 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. 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．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，该常量C越大． 3．等温线 (1)p ­V图象 ①意义：反映了一定质量的气体在等温变化中，压强p与体积V成反比． ②图象：双曲线． ③特点：温度越高，常量C越大，等温线离坐标轴越远． (2) p­图象 ①意义：反映了一定质量的气体在等温变化中，压强p与成正比． ②图象：倾斜直线． ③特点：斜率越大，气体的温度越高． 【例1】　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