1.5 气体实验定律（word教参）-【优化探究】2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第三册配套教参（鲁科版）

由平衡条件得：p1S＝pS＋(M＋m1)g p2S＝pS＋(M＋m2)g 由气体压强与体积的关系得：p1V1＝p2V2 联立解得大气压强 p＝。 答案：(1)②称出活塞和钩码框架的总质量M　⑤将注射器针筒上的小孔用橡皮帽堵住 (2)p＝ 第5节　气体实验定律 [学科素养与目标要求] 物理观念：1.知道玻意耳定律的内容、表达式和适用条件，了解p-V图像、p-图像的物理意义。 2．掌握查理定律和盖—吕萨克定律的内容、表达式及适用条件，理解p-T图像与V-T图像的物理意义。 科学思维： 1.能运用玻意耳定律对有关问题进行分析、计算。 2．熟练掌握查理定律和盖—吕萨克定律，并能灵活运用其解决实际问题。 科学探究：了解研究等压变化的演示实验装置和实验过程，对数据进行分析、归纳，得出结论。 一、玻意耳定律 1．内容 一定质量的气体，在温度保持不变的条件下，压强与体积成反比。 2．公式 p1V1＝p2V2。 3．条件 气体的质量一定，温度不变。 4．气体等温变化的p-V图像 气体的压强p随体积V的变化关系如图所示，图线的形状为双曲线，它描述的是温度不变时的p-V关系，称为等温线。一定质量的气体，不同温度下的等温线是不同的。 二、查理定律 1．内容 一定质量的气体，在体积保持不变的条件下，压强与热力学温度成正比。 2．表达式 ＝。推论式：＝。 3．适用条件 气体的质量和体积不变。 4．气体等容变化的图像 　 (1)p-T图像中的等容线是一条过原点的倾斜直线。 (2)p-t图像中的等容线不过原点，但反向延长线交t轴于－273.15 ℃。 三、盖—吕萨克定律 1．内容 一定质量的气体，在压强保持不变的条件下，体积与热力学温度成正比。 2．表达式 ＝。推论式：＝。 3．适用条件 气体的质量和压强不变。 4．气体等压变化的图像 　 (1)V-T图像中的等压线是一条过原点的倾斜直线。 (2)V-t图像中的等压线不过原点，但反向延长线交t轴于－273.15 ℃。 [基础知能小试] 1．判断下列说法的正误。 (1)一定质量的气体，在温度不变时，压强跟体积成反比。(√) (2)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。(×) (3)一定质量的某种气体，在压强不变时，若温度升高，则体积减小。(×) (4)“拔火罐”时，火罐冷却，罐内气体的压强小于大气的压强，火罐就被“吸”在皮肤上。(√) 2．(1)气体做等容变化，温度为200 K时的压强为0.8 atm，压强增大到2 atm时的温度为________ K。 (2)一定质量的气体，在压强不变时，温度为200 K，体积为V0，当温度升高100 K时，体积变为原来的________倍。 答案：(1)500　(2) 要点一　玻意耳定律的理解及应用 　(1)玻意耳定律成立的条件是什么？ (2)用p1V1＝p2V2解题时各物理量的单位必须是国际单位制中的单位吗？ (3)玻意耳定律的表达式pV＝C中的C是一个与气体无关的常量吗？ 提示：(1)一定质量的气体，且温度不变。 (2)不必。只要同一物理量使用同一单位即可。 (3)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，该常量越大。 1．常量的意义 p1V1＝p2V2＝C，常量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，该常量C越大。 2．应用玻意耳定律解题的一般步骤 (1)确定研究对象，并判断是否满足玻意耳定律的条件。 (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求解。(注意统一单位) (4)注意分析隐含条件，作出必要的判断和说明。 [特别提醒]　确定气体压强或体积时，只要初、末状态的单位统一即可，没有必要都转换成国际单位制。 3．气体等温变化的p-V图像或p-图像 (1)p-V图像：一定质量的气体等温变化的p-V图像是双曲线的一支，双曲线上的每一个点均表示气体在该温度下的一个状态。而且同一条等温线上每个点对应的p、V坐标的乘积是相等的。一定质量的气体在不同温度下的等温线是不同的双曲线，且pV乘积越大，温度就越高，图中T2＞T1。 (2)p-图像：一定质量的气体等温变化的p-图像是过原点的倾斜直线(如图所示)。由于气体的体积不能无穷大，所以原点附近等温线应用虚线表示，该直线的斜率越大，温度越高，图中T2＞T1。 　如图所示，竖直放置的导热气缸，活塞横截面积为S＝0.01 m2，可在气缸内无摩擦滑动，气缸侧壁有一个小孔与装有水银的U形玻璃管相通，气缸内封闭了一段高为H＝70 cm的气柱(U形管内的气体体积不计)。已知活塞质量m＝6.8 kg，大气压强p0＝1×105 Pa，水银密度ρ＝13.6×103 kg/m3，g＝10 m/s2。 (1)求U形管中