2.2.2 气体的等温变化（课件PPT）-【金榜题名】2025-2026学年高二物理选择性必修第三册同步学案（人教版）

该高中物理课件聚焦“气体的等温变化”，系统涵盖玻意耳定律、等温线图像及封闭气体压强计算，通过课前预习（自我诊断）梳理基础规律，课堂探究以问题驱动（如压强计算的受力分析），搭建“预习-探究-达标”学习支架，衔接气体状态参量关系的前后知识脉络。 其亮点在于融合科学思维与物理观念，通过“问题探究+例题解析”突破压强计算（如倾斜水银柱受力分析）和图像对比（不同温度p-V图等温线），“核心素养·思维升华”点明定律适用条件等误区，结合护士抽药液等实例，培养模型建构与科学推理能力。助力学生深化理解，教师可高效开展分层教学。

第二章　气体、固体和液体 2．2-2 气体的等温变化 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 目录 contents Part 01 课前预习 梳理教材 课堂探究 核心突破 Part 02 课堂达标 素养提升 Part 03 课时作业（五） Part 04 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 课前预习 梳理教材 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 温度 反比 质量 温度 P2V2 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 双曲线 不同 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 课堂探究 核心突破 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 课堂达标 素养提升 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 谢谢观看 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 第2课时　气体的等温变化 学习 目标 1.知道玻意耳定律的内容，表达式及适用条件。 2．能运用玻意耳定律对有关问题进行分析、计算。 一、玻意耳定律 1．内容：一定质量的某种气体，在 不变的情况下，压强p与体积V成 。 2．成立条件：(1) 一定， 不变。 (2)温度不太低，压强不太大。 3．表达式：p1V1＝ 或pV＝C(常量)或 eq \f(p1,p2)＝ 。 eq \f(V2,V1) 二、气体等温变化的图像 1．概念：一定质量的理想气体的p ­V图线的形状为 的一支，它描述的是温度不变时的p­V关系，称为等温线。 2．分析：一定质量的气体，不同温度下的等温线是 的。 [自我诊断] 1．判断下列说法的正误 (1)一定质量的气体，在温度不变时，压强跟体积成反比。( ) (2)在温度不变时，pV乘积为一常量。( ) (3)一定质量的某种气体等温变化的p ­V图像是通过原点的倾斜直线。( ) (4)在应用玻意耳定律pV＝C进行计算时，p、V一定要用国际单位制。( ) 答案：　(1) √　(2) ×　(3)×　(4) ×　 2．一定质量的某种气体发生等温变化时，若体积增大了n倍，则压强变为原来的________。 答案：　 eq \f(1,n＋1) 一、封闭气体压强的计算 [问题探究] 　(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。 INCLUDEPICTURE "T71.TIF" INCLUDEPICTURE "../../../Desktop/T71.TIF" \* MERGEFORMAT 答案：(1)同一水平液面C、D处压强相同，可得pA ＝p0 ＋pgh。 (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＋ eq \f(mg,S)。 [知识深化] 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＋ eq \f(m(g＋a),S)。 　　 　求下图中被封闭气体A的压强，图中的玻璃管内都灌有水银。大气压强p0＝76 cmHg。 解析：对题图甲中的水银柱受力分析如图a所示 a 由平衡条件得p0S＝p1S＋mg 整理得p1＝p0－ eq \f(mg,S) 代入数据得p1 ＝(76－10) cmHg＝66 cmHg 对题图乙中的水银柱受力分析如图b所示 由平衡条件得p2S＋mg sin 30°＝p0S 整理得p2＝p0－ eq \f(mg sin 30°,S) 代入数据得 p2＝ eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(76－10×\f(1,2)))cmHg＝71 cmHg b 对题图丙中的水银柱h1受力分析如图c所示 由平衡条件得pBS＝pAS＋m1g 整理得pA＝pB－ eq \f(m1g,S) 对题图丙中的水银柱h2受力分析如图d所示 由平衡条件得pBS＝p0S＋m2g 整理得pB＝p0＋ eq \f(m2g,S) 所以pB＝86 cmHg 得pA＝pB－ eq \f(m1g,S)－(86－5) cmHg＝ 81 cmHg。 答案：甲：66 cmHg　乙：71 cmHg 丙：81 cmHg eq \a\vs4\al([核心素养·思维升华]) (1)在考虑与气体接触的液柱所产生的附加压强p＝ρgh时，应特别注意h是表示液柱竖直高度，不一定是液柱长度。 (2)特别注意大气压强的作用，不要漏掉大气压强。　　 　如图所示，活塞的质量为m，缸套的质量为M，通过弹簧静止吊在天花板上，汽缸内封住一定质量的气体，缸套和活塞间无摩擦，活塞横截面积为S，大气压强为p0，重力加速度为g，则封闭气体的压强p为(　　) A.p0＋ eq \f(Mg,S)　　　　　B．p0＋ eq \f((M＋m)g,S) C.p0－ eq \f(Mg,S) D． eq \f(mg,S) A.p0＋ eq \f(Mg,S)　　　　　B．p0＋ eq \f((M＋m)g,S) C.p0－ eq \f(Mg,S) D． eq \f(mg,S) 解析：选C　以缸套为研究对象，有 pS＋Mg＝p0S，所以封闭气体的压强p＝p0－ eq \f(Mg,S)，故应选C。 二、玻意耳定律的理解及应用 [问题探究] 　(1)玻意耳定律成立的条件是什么？ (2)用p1V1＝p2V2解题时各物理量的单位必须是国际单位制中的单位吗？ (3)玻意耳定律的表达式pV＝C中的C是一个与气体无关的常量吗？ 答案：(1)一定质量的气体，且温度不变。 (2)不必。只要同一物理量使用同一单位即可。 (3)pV＝C中的常量C不是一个普适恒量，它与气体的种类、质量、温度有关，对一定质量的气体，温度越高，该常量越大。 [知识深化] 1．成立条件：玻意耳定律p1V1＝p2V2是实验定律，只有在气体质量一定、温度不变的条件下才成立。 2．常量C：玻意耳定律的数学表达式pV＝C中的常量C不是一个普适恒量，它与气体的种类、质量、温度有关，对一定质量的气体，温度越高，该恒量C越大。 3．应用玻意耳定律的思路和方法 (1)确定研究对象，并判断是否满足玻意耳定律成立的条件。 (2)确定始末状态及状态参量(p1、V1，p2、V2)。 (3)根据玻意耳定律列方程p1V1＝p2V2，代入数值求解(注意各状态参量要统一单位)。 (4)有时要检验结果是否符合实际，对不符合实际的结果要舍去。 　如图所示，一个上下都与大气相通的直圆筒，内部横截面积为S＝0.01 m2，中间用两个活塞A和B密闭一定质量的气体。A、B都可沿圆筒无摩擦地上下滑动，且不漏气。A的质量不计，B的质量为M，并与一劲度系数为k＝5×103 N/m的较长的弹簧相连。已知大气压p0 ＝1×105 Pa，平衡时两活塞之间的距离l0＝0.6 m，现用力压A，使之缓慢向下移动一段距离后，保持平衡。此时用于压A的力F＝500 N，求活塞A下移的距离。 解析：设活塞A下移距离为l，活塞B下移的距离为x，对圆筒中的气体： 初状态：p1＝p0　V1＝l0S 末状态：p2＝p0＋ eq \f(F,S)　V0＝(l0＋x－l)S 由玻意耳定律得p1V1＝p2V2 即p0l0S＝ eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(p0＋\f(F,S)))·(l0＋x－l)·S① 根据胡克定律F＝kx② 代数解①②得l＝0.3 m。 解析：设活塞A下移距离为l，活塞B下移的距离为x，对圆筒中的气体： 初状态：p1＝p0　V1＝l0S 末状态：p2＝p0＋ eq \f(F,S)　V0＝(l0＋x－l)S 由玻意耳定律得p1V1＝p2V2 即p0l0S＝ eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(p0＋\f(F,S)))·(l0＋x－l)·S① 根据胡克定律F＝kx② 代数解①②得l＝0.3 m。 答案：0.3 m eq \a\vs4\al([核心素养·思维升华]) 应用玻意耳定律解题时的两个误区 误区1：误认为在任何情况下玻意耳定律都成立。只有一定质量的气体在温度不变时，定律成立。 误区2：误认为气体的质量变化时，一定不能用玻意耳定律进行分析。 当气体经历多个质量发生变化的过程时，可以分段应用玻意耳定律进行列方程，也可以把发生变化的所有气体作为研究对象，保证初、末态的气体的质量、温度不变，应用玻意耳定律列方程。　　 　 为方便抽取密封药瓶里的药液，护士一般先用注射器注入少量气体到药瓶里后再抽取药液，如图所示，某种药瓶的容积为0.9 mL，内装有0.5 mL的药液，瓶内气体压强为1.0×105 Pa，护士把注射器内横截面积为0.3 cm2、长度为0.4 cm、压强为1.0×105 Pa的气体注入药瓶，若瓶内外温度相同且保持不变，气体视为理想气体，求此时药瓶内气体的压强。 解析：以注入后的所有气体为研究对象，由题意可知瓶内气体发生等温变化，设瓶内气体体积为V1，有 V1 ＝0.9 mL－0.5 mL＝0.4 mL＝0.4 cm3 注射器内气体体积为V2，有 V2 ＝0.3×0.4 cm3－0.12 cm3 根据理想气体状态方程有 p0(V1＋V2)＝p1V1 代入数据解得p1＝1.3×105 Pa。 解析：以注入后的所有气体为研究对象，由题意可知瓶内气体发生等温变化，设瓶内气体体积为V1，有 V1 ＝0.9 mL－0.5 mL＝0.4 mL＝0.4 cm3 注射器内气体体积为V2，有 V2 ＝0.3×0.4 cm3－0.12 cm3 根据理想气体状态方程有 p0(V1＋V2)＝p1V1 代入数据解得p1＝1.3×105 Pa。 答案：1.3×105Pa 三、两种等温变化图像 [问题探究] 　 (1)如图甲所示为一定质量的理想气体在不同温度下的p ­V图线，T1，和T2。哪一个大？ (2)如图乙所示为一定质量的理想气体在不同温度下的p－ eq \f(1,V)图线，T1和T2哪一个大？ 答案：(1)T2　(2)T2 [知识深化] p­V图像及p­ eq \f(1,V)图像上等温线的物理意义 (1)一定质量的某种气体，其等温线是双曲线，双曲线上的每一个点均表示一定质量的气体在该温度下的一个状态，而且同一条等温线上每个点对应的p、V坐标的乘积都是相等的，如图甲所示。 (2)玻意耳定律pV＝C(常量)，其中常量C不是一个普通常量，它随气体温度的升高而增大，温度越高，常量C越大，等温线离坐标轴越远。如图乙所示，四条等温线的关系为T4>T3>T2>T1。 (3)一定质量气体的等温变化过程，也可以用p­ eq \f(1,V)图像来表示，如图所示。等温线是一条延长线通过原点的倾斜直线，由于气体的体积不能无穷大，所以靠近原点附近处应用虚线表示，该直线的斜率k＝ eq \f(p,\f(1,V))＝pV∝T，即斜率越大，气体的温度越高。 　(多选)如图所示为一定质量的气体在不同温度下的两条等温线，则下列说法正确的是(　　) A.从等温线可以看出，一定质量的气体在发生等温变化时，其压强与体积成反比 B.一定质量的气体，在不同温度下的等温线是不同的 C.一定质量的气体，温度越高，气体压强与体积的乘积越小 D.由图可知T2<T1 解析：选AB　由于等温线是一条双曲线，它表明当温度保持不变的情况下，气体的压强与体积成反比，A正确；一定质量的气体，在不同温度、相同压强的情况下，体积不同，因此等温线不同，B正确；对一定质量的气体，温度越高，气体压强与体积的乘积越大，即相同压强下，温度越高，体积越大，因此T1<T2，C、D错误。 　　 　如图所示，D→A→B→C表示一定质量的某种气体状态变化的一个过程，则下列说法正确的是(　　) A.D→A是一个等温过程 B.A→B是一个等温过程 C.A与B的状态参量相同 D.B→C体积减小，压强减小，温度不变 　　 　如图所示，D→A→B→C表示一定质量的某种气体状态变化的一个过程，则下列说法正确的是(　　) A.D→A是一个等温过程 B.A→B是一个等温过程 C.A与B的状态参量相同 D.B→C体积减小，压强减小，温度不变 解析：选A　D→A是一个等温过程，A对；A、B两状态温度不同，A→B是一个等容过程(体积不变)，B、C错；B→C，V增大，p减小，T不变，D错。 eq \a\vs4\al([核心素养·思维升华]) 气体等温变化图像的应用步骤 (1)明确图像类型：确定是p ­V图像还是p­ eq \f(1,V)图像。 (2)确定初状态和末状态及变化过程。 (3)应用图像规律：①在p ­V图像中，沿远离横、纵坐标轴方向，温度升高；②在p ­ eq \f(1,V)图像中，斜率越大，温度越高。　　 1．弯曲管子内注有密度为ρ的水，中间部分有空气，各管内液面高度差如图中所标，大气压强为p0，重力加速度为g，则图中A点处的压强是(　　) A.p0＋3ρgh　 B．p0＋2ρgh C.p0＋ρgh D．ρgh 解析：选B　同一液体内部液面等高处的压强处处相等，由题图中液面的高度关系可知，封闭气体的压强p1＝p0＋ρgh，A点的压强pA＝p1＋ρgh＝p0＋2ρgh，故选项B正确。 2．如图所示，活塞质量为M，上表面横截面积为S，上表面水平，下表面与水平面成α角，摩擦不计，外界大气压为p0，则被封闭气体的压强为(重力加速度为g) A. eq \f(p0－Mg cos α,S) B. eq \f(p0cos αMg,S) C.p0－ eq \f(Mg,S) D. eq \f(p0－Mg cos2α,S) 解析：选C　以活塞为研究对象，对活塞受力分析如图所示 外界对活塞的压力为F＝p0 eq \f(S,cosα)， 由平衡条件有F cos α＝Mg＋pS， 解得p＝p0－ eq \f(Mg,S)，C正确。 3．桶装纯净水及压水装置原理如图所示。柱形水桶直径为24 cm，高为35 cm；柱压水蒸气囊直径为6 cm，高为8 cm，水桶颈部的长度为10 cm。当人用力向下压气囊时，气囊中的空气被压入桶内，桶内气体的压强增大，水通过细出水管流出。已知水桶所在处大气压强相当于10 m水压产生的压强，当桶内的水还剩5 cm高时，桶内气体的压强等于大气压强，忽略水桶颈部的体积。为能有水从出水管流出，至少需要把气囊完全压下的次数为(不考虑温度的变化)(　　) A.2次 B．3次 C.4次 D．5次 解析：选B　设至少需要把气囊完全压n次，才能有水从出水管流出，设大气压强为p0，水桶内气体体积为V0，气囊体积为V1，重力加速度为g，根据玻意耳定律可得p0(V0＋nV1)＝p1V0，其中p0＝ρgh＝10 m×ρg，V0＝4 320π cm3，V1＝72π cm3，p1＝ρg(h＋0.4 m)＝10.4 m×ρg，联立解得n＝2.4，则至少需要把气囊完全压3次，故选B。 4．如图所示是一定质量的某种气体状态变化的p－V图像，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 解析：选D　由题图可知， pAVA ＝pBVB，所以A、B两状态的温度相等，在同一等温线上。由于离原点越远的等温线温度越高，如图所示，所以从状态A到状态B，气体温度应先升高后降低，分子平均速率先增大后减小，故选D。 $