课时2.2 气体的等温变化-2024-2025学年高中物理分层同步作业练习专题教案（人教版2019选择性必修第三册）

第二章  气体、固体和液体

课时2.2  气体的等温变化

 

1. 学会通过实验的方法研究问题，探究物理规律，体验科学探究过程。
2. 理解气体等温变化的p-V图像的物理意义。
3. 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。
4. 学会用玻意耳定律解决有关的问题。

 

（一）等温变化

一定质量的气体，在温度不变的条件下，其压强随体积变化的过程叫作气体的等温变化。

 

（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，其压强与体积成反比。

2. 公式：（常量）或 （、和、分别表示气体在不同状态下的压强和体积）。

3. 图像

     

 

考点  封闭气体压强的计算（高频考点）

1. 液柱类

　　液柱产生的附加压强：，其中表示液柱或两液面之间的竖直高度，是液柱所在处的重力加速度。

(1) 容器静止或匀速运动时，根据同种液体(中间液体不间断)在同一水平液面处压强相等，在容器内灵活选取等压面，由两侧压强相等列方程求气体压强。

如图所示，C、D处液面水平且等高，液体密度为，重力加速度为，则液面C、D两处压强相等，封闭气体A的压强。

(2) 容器加速运动时，通常选与气体相关联的液柱为研究对象，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。

如图甲所示，玻璃管下端封闭一定质量的气体，玻璃管横截面积为，液柱质量为，重力加速度为，玻璃管竖直向上匀加速运动时，对液柱进行受力分析如图乙，有，得 。

 

2. 活塞类

以与封闭气体接触的固体(如汽缸或活塞)为研究对象，进行受力分析，列平衡方程求压强。

如图甲所示，汽缸置于水平地面上，汽缸横截面积为，活塞质量为，大气压强为，重力加速度为。以活塞为研究对象，受力分析如图乙，由平衡条件得，则封闭气体的压强。

 

 

考点  应用玻意耳定律解题的基本思路（方法技巧）

(1) 明确研究对象

根据题意确定所研究的气体，要求气体质量不变，温度不变；气体的质量发生变化时，需通过设想，把变质量转化为定质量，才能应用玻意耳定律。

(2) 明确状态参量

找出气体变化前后的初、末状态，并确定初、末状态的、值。

(3) 列方程、求解

根据玻意耳定律列方程，必要时还应用力学或几何知识列出辅助方程；求解时注意同一物理量

的单位要统一。因为是比例式，计算中只需使相应量（、及、）的单位统一，不一定用国际单位制的单位。

(4) 检验结果

在等温变化中，有时列方程求解会得到两个结果，应通过合理性的检验决定取舍。

 

考点  “探究气体等温变化的规律”的实验要点（疑难点）

1. 研究方法

 

2. 注意事项

(1) 保证气体的质量不变：实验前将橡胶套戴牢固，在柱塞上涂好润滑油避免漏气，以保证气体的质量不变。

(2) 保证气体的温度不变：实验过程中缓慢改变气体体积，手不要接触注射器，等稳定后再读出气体压强，以保证气体的温度不变。

(3) 保证视线水平：本实验测量气体体积时误差主要出现在对空气柱长度的测量上，由于柱塞无法与刻度尺直接接触，故读数时注意视线一定与柱塞底面相平。

 

导师点睛    (1) 注意实验中气体的压强是通过压力表测量的，所以柱塞与注射器壁间的摩擦不影响气体压强的测量。(2) 因为气体的体积，是常量，所以探究与的关系等同于探究与的关系，故不需要测量空气柱的横截面积。

 

考点  两种等温变化的图像（易错易混）

图像

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