2.2 气体的等温变化（课件）-2024-2025学年高二物理同步精讲练（人教版2019选择性必修第三册）

第二章：第2节 气体的等温变化 高中物理选择性必修第三册 制作：陈庆威 目录 CONTENT 高中物理选择性必修第三册 实验探究 玻意耳定律 封闭气体压强 巩固提升 问题？ 01. 高中物理选择性必修第三册 在庆典活动中放飞的气球，会飞到我们看不见的地方。随着气球的升空，大气压在减小，温度在降低，气球在膨胀...... 等温变化 02. 高中物理选择性必修第三册 一定质量的气体，在温度不变的条件下其压强与体积的变化。我们把这种变化叫做等温变化。 看来，一定质量的气体的压强、体积和温度三个状态参量之间是有联系的。那么，它们会有怎样的联系呢？ 实验探究 气体等温变化的规律 第一部分 实验思路 01. 高中物理选择性必修第三册 利用注射器选取一段空气柱为研究对象，如图，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。在实验过程中，利用控制变量法，保持温度不变，探究压强和体积的关系。 实验器材 02. 高中物理选择性必修第三册 实验器材： 铁架台、注射器、橡胶套、压力表等。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，这段空气柱就是实验研究的对象。 压力表 柱塞 空气柱 橡胶套 问题与思考 03. 高中物理选择性必修第三册 1.研究的是哪一部分气体?如何实现了一定质量？ 2.如何改变体积？ 3.怎样保证 T 不变? 管内的气体，用涂有润滑油的塞子封闭住 不能用手触摸玻璃管或改变气体体积过程要缓慢进行。 压缩封闭气体即可 物理量的测量 04. 高中物理选择性必修第三册 需要测量空气柱的体积V和空气柱的压强p。空气柱的长度l 可以通过刻度尺读取，空气柱的长度l与横截面积S的乘积就是它的体积V。空气柱的压强p可以从与注射器内空气柱相连的压力表读取。 数据分析 05. 高中物理选择性必修第三册 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 p/105 Pa V 1 2 3 0 1 2 3 4 能不能说明 p 与 V 成反比？ p-V 图像是曲线 不能 数据分析 06. 高中物理选择性必修第三册 次数 1 2 3 4 5 压强 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 体积 （L） 1.3 1.6 2.0 2.7 4.0 p/105 Pa 1/V 1 2 3 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1/V 0.77 0.63 0.50 0.37 0.25 结论：在温度不变时，压强p和体积V的倒数成正比。 压强p跟体积V成反比 注意事项 07. 高中物理选择性必修第三册 1.该实验的条件是气体的质量一定，温度不变，体积变化时封闭气体自身的温度会发生变化，为保证温度不变，应给封闭气体以足够的时间进行热交换，以保证气体的温度不变； 2.改变气体体积时，要缓慢进行，防止气体的体积变化太快，气体的温度发生变化； 3.实验过程中，不要用手接触注射器的外壁，防止注射器从手吸收热量，引起内部温度发生变化； 4.实验前要在柱塞上涂抹润滑油，以防漏气； 热力学系统 01. 高中物理选择性必修第三册 玻意耳定律 第二部分 玻意耳定律 01. 高中物理选择性必修第三册 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，即为玻意耳定律。 pV=C (常数) 或 p1V1=p2V2 2.公式： 3.图像： p 1/V 0 V p 0 说明 02. 高中物理选择性必修第三册 1.对于一定质量的某种气体，在温度不变时，C的值不变。 2.对于温度不同、质量不同、种类不同的气体，C的数值一般不同。 3.根据pV=nRT这个公式可以很好的理解C值。 问题与思考 03. 高中物理选择性必修第三册 思考：同一气体，不同温度下等温线是不同的，你能判断那条等温线是表示温度较高的情形吗？你是根据什么理由作出判断的？ V p 1 2 3 0 答案:t3>t2>t1 高中物理选择性必修第三册 离原点越远，温度越高 T2>T1 斜率越大，温度越高 p V O T1 T2 阴影面积表示气体从V1变化到V2过程中气体对外界做的功 V1 V2 两种图像对比 04. 封闭气体压强的分析计算 第三部分 力平衡法 01. 高中物理选择性必修第三册 G P0S PS PS = P0S+mg m S 力平衡法：选取与封闭气体接触的液柱(或活塞、汽缸)为研究对象进行受力分析，由F合＝0列式求气体压强。 连通器原理 02. 高中物理选择性必修第三册 连通器原理：在连通器中，同一种液体(中间液体不间断)的同一水平液面上的压强相等，如图中同一液面C、D处压强相等. pA＝p0＋ph 拓展学习 03. 高中物理选择性必修第三册 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，当竖直放置的玻璃管向上加速运动时，对液柱受力分析有： pS－p0S－mg＝ma 总结提升 第四部分 高中物理选择性必修第三册 课堂小结 01 02 03 等温变化 压强计算 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，即为玻意耳定律。 波意耳定律 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。在实验过程中，利用控制变量法，保持温度不变，探究压强和体积的关系。 实验探究 S 例题1 例题精选 01. 【参考答案】A 高中物理选择性必修第三册 一定质量的气体，在等温变化过程中，下列物理量中没有发生改变的有（　） A．分子的平均速率 B．单位体积内的分子数 C．气体的压强 D．气体的体积 【解析】等温变化过程中，温度不变，分子的平均动能不变，所以分子的平均速率不变；压强、体积发生相应的变化，则单位体积内的分子数发生变化。故选A。 例题2 例题精选 02. 【参考答案】C 高中物理选择性必修第三册 如图所示，用气体压强传感器“探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系”，下列说法正确的是（　　） A．注射器必须水平放置 B．推拉活塞时，动作要快，以免气体进入或漏出 C．活塞移至某位置时，应等状态稳定后再记录数据 D．实验中气体的压强和体积都可以通过数据采集器获得 解析 例题解析 03. 高中物理选择性必修第三册 【解析】A．实验时注射器如何放置对实验结果没有影响，故A错误； B．推拉活塞时，动作要慢，使其温度与环境保持一致，故B错误； C．活塞移至某位置时，应等状态稳定后再记录数据，故C正确； D．注射器中封闭一定质量的气体，用压强传感器与注射器相连，通过数据采集器和计算机可以测出注射器中封闭气体的压强，体积可以从注射器上的刻度读出，故D错误。故选C。 例题3 例题精选 04. 【参考答案】ACD 高中物理选择性必修第三册 （多选）如图所示为一定质量的理想气体在不同温度下的两条等温线，则下列说法中正确的是（　　） A． B． C．一定质量的理想气体，在不同温度下的等温线是不同的 D．一定质量的理想气体在发生等温变化时，其压强与体积成反比 解析 例题解析 05. 高中物理选择性必修第三册 【解析】AB．根据理想气体状态方程，pV乘积越大，温度越高，则 故A正确；B错误； CD．根据理想气体状态方程 可得一定质量的理想气体，温度不同，系数CT不同，则等温线不同；在发生等温变化时，其压强与体积成反比。故CD正确。故选ACD。 例题4 例题精选 06. 高中物理选择性必修第三册 如图所示，一个圆筒形导热汽缸开口向上竖直放置，内有活塞，其横截面积为S=1×10﹣4m2，质量为m=1kg，活塞与汽缸之间无摩擦且不漏气，其内密封有一定质量的理想气体，气柱高度h=0.2m。已知大气压强p0=1.0×105Pa，重力加速度g=10m/s2。 （1）如果在活塞上缓慢堆放一定质量的细砂，气柱高度变为原来的，求砂子的质量； （2）如果在（1）的基础上，向缸内缓慢充气，使活塞恢复到原高度，已知待充入的气体压强为大气压强p0，求需充入气体的体积V0。 【答案】（1）m砂=1kg；（2）V0=2×10-5m3 解析 例题解析 07. 高中物理选择性必修第三册 【解析】（1）因为缓慢放置砂子，气体发生等温变化，根据玻意耳定律有 根据题意有，，， 解得， （2）向缸内缓慢充气的过程温度不变，则有 代入数据解得   THANKS cqw (c) - Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.70 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.7.32 得p＝p0＋ $$