第二章 第2节 气体的等温变化（Word教参）-【优化指导】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 课程内容要求 核心素养提炼 1．知道气体的等温变化，学会用实验探究温度不变时气体的变化规律． 2．掌握玻意耳定律，能熟练应用公式解决气体等温变化问题． 3．知道等温变化的p­V图像和p­图像，并学会其应用． 1．物理观念：等温变化、玻意耳定律． 2．科学思维：玻意耳定律的应用，p­V图像和p­图像． 3．科学探究：探究气体等温变化的规律． [对应学生用书P19] 1．状态参量 研究气体性质时，常用气体的温度、体积、压强来描述气体的状态． 2．等温变化 一定质量的气体，在温度不变的条件下，其压强与体积变化时的关系． 3．实验探究：气体等温变化的规律 实验器材 铁架台、注射器、气压计、刻度尺等 研究对象(系统) 注射器内被封闭的空气柱 数据收集 压强由气压计读出，空气柱体积(长度)由刻度尺读出 数据处理 以压强p为纵坐标，以体积的倒数为横坐标作出p_­图像 图像结果 p ­图像是一条过原点的直线 实验结论 压强跟体积的倒数成正比，即压强与体积成反比 [思考]　如图所示为“探究气体等温变化规律”的装置． (1)本实验应用了什么物理方法？ (2)在探究过程中，需要测定哪些物理量？如何测量？ 提示　(1)控制变量法、图像法． (2)探究过程需要测量气体的体积和压强．体积可由注射器刻度读出，压强可由压力表读出． 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或p1V1＝p2V2． 3．适用条件：气体质量不变，温度不变． 4．等温线 一定质量的气体在温度不变时的p ­V图线称为等温线．不同温度下的等温线是不同的，如图乙所示． [判断] (1)描述气体状态的参量是体积、压强、温度．(√) (2)若一定质量的气体的温度、压强保持不变，其体积可能发生变化．(×) (3)若一定质量的气体的温度保持不变，其压强增大时体积增大．(×) [对应学生用书P20] 探究点一　实验探究气体等温变化的规律 如图所示为“探究气体等温变化的规律”的实验装置． (1)实验过程中如何保证气体的质量不变？ (2)如何保证气体温度不变？ (1)提示　实验前采用在柱塞上涂好润滑油以免漏气的方法，保证气体质量不变． (2)提示　①改变气体体积时，采用缓慢进行，等稳定后再读出气体压强的方法，以防止气体体积变化太快，气体的温度发生变化． ②实验过程中，采用不用手接触注射器的圆筒的方法，以防止圆筒从手上吸收热量，引起内部气体温度变化． 用DIS研究一定质量气体在温度不变时，压强与体积关系的实验装置如图甲所示，实验步骤如下： ①把注射器活塞移至注射器中间位置，将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机逐一连接； ②移动活塞，记录注射器活塞对应的刻度值V，同时记录对应的由计算机显示的气体压强值p； ③用V­图像处理实验数据，得出如图乙所示的图线． (1)为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是___________________． (2)为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是__________和_________． 解析　(1)为了保证气体的质量不变，要用润滑油涂在活塞上以达到封闭效果． (2)气体的体积变化，外界对气体做正功或负功，要让气体与外界进行足够的热交换，一要时间长，也就是动作缓慢，二要活塞导热性能好． 答案　(1)用润滑油涂活塞　(2)慢慢地抽动活塞　活塞导热性能好 [训练1]　有同学在做“研究温度不变时气体的压强跟体积的关系”实验时，用连接计算机的压强传感器直接测得注射器内气体的压强值，缓慢推动活塞，使注射器内空气柱从20.0 mL变为12.0 mL.实验共测了5次，每次体积值直接从注射器的刻度上读得并输入计算机．同时由压强传感器测得对应体积的压强值．实验完成后，计算机屏幕上立刻显示出如表所示的实验结果： 序号 V/mL p/105 Pa pV/105 Pa·mL 1 20.0 1.001 0 20.020 2 18.0 1.095 2 19.714 3 16.0 1.231 3 19.701 4 14.0 1.403 0 19.642 5 12.0 1.635 1 19.621 (1)仔细观察不难发现，pV/105 Pa·mL一栏中的数值越来越小，造成这一现象的可能原因是(　　) A．实验时注射器活塞与筒壁的摩擦力不断增大 B．实验时环境温度增大 C．实验时外界大气压强发生变化 D．实验时注射器内的空气向外发生泄漏 (2)根据你在(1)中的选择，说明为了减小误差，应采取的措施是________________． 解析　(1)因为实验时间不会太长，环境温度、外界大气压强都不会变化；因为缓慢推动活塞