2.2 第1课时 气体的等温变化（课件）-【优化探究】2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第三册同步导学案（人教版）

2　气体的等温变化  第1课时　气体的等温变化 物理 选择性必修 第三册 返回导航 下页 上页 新课程标准 素养目标 1.知道描述气体状态的三个参量，知道什么是等温变化。 2.知道玻意耳定律的适用条件，了解玻意耳定律的内容和公式，能用玻意耳定律计算相关问题。 1.三个状态参量和玻意耳定律。(物理观念) 2.根据实验现象，在温度不变的情况下，找到压强和体积的关系。(科学思维) 3.通过观察实验，探究影响等温变化过程中的因素。(科学探究) 4.研究日常生活中影响气体的实际情况，对比等温变化，结合图像分析实际问题。(科学态度与责任) 物理 选择性必修 第三册 返回导航 下页 上页 必备知识 自主学习 关键能力 合作探究 课堂检测 素养达标 课时作业 巩固演练 物理 选择性必修 第三册 返回导航 下页 上页 [知识梳理] 一、等温变化 一定质量的气体，在温度不变的条件下，其 随 的变化叫作等温变化。 二、玻意耳定律 1．内容 一定质量的某种气体，在 不变的情况下，压强p与体积V成 。 压强 体积 温度 反比 物理 选择性必修 第三册 返回导航 下页 上页 2．公式 pV＝C或 。 3．条件 气体的 一定， 不变。 p1V1＝p2V2 质量 温度 物理 选择性必修 第三册 返回导航 下页 上页 [自主评价] 1．判断正误 (1)一定质量的气体，在温度不变时，压强跟体积成反比。( ) (2)公式pV＝C中的C是常量，指当p、V变化时C的值不变。 ( ) (3)一定质量的某种气体等温变化的pV图像是通过原点的倾斜直线。 ( ) √ √ × 物理 选择性必修 第三册 返回导航 下页 上页 2．情景思考 公式中的常数C对于所有气体来说是否相同？ 提示：一般不同，C是一个与气体种类、温度、质量有关的物理量。 物理 选择性必修 第三册 返回导航 下页 上页 物理 选择性必修 第三册 返回导航 下页 上页 物理 选择性必修 第三册 返回导航 下页 上页 1．容器内封闭气体的压强 (1)产生的原因 由于大量气体分子无规则运动而碰撞器壁，形成对器壁各处均匀、持续的压力，作用在器壁单位面积上的压力叫作气体的压强。 (2)决定因素 ①宏观上：决定于气体的温度和体积。 ②微观上：决定于分子的平均动能和分子的密集程度。 物理 选择性必修 第三册 返回导航 下页 上页 2．静止或匀速运动系统中封闭气体压强的计算方法 (1)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，建立受力平衡方程，得到液片两侧压力相等，进而求得气体压强。 例如，图中粗细均匀的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。 物理 选择性必修 第三册 返回导航 下页 上页 (2)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。 (3)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。 物理 选择性必修 第三册 返回导航 下页 上页 3．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、汽缸或活塞为研究对象，并对其进行受力分析，然后由牛顿第二定 律列方程，求出封闭气体的压强。 如图，当竖直放置的玻璃管向上匀加速运动时， 对液柱受力分析有pS－p0S－mg＝ma 物理 选择性必修 第三册 返回导航 下页 上页 [解析]　方法一：受力平衡法 选与气体接触的液柱为研究对象，进行受力分析，利用 平衡条件求解。求pA：取液柱h1为研究对象，设管的横 截面积为S，大气压力和液柱重力方向向下，A气体产生的压力方向向上，因液柱h1静止，则p0S＋ρgh1S＝pAS，得pA＝p0＋ρgh1； 物理 选择性必修 第三册 返回导航 下页 上页 求pB：取液柱h2为研究对象，由于h2下端液体的对称性，下端液体产生的压强可以不予考虑，A气体的压强由液体传递后对h2的压力方向向上，B气体压力、液柱h2的重力方向向下，液柱受力平衡，则pBS＋ρgh2S＝pAS，得pB＝p0＋ρg(h1－h2)。 方法二：取等压面法 根据同种液体在同一液面处压强相等，在连通器内灵活选取等压面，由两侧压强相等列方程求解压强。求pB时从A气体下端选取等压面，则有pB＋ρgh2＝pA＝p0＋ρgh1，所以pA＝p0＋ρgh1，pB＝p0＋ρg(h1－h2)。 [答案]　p0＋ρgh1