2.2气体的等温变化 学案 -2022-2023学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

学科网(ZXXK.COM) 全国最大的教学资源门户网站！ 人教版高中物理选择性必修第三册导学案 2 气体的等温变化 学习目标：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． 2．会运用玻意耳定律对有关问题进行分析、计算． 3．理解气体等温变化的p­V图像和p­图像. 学科素养：1.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．(物理观念) 2．会运用玻意耳定律进行相应的分析与计算．(科学思维) 3．理解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．(科学探究) 4．通过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．(科学态度与责任) 自主梳理 知识点一 气体的等温变化 1．等温变化：一定质量的气体，在________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：铁架台、________、橡胶套、压力表(压强表)等． (2)研究对象：注射器下端用橡胶套密封，上端用柱塞封闭一段空气柱，这段________是我们的研究对象． (3)数据收集：空气柱的压强p由上方的________读出，体积V用________读出的空气柱长度l乘气柱的横截面积S.用手把柱塞向下压或向上拉，读出体积与压强的几组值． (4)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，若图像是过原点的直线，说明压强跟体积的倒数成________，即压强跟体积成________． 注意：作p­V图像是双曲线不好判定，作p­图像是过原点的倾斜直线，易判定压强跟体积成反比． 答案：1.温度不变 2．(1)注射器　(2)空气柱　(3)压力表　刻度尺　(4)正比　反比 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________． (2)公式：pV＝C(常量)或______________． (3)适用条件 ①气体质量不变、________不变． ②气体温度不太低、________不太大． 2．气体等温变化的p­V图像 (1)p­V图像：一定质量的气体的p­V图像为一条________，如图甲所示． (2)p­图像：一定质量的气体的p­图像为过原点的____________，如图乙所示． 答案：1.(1)反比　(2)p1V1＝p2V2　(3)①温度　②压强 2．(1)双曲线　(2)倾斜直线 重难点研习 研习1　封闭气体压强的求法 导学探究 (1)如图甲所示，C、D液面水平且等高，液体密度为ρ，重力加速度为g，其他条件已标于图上，试求封闭气体A的压强． (2)在图乙中，汽缸置于水平地面上，汽缸横截面积为S，活塞质量为m，汽缸与活塞之间无摩擦，设大气压强为p0，重力加速度为g，试求封闭气体的压强． 提示：(1)同一水平液面C、D处压强相同，可得pA＝p0＋ρgh. (2)以活塞为研究对象，受力分析如图所示．由平衡条件得mg＋p0S＝pS， 则p＝p0＋. 要点归纳 1.容器静止或匀速运动时封闭气体压强的计算 (1)取等压面法 同种液体在同一深度向各个方向的压强相等，在连通器中，灵活选取等压面，利用同一液面压强相等求解气体压强．如图甲所示，同一液面C、D两处压强相等，故pA＝p0＋ph；如图乙所示，M、N两处压强相等，从左侧管看有pB＝pA＋ph2，从右侧管看，有pB＝p0＋ph1. (2)受力平衡法 选与封闭气体接触的液体(或活塞、汽缸)为研究对象进行受力分析，由平衡条件列式求气体压强． 2.容器加速运动时封闭气体压强的计算 当容器加速运动时，通常选与气体相关联的液柱、汽缸或活塞为研究对象，并对其进行受力分析，然后由牛顿第二定律列方程，求出封闭气体的压强． 如图所示，当竖直放置的玻璃管向上加速运动时，对液柱进行受力分析，由牛顿第二定律知pS－p0S－mg＝ma，得p＝p0＋. 研习指导 [典例1]　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长为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产生的压强． 解析：设空气柱A、B产生的压强分别为pA、pB，管横截面积为S，取a水银柱为研究对象(如图甲所示)，得：pAS＋mag＝p0S，而Mag＝ρgh1S， 所以pA＝p0－ρgh1＝75 cmHg－10 cmHg＝65 cmHg； 取水银柱b为研究对象(如图乙所示)，同理可得pBS＋mbg＝pAS， 所以pB＝pA－ρgh2＝65 cmHg－5 cmHg＝60