第2章 2 气体的等温变化-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(人教版)

2.气体的等温变化 学习目标：1．[物理观念]知道等温变化的概念，能通过实验得出玻意耳定律并掌握定律的内容及公式。　2.[科学思维]会运用玻意耳定律进行相应的分析与计算。　3.[科学探究]理解探究气体等温变化规律的实验，学会观察与探究，与他人合作交流，得出实验结论。　4.[科学态度与责任]通过表格与图像对实验数据处理与分析，培养实事求是的科学态度，激发探索科学的兴趣。 阅读教材，回答第23页“问题”并梳理必要知识点。 教材P23“问题”提示：一定质量的气体压强、体积、温度关系是＝C，当T不变时，p与V成反比。 一、气体的等温变化 1．等温变化 一定质量的某种气体，在温度不变的条件下，其压强与体积变化时的关系叫作气体的等温变化。 2．实验探究 (1)实验器材：铁架台、注射器、橡胶套、压力表(压强表)等。注射器下端用橡胶套密封，上端用柱塞封闭一段空气柱，这段空气柱是我们的研究对象。 (2)数据收集：空气柱的压强p由上方的压力表读出，体积V用刻度尺读出的空气柱长度l乘气柱的横截面积S。用手把柱塞向下压或向上拉，读出体积与压强的几组值。 (3)数据处理 以压强p为纵坐标，以体积的倒数为横坐标建立直角坐标系，将收集的各组数据描点作图，若图像是过原点的直线，说明压强跟体积的倒数成正比，即压强跟体积成反比。 注意：作p­V图像双曲线不好判定，作p­图像是过原点的倾斜直线，易判定压强跟体积成反比。 二、玻意耳定律 1．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(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)p­V图像：一定质量的气体的p­V图像为一条双曲线，如图甲所示。 　 甲　　　　　　乙 (2)p­图像：一定质量的气体的p­图像为过原点的倾斜直线，如图乙所示。 1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)在探究气体压强、体积、温度三个状态参量之间关系时采用控制变量法。 (√) (2)一定质量的气体，三个状态参量中，至少有两个改变。 (√) (3)一定质量的气体压强跟体积成反比。 (×) (4)玻意耳定律适用于质量不变，温度变化的任何气体。 (×) 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错误。] 3．一端封闭的玻璃管倒插入水银槽中，管竖直放置时，管内水银面比管外高h cm，上端空气柱长为L cm，如图所示，已知大气压强为H cmHg，此时封闭气体的压强是__________ cmHg。 [解析]　取等压面法，选管外水银面为等压面，则由p气＋ph＝p0得p气＝p0－ph 即p气＝(H－h) cmHg。 [答案]　H－h 玻意耳定律 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。问题： (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。 对玻意耳定律的理解及应用 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，该恒量C越大。 3．应用玻意耳定律的思路和方法： (1)确定研究对象，并判断是否满足玻意耳定律成立的条件。 (2)确定初、末状态及状态参量(p1、V1、p2、V2) (3)根据玻意耳定律列方程p1V1＝p2V2，代入数值求解(注意各状态参量要统一单位)。 (4)注意分析题目中的隐含条件，必要时还应由力学或几何知识列出辅助方程。 (5)有时要检验结果是否符合实际，对不符合实际的结果要删去。 【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＝0.01 m2，中间用两个活塞A和B密闭一定质量的气体。A、B都可沿圆筒无摩擦地上下滑动，且不漏气。A的质量不计，B的质量为M，并与一劲度系数为k＝5×103 N/m的较长的弹簧相连。已知大气压p