第2章 第2节 气体的等温变化（课件PPT）-【新课程学案】新教材2022-2023学年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 核心素养导学 物理观念 (1)知道气体的等温变化。 (2)知道玻意耳定律的内容和公式，知道定律的适用条件。 (3)理解气体等温变化的p-V图像的物理意义。 科学思维 能用玻意耳定律求解简单的实际问题。 科学探究 学会通过实验的方法研究问题，探究物理规律，学习用图像对实验数据进行处理与分析，体验科学探究过程。 科学态度与责任 通过对气体等温变化规律的探究，培养学生严谨的科学态度与实事求是的科学精神。 一、探究气体等温变化的规律 1．等温变化：一定质量的气体，在______不变的条件下，其压强与体积变化时的关系。 2．实验探究 实验器材 铁架台、压力表、刻度尺、注射器等 研究对象 (系统) 注射器内被封闭的_________ 数据收集 压强由压力表读出；空气柱长度由________读出，已知横截面积S可得体积 温度 空气柱 刻度尺 续表 二、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______。 2．公式：_____＝C或p1V1＝_____。 3．适用条件：气体的______不变，温度不变。 过原点的直线 正比 反比 pV p2V2 质量 反比 1．利用如图所示的装置探究气体的等温变化规律。 请对以下说法作出判断： (1)在探究气体压强、体积两个状态参量之间关系时采用控制变量法。 ( ) (2)在保持气体温度不变的情况下，气体的压强跟体积一定成反比。 ( ) (3)要保证注射器内空气柱的温度不变，改变气柱体积时应缓慢操作。 ( ) 2．公式pV＝C中的“C”是一个常量，你认为它与哪些物理量有关？ 提示：C与气体的种类、质量、温度有关。 √ × √ 新知学习(一)|封闭气体压强的计算 [重点释解] 1．系统处于平衡状态时，求封闭气体的压强 (1)连通器原理：在连通器中，同种液体(中间液体不间断)的同一水平液面上的压强是相等的，如图1连通器在同一液面的C和D两点处的压强pC＝pD。 (2)玻璃管静止开口向上，用竖直高度为h的水银柱封闭一段空气柱，如图2，则被封闭气体的压强为p2＝p0＋ρgh。应特别注意h是表示液面间的竖直高度，不一定是液柱长度。 (3)玻璃管静止开口向下，用竖直高度为h的水银柱封闭一段空气柱，如图3，则被封闭气体的压强为p3＝p0－ρgh。 (4)在做托里拆利实验时，由于操作不慎，玻璃管上方混入气体，水银槽液面与玻璃管内液面的竖直高度差为h，如图4，则气体的压强为p4＝p0－ρgh。 (5)求由固体封闭(如汽缸或活塞封闭)的气体压强，一般对此固体(如汽缸或活塞)进行受力分析，列出力的平衡方程。 2．容器变速运动时，封闭气体压强的计算方法和步骤 (1)取封闭气体接触的液体(或活塞、汽缸)为研究对象(并不是以气体为研究对象)。 (2)对研究对象进行受力分析(气体对研究对象的作用力写成F＝pS形式)。 (3)对研究对象建立直角坐标系并进行受力分解。 (4)分别在x轴和y轴上列牛顿第二定律方程。 (5)解方程。 [典例体验] [典例]　如图所示，竖直放置的U形管，左端开口，右端封闭，管内有a、b两段水银柱，将A、B两段空气柱封闭在管内。已知水银柱a长10 cm，水银柱b两个液面间的高度差为5 cm，大气压强为75 cmHg，求空气柱A、B的压强。 故pAS＋paS＝p0S 所以pA＝p0－pa＝75 cmHg－10 cmHg＝65 cmHg。 取液柱b为研究对象进行受力分析，如图乙所示，同理可得pBS＋pbS＝pAS 所以pB＝pA－pb＝65 cmHg－5 cmHg＝60 cmHg。 [答案]　65 cmHg　60 cmHg /方法技巧/ 求解封闭气体压强的两点注意事项 (1)在考虑与气体接触的液柱所产生的附加压强p＝ρgh 时，应特别注意h是表示液面竖直高度，不一定是液柱长度。 (2)特别注意大气压强的作用，不要漏掉大气压强。 答案：C　 2．(2022·海南海口高二检测)有一段12 cm长的汞柱，在均匀玻璃 管中封住一定质量的气体，若开口向上将玻璃管放置在倾角为 30°的光滑斜面上(如图所示)，在下滑过程中被封闭气体的压强为(大气压强p0＝76 cmHg) (　 ) A．76 cmHg　　　　　　　　　 B．82 cmHg C．88 cmHg D．70 cmHg 答案：A　 新知学习(二)|玻意耳定律的理解及应用 [任务驱动] (1)玻意耳定律成立的条件是气体的温度不太低、压强不太大，那么为什么在压强很大、温度很低的情况下玻意耳定律就不成立了呢？ 提示：当压强很大、温度很低时气体分子间的距离很小，分子间的作用力不可忽略，气体分子本身所占的体积也不可忽略，由玻意耳定律计算的结果与实际结果差别较大。