第8章 1 气体的等温变化-2021-2022学年高中物理选修3-3【名师导航】同步Word教参(人教版)

1　气体的等温变化 [学习目标]　1.理解一定质量的气体，在温度不变的情况下压强与体积的关系．(重点)2.学会通过实验的方法研究问题，探究物理规律，学习用电子表格与图象对实验数据进行处理与分析，体验科学探究过程．(重点)3.理解气体等温变化的p ­V图象的物理意义．(重点)4.学会用玻意耳定律计算有关的问题．(难点) 一、玻意耳定律 1．三个状态参量 研究气体的性质，用压强、体积、温度等物理量描述气体的状态．描述气体状态的这几个物理量叫作气体的状态参量． 2．实验探究 (1)实验器材：铁架台、注射器、橡胶塞、压力表(压强表)等．注射器下端用橡胶塞密封，上端用活塞封闭一段空气柱，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.用手把活塞向下压或向上拉，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，若图象是过原点的直线，说明压强跟体积的倒数成正比，即压强跟体积成反比． 二、气体的等温变化 1．等温变化 一定质量的某种气体，在温度不变时其压强随体积的变化而变化，把这种变化叫作等温变化． 2．玻意耳定律 (1)内容：一定质量的某种气体，在温度保持不变的情况下，压强p和体积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． 3．气体的等温变化的p­V图象 (1)p ­V图象：一定质量的气体的p ­V图象为一条双曲线，如图甲所示． 　 甲　　　　　　　乙 (2)p ­图象：一定质量的气体的p ­图象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． (×) 2．一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 3．(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 E．由图可知T1＜T2 ABE　[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、E对．] 玻意耳定律 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)确定始末状态及状态参量(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封住一定质量的气体．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p0＝1×105 Pa，平衡时两活塞之间的距离l0＝0.6 m，现用力压A，使之缓慢向下移动一段距离后，保持平衡．此时用于压A的力F＝500 N，求活塞A下移的距离． [解析]　设活塞A下移距离为l，活塞B下移的距离为x，对圆筒中的气体： 初状态：p1＝p0　V1＝l0S 末状态：p2＝p0＋ V2＝(l0＋x－l)S 由玻意耳定律得：p1V1＝p2V2 即p0l0S＝(p0＋)·(l0＋x－l)·S ① 根据胡克定律，x＝ ② 代数解①②得：l＝0.3 m. [答案]　0.3 m 应用玻意耳定律