第2章 第2节 气体的等温变化（Word教参）-【状元桥·优质课堂】2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第三册（人教版2019）

第2节　气体的等温变化 1.知道什么是等温变化，知道玻意耳定律的内容、表达式及适用条件. 物理观念 2.通过实验探究气体等温变化的规律，体会玻意耳定律的建立过程. 科学探究 3.会应用玻意耳定律分析和计算相关问题. 科学思维 知识点一　探究气体等温变化的规律 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(如图所示)：带铁夹的铁架台、__注射器__、柱塞(与压力表密封连接)、压力表、__橡胶套__、刻度尺等． (2)研究对象：注射器下端用__橡胶套__密封，上端用活塞(柱塞)封闭一段空气柱，这段__空气柱__是我们的研究对象． (3)数据收集：空气柱的压强p由上方的__压力表__读出，体积V用刻度尺上读出的空气柱的__长度l__乘以空气柱的__横截面积S__计算．用手把柱塞向下或向上拉，读取空气柱的长度与压强的几组数据． (4)数据处理 ①猜想：由记录的实验数据可知，空气柱的体积越小，其压强就越大，即空气柱的压强与体积可能成反比． ②检验：以压强p为纵坐标，以　体积的倒数　为横坐标，把实验中记录的各组数据在坐标系中描点．观察各点的位置关系，若图像中各点位于过原点的同一直线上，如图所示，就说明压强跟体积的倒数成__正__比，即p∝　　，也就是压强p与体积V成__反__比；若各点不在同一直线上，再尝试其他关系． (5)实验结论：一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，其压强与体积的倒数成__正__比． 提醒：检验压强p与体积V是否成反比时，作p－V图像类似于双曲线，不好判定，作p－图像是过原点的倾斜直线，易判定． 知识点二　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__一定、__温度__不变． ②气体温度不太__低__、压强不太__大__. 2．气体等温变化的p－V图像 (1)p－V图像：一定质量的某种气体的p－V图像类似于__双曲线__的一支，如图甲所示． 　　　 (2)p－图像：一定质量的某种气体的p－图像为过__原点__的__倾斜直线__，如图乙所示． 提醒：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，对一定质量的某种气体，温度越高，该恒量越大． 1．判断下列说法的正误． (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)在探究气体的等温变化实验中空气柱体积变化快慢对实验没有影响．(　　) (3)玻意耳定律是英国科学家玻意耳和法国科学家马略特各自通过实验发现的．(　　) (4)气体等温变化的p－V图像是一条倾斜的直线．(　　) (5)p－V图像中，pV乘积越大(即离原点越远)说明气体的温度越高．(　　) 答案 (1)√　(2)×　(3)√　(4)×　(5)√ 2．氢气球受到孩子们的喜爱．小孩一不小心松手，氢气球会飞向天空，上升到一定高度会胀破，这是为什么呢？ 提示：以球内气体为研究对象，气球上升时，由于高空处空气稀薄，球外气体的压强减小，球内气体要膨胀，到一定程度时，气球就会胀破． 考点一　探究气体等温变化的规律 【例题1】 如图所示，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在注射器内用活塞封闭一定质量的气体，将注射器、压强传感器、数据采集器和计算机逐一连接起来； ②移动活塞至某一位置，记录此时注射器内封闭气体的体积V1和由计算机显示的气体压强值p1； ③重复步骤②，多次测量并记录； ④根据记录的数据，作出相应图像，分析得出结论． (1)关于本实验的基本要求，下列说法正确的是________. A．移动活塞时应缓慢一些 B．封闭气体的注射器应密封良好 C．必须测出注射器内封闭气体的质量 D．气体的压强和体积必须用国际单位 (2)为了能最直观地判断气体压强p与气体体积V的函数关系，应作出________图像；对图线进行分析，如果在误差允许范围内，该图线是一条____________线，就说明一定质量的气体在温度不变时，其压强与体积成反比． 思维导引：探究气体等温变化规律的实验需保证两个不变，一是保证探究过程中气体的质量不变，二是保证探究过程中气体的温度不变． 解析 (1)由于该实验是“用传感器探究气体等温变化的规律”，条件是对于一定质量的气体而言的，故实验中不能出现漏气的现象，移动活塞时，如果太快，气体的体积会急剧压缩或膨胀，气体的温度就会发生变化，不利于实验，选项A、B正确；等温变化的规律为p1V1＝p2V2，所以不必测出气体的质量，选项C错误；只要公式两边的压强与体积的