2.2 气体等温变化 课件 -2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

气体的等温变化 人教版高中物理 选择性必修3 新知导入 思考：用什么方法可以使凹进去的兵乓球恢复原状？ 新知讲解 打足气的车胎在烈日下暴晒，常常会爆胎，为什么？ 车胎内的气体因温度T升高而压强P增大，体积V膨胀。 新知讲解 1、温度 2、体积 3、压强 热力学温度T ：开尔文 T = t ＋ 273 K 体积 V 单位：有L、mL等 压强 p 单位：Pa（帕斯卡） 知识回顾：气体的状态参量 新知讲解 思考：一定质量的气体，它的温度、体积和压强三个量之间变化是相互对应的.我们如何确定三个量之间的关系呢？ 在物理学中，当需要研究三个物理量之间的关系时，往往采用“保持一个量不变，研究其它两个量之间的关系，然后综合起来得出所要研究的几个量之间的关系”. ☆ 控制变量的方法 新知讲解 一、探究气体等温变化的规律 1.等温变化：气体在温度不变的状态下，发生的变化. 2.在等温变化中，气体的压强与体积可能存在着什么关系？ 3.实验研究 定性关系 猜想： p、V成反比 结论：V减小，p增大 视频演示 新知讲解 视频演示 √ × 定量关系 新知讲解 实验数据的处理 次数 1 2 3 4 5 压强（×105Pa) 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 体积(L) 1.3 1.6 2.0 2.7 4.0 V 1 2 3 0 1 2 3 4 p-V图象 该图象是否可以说明p与V成反比？ 思考 如何确定p与V的关系呢？ 新知讲解 1/V 1 2 3 0 0.2 0.4 0.6 0.8 p-1/V图象 新知讲解 结论 在温度不变时，压强p和体积V成反比. 二、玻意耳定律 2、公式表述：pV=C(常数 ) 或p1V1=p2V2 1、文字表述：一定质量某种气体，在温度不变的情况下，压强p与体积V成反比. P 1/V P V 3、适用范围：温度不太低，压强不太大 4、图像： 新知讲解 新知讲解 三、气体等温变化的P-V图像 1.等温线：一定质量的理想气体的P-V图像的形状为双曲线的一支， 它描述的是温度不变时的p ­V关系，称为等温线。 特点： （1）每条等温线上气体各状态温度相同； T1 T2 （2）温度越高等温线离坐标轴或原点越远. 新知讲解 思考：有两条等温线，你能判断哪条等温线表示的是温度比较高时的情形吗?是根据什么理由做出判断的? 结论：t2>t1 V p T1 T2 0 新知讲解 问题：t1和t2哪个表示的温度高？   2. 特点：斜率越大温度越高。 课堂练习 1、一定质量气体的体积是20L时，压强为1×105Pa。当气体的体积减小到16L时，压强为多大？设气体的温度保持不变. p1V1=p2V2 答案:1.25×10 5Pa 课堂练习 2、如图，一上端开口,下端封闭的细长玻璃管，下部有长l1=66 cm 的水银柱，中间封有长l2=6.6 cm的空气柱，上部有长l3=44 cm的水银柱，此时水银面恰好与管口平齐.已知大气压强为p0=76 cmHg.如果使玻璃管绕底端在竖直平面内缓慢地转动一周，求在开口向下和转回到原来位置时管中空气柱的长度.封入的气体可视为理想气体，在转动过程中没有发生漏气. 玻璃管开口向上时 玻璃管开口向下时， 从开始转动一周后， 由玻意耳定律有 p1l2S=p2hS p1l2S=p3h′S 解得 h=12 cm h′=9.2 cm p0+ρgl3 p1 p1=p0+ρgl3 则p2=ρgl1，p0=p2+ρgx p2 p0+ρgx x p3 p0+ρgx 则p3=p0+ρgx 新知讲解 四、用气体定律解题的步骤 1．确定研究对象．被封闭的气体(满足质量不变的条件)； 2．用一定的数字或表达式写出气体状态的初始条件(p1，V1，T1，p2，V2，T2)； 3．根据气体状态变化过程的特点，列出相应的气体公式(本节课中就是玻意耳定律公式)； 4．将各初始条件代入气体公式中，求解未知量； 5．对结果的物理意义进行讨论． 1、如图所示，是一定质量的某种气体状态变化的p-V图象，气体由状态A变化到状态B的过程中，气体分子平均速率的变化情况是( ) A.一直保持不变 B.一直增大 C.先减小后增大 D.先增大后减小 拓展提高 分子平均速率由温度决定 pAVA=pBVB pV先增大后减小 T先增大后减小 C 等温线 2. 某个容器的容积是10L，所装气体的压强是20×105Pa。如果温度保持不变，把容器的开关打开以后，容器里剩下的气体是原来的百分之几？设大气压是1.0×105Pa. 拓展提高 初态  p1=20×105Pa V1=10L T1=T 末态  p2=1.0×105Pa V2=？L T2=T 由玻意耳定律  p1V1=p2V2得 V2=200L 剩下的气体为原来的 就容器而言，里面气体质量变了，似乎是变质量问题了，但若视容器中气体出而不走，就又是质量不变了. 研究对象 拓展提高 3.如图所示为一定质量的气体在不同温度下的两条 图线.由图可知( ) A.一定质量的气体在发生等温变化时，其压强与体积成正比 B.一定质量的气体在发生等温变化时，其 图线的延长线是经过坐标原点的 C.T1＞T2 D.T1＜T2 p与 成正比 p与V成反比 温度越高,其等温线离原点越远. BD 1/V 课堂总结 一、玻意耳定律 1、内容:一定质量某种气体，在温度不变的情况下，压强P与体积V 成反比。 2、公式： PV=C(常数) 或p1V1=p2V2 3、条件: 一定质量气体且温度不变 4、适用范围：温度不太低，压强不太大 二、等温变化图象 1、特点: (1)等温线是双曲线的一支 (2)温度越高,其等温线离原点越远 2、图象意义: (1)物理意义:反映压强随体积的变化关系 (2)图像上每点的意义: 每一组数据---反映某一状态 T1 T2 板书设计 一、玻意耳定律 公式： PV=C(常数) 或p1V1=p2V2 条件: 一定质量气体且温度不变 二、等温变化图象 1、特点: (1)等温线是双曲线的一支 (2)温度越高,其等温线离原点越远 2、图象意义: 每一组数据---反映某一状态 作业布置 课后练习和同步练习 $$