2.2 气体的等温变化 知识清单 -2024-2025学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

该资料系统梳理高中物理“气体的等温变化”知识体系，以等温变化定义为起点，衔接玻意耳定律（内容、公式、图像），延伸至封闭气体压强计算、解题思路、实验探究及图像分析，构建从概念到规律应用的递进式学习支架。 知识链路逻辑清晰，通过知识辨析深化科学思维（质疑创新），结合实验要点培养科学探究（问题、证据、解释），压强计算与图像分析体现模型建构，习题设计聚焦易错点，助力学生形成完整认知框架与学科特色学习方法。

　　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。 2.2　气体的等温变化 知识清单 知识点 1 等温变化 知识点 2 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p与体积V成反比。 2.公式:pV=C(常量)或p1V1=p2V2(p1、V1和p2、V2分别表示气体在不同状态下的压强和体积)。 3.图像 第二章 气体、固体和液体 高中同步 第1讲　描述运动的基本概念 知识辨析 1.在“探究气体等温变化的规律”的实验中,空气柱体积变化快慢是否对实验有影响? 2.玻意耳定律公式pV=C中C的数值在任何情况下都相同吗? 3.若一定质量的气体的压强、温度均保持不变,其体积可能变化吗? 一语破的 1.有影响。空气柱体积变化太快会引起气体温度变化,将对实验产生影响。 2.不是。C是与气体的质量、种类、温度有关的常量。 3.不可能。一定质量的气体温度不变,满足玻意耳定律成立的条件,若气体的压强不变,根据 pV=C可知其体积一定不变。 第二章 气体、固体和液体 高中同步 第1讲　描述运动的基本概念 1.平衡状态下气体压强的计算 (1)液面法:选取合理的液面为研究对象,分析液面两侧受力情况,建立平衡方程,消去面积,得 到液面两侧压强相等的方程,求得气体的压强。如图甲中选与虚线等高的左管中液面为研究 对象。   (2)等压面法:在底部连通的容器中,同一种液体(中间不间断)同一深度处压强相等,且液体内 定点 1 封闭气体压强的计算 甲 规律定点总结 第二章 气体、固体和液体 高中同步 第1讲　描述运动的基本概念 深h处的总压强p=p0+ρgh,其中p0为液面上方气体的压强,ρ为液体密度。如图甲中虚线处压强 相等,则有pB+ρgh2=pA。而pA=p0+ρgh1,所以气体B的压强为pB=p0+ρg(h1-h2)。 (3)平衡法:选取与气体接触的液柱(或活塞、汽缸)为研究对象进行受力分析,得到液柱(或活 塞、汽缸)的受力平衡方程,求得气体的压强。如图乙选活塞、图丙选液柱进行受力分析。 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(或活塞、汽缸)为研究对象,并对其进行受力 分析,然后根据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,得p=p0+ 。 第二章 气体、固体和液体 高中同步 第1讲　描述运动的基本概念 (1)明确研究对象:根据题意确定所要研究的气体,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p、V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(p1、p2及V1、V2)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。 定点 2 应用玻意耳定律解题的基本思路 第二章 气体、固体和液体 高中同步 第1讲　描述运动的基本概念 1.研究方法 定点 3 巧“探究气体等温变化的规律”的实验要点 实验器材 铁架台、注射器、压力表、橡胶套等 研究对象 注射器内被封闭的一定质量的空气柱 实验方法 控制变量法。控制气体温度和质量不变,研究气体压强与体积的关系 数据收集 气体的压强由压力表读出,空气柱体积(长度)由刻度尺读出 数据处理 以压强p为纵坐标,以体积的倒数为横坐标,作出p- 图像 第二章 气体、固体和液体 高中同步 第1讲　描述运动的基本概念 图像 结果   实验 结论 一定质量的气体在温度不变的条件下,其压 强与体积的倒数成正比,即压强与体积成反 比 第二章 气体、固体和液体 高中同步 第1讲　描述运动的基本概念 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。 第二章 气体、固体和液体 高中同步 第1讲　描述运动的基本概念 定点 4 两种等温变化的图像 p- 图像 p-V图像 图像     物理 意义 一定质量的气体,温度不变 时,pV=恒量,p与V成反比,p与  就成正比,在p- 坐标系中 的等温线应是过原点的直线 一定质量的气体,在温度不变 的情况下,p与V成反比,因此 等温过程的p-V图线是双曲 线的一支 第二章 气体、固体和液体 高中同步 第1讲　描述运动的基本概念 温度 高低 过 = 作平行于p轴的直线 分别与图线相交,根据气体压 强的微观解释和温度的微观 含义,在体积相同的情况下, 温度越高压强越大,故T2>T1 过V=V1作p轴的平行线,分别 与图线相交,根据气体压强的 微观解释和温度的微观含义, 在体积相同的情况下,温度越 高压强越大,故T2>T1 第二章 气体、固体和液体 高中同步 第1讲　描述运动的基本概念 $