2.2气体的等温变化-2022-2023学年高二物理素养提升学案（人教版2019选择性必修第三册）

选择性必修三学案 第二章气体、固体和液体 第2节 气体的等温变化 一、新课标要求 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。 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像对实验数据进行处理与分析，体验科学探究过程。 3.理解气体等温变化的图像、图像的物理意义。 4.学会用玻意耳定律计算有关的问题。 二、科学素养要求 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关的分析与计算。 3.科学探究：通过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：通过用表格与图像对实验数据进行处理与分析，培养实事求是的科学态度，激发探索科学的兴趣。 三、教材研习 要点 玻意耳定律 一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强与体积成反比①。写成公式就是：② 【自主思考】 ①氢气球受到孩子们的喜爱，某小孩一不小心松手，氢气球会飞向天空，上升到一定高度会胀破，这是为什么？ ②玻意耳定律的表达式中的是一个与气体无关的常量吗？ 四、名师点睛 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，压强与体积成反比。 （2）公式：（常量）或。 （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。 2.一定质量的气体等温变化的图像 （1）图像：一定质量的气体的图像为一条双曲线，如图甲所示。 （2）图像：一定质量的气体的图像为过原点的倾斜直线，如图乙所示。 五、互动探究 探究点一、探究气体等温变化的规律 知识深化 1.实验原理：在保证密闭注射器中气体的质量和温度不变的条件下（控制变量法），通过改变密闭气体的体积，由压力表读出对应气体体积的压强值，研究在恒温条件下气体的体积和压强的关系。 2.实验装置：如图所示，注射器下端的开口有橡胶套，它和柱塞一起把一段空气柱封闭在玻璃管中，这段空气柱就是我们研究的对象。 3.实验数据的收集：空气柱的压强可以从压力表上读出，空气柱的长度可以在玻璃管两侧的刻度尺上读出，空气柱的长度与横截面积的乘积就是它的体积。把柱塞缓慢地向下压或向上拉，读出空气柱长度与压强的几组数据。将相关数据记录在表中： 序号 1 2 3 4 5 压强 体积 4.实验数据的处理 （1）猜想：由实验观察及记录的数据可知，空气柱的体积越小，其压强就越大，即空气柱的压强与体积成反比。 （2）检验：以压强为纵坐标，以体积的倒数为横坐标，把以上各组数据在坐标系中描点，如图所示。观察各点的位置关系，若各点位于过原点的同一直线上，就说明压强跟体积的倒数成正比，即，也就是压强与体积成反比。若各点不在同一直线上，再尝试其他关系。 5.注意事项 （1）改变气体体积时，要缓慢进行，等稳定后再读出气体压强，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，不要用手接触注射器的圆筒，以防止圆筒从手吸收热量，引起内部气体温度变化。 （3）实验中应保持气体的质量不变，故实验前应在柱塞上涂好润滑油，以免漏气。 （4）本实验中，由于气体体积与长度成正比，因此研究气体体积与压强的关系时，不用测量空气柱的横截面积。 （5）本实验测量体积时误差主要出现在长度的测量上，由于柱塞不能与刻度尺非常靠近，故读数时视线一定要与柱塞底面相平。 （6）在作图像时，应使收集的实验数据在坐标系中均匀分布。 题组过关 1.在探究气体等温变化的规律实验中，下列四个因素对实验的准确性影响最小的是( ) A. 针筒封口处漏气 B. 采用横截面积较大的针筒 C. 针筒壁与柱塞之间存在摩擦 D. 实验过程中用手去握针筒 2.张三同学用研究一定质量理想气体在温度不变时，压强与体积关系的实验装置如图所示。实验步骤如下： ①把注射器活塞移至注射器中间某位置，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，记录注射器的刻度值（不计针头部分气体体积），同时记录对应的由计算机显示的气体压强； ③用图像处理实验数据。 （1）实验时，缓慢推动活塞，注射器内空气体积逐渐减小。若过程中环境温度保持不变，则实验得到的图像应是。 A. B. C. D. （2）若张三根据记录的实验数据，作出了如图所示的图像。对图线进行分析，说明一定质量的气体在温度不变时，其压强与体积成反比。用、分别表示、这两个状态下气体分子在单位时间内撞击容器器壁单位面积的次数，则。（填“ ”“ ”或“ ”） 探究点二、玻意耳定律 情境探究 1.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。 （1）上升过程中，气泡内气体的温度会发生改