2.2.1 玻意耳定律 学案-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

2.2.1玻意耳定律 学案 2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册 学号： 班级： 姓名： 【学习目标】 1. 探究一定质量的气体在温度不变时压强和体积的关系． 2. 理解并会应用玻意耳定律． 3. 会分析一定质量的气体等温变化的图像及不同温度下的等温线． 【活动方案】 1. 用气体的三个状态参量：压强(p)、体积(V)、温度(T)，解释打足气的自行车在烈日的暴晒下常常会爆胎的原因． 2. 塑料饮料瓶瓶口套上气球，如图所示．小华同学表演吹气球，但是气球总是吹不大．将饮料瓶瓶底钻了一个孔后，小华再吹气球时，很轻松地吹大了气球．请分析瓶底完好时，小华吹气球过程中，瓶内气体(忽略温度变化)的压强(p)和体积(V)的变化情况． 1. 实验目的：探究一定质量的气体在温度不变时压强和体积的关系(等温变化). 2. 实验原理：将一定质量的气体封闭在容器里，在温度不变的情况下，改变气体的体积，测得对应的压强，测多组数据，对数据进行分析与研究． 3. 实验器材：实验装置如图所示，包括铁架台、________、压力表、刻度尺等． 4. 研究对象(系统)：注射器内被封闭的________． 5. 实验方法：控制气体________和________不变，研究气体压强与体积的关系． (1)压强由________读出． (2)空气柱长度由长度标尺读出，长度标尺与横截面积的乘积即为体积．思考：是否一定要测空气柱的横截面积？ 6. 数据收集： 实验序号 1 2 3 4 5 压强p/105 Pa 体积V 体积倒数 注意：让空气柱的体积变化不要太快，保证温度不发生明显的变化． 7. 数据处理： 请用描点法作图，在图甲、图乙中分别画出p-V图像和p- 图像． 　　　　　　甲　　　　　　　　　　　　　　　　　　　乙 8. 实验结论： 图甲：________________________________________________________； 图乙：________________________________________________________. 9. 回顾实验各个环节，写出实验产生误差的可能原因．(至少写出两点) 1. 玻意耳定律 (1)阅读教材，理解玻意耳定律，并写出该定律的数学表达式． 注意：对确定的研究对象在等温变化时，C是常量，但对于温度不同、质量不同、种类不同的气体，C的数值一般不同． (2)如图所示，在注射器中封闭1×105 Pa、300 mL的空气，在相同的环境温度下，将它的体积缓慢压缩一半，其压强是多少？ 2. 两种图像 (1)p-V图像(如图所示) 一定质量的气体等温变化的p-V图像是双曲线的一支，我们称它为等温线．图线上的每一个点均表示气体在该温度下的一个________，而且同一条等温线上每个点对应的p、V坐标的________是相等的(图中矩形面积相等). 一定质量的气体在不同温度下的等温线是不同的双曲线，则图中T2________T1(p-V乘积越大，温度就越________)，理由是_____________ ___________________________________________________________． (2)p- 图像(如图所示) 一定质量的气体的等温变化过程，p- 图像是__________ __________________．该直线的斜率k＝________，故斜率越大，温度________，图中T2________T1. 3. 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 【检测反馈】 1. 如图所示，某种自动洗衣机进水时，与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气，通过压力传感器感知管中的空气压力，从而控制进水量．设温度不变，洗衣缸内水位升高，则细管中被封闭的空气(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A. 体积不变，压强变小　　 B. 体积变小，压强变大 C. 体积不变，压强变大　　 D. 体积变小，压强变小 2. 一定质量的气体，在温度不变的条件下，将其压强变为原来的2倍，则(　　) A. 气体分子的平均动能增大　 B. 气体的密度变为原来的4倍 C. 气体的体积变为原来的一半　 D. 气体的分子总数变为原来的2倍 3. 一定质量的气体，压强为3 atm，保持温度不变，当压强减小了2 atm时，体积变化了4 L，则该气体原来的体积为(　　) A. L　 B. 2 L　 C. L　 D. 3 L 4. 如图所示为一定质量的气体在不同温度下的两条p- 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，其压强与体积成反比 C. T1＞T2 D. T1＝T2 5. 在“探究气体等温变化的规律”的实验中，实验装置如图所示．利用注射器选取一段空气柱为研究对象．下列改变空气柱体积的操作正确的是(　　) A. 把柱塞快速地向下压 B. 把柱塞缓慢地向上拉 C. 在橡胶塞处接另一注射器，快速推动该注射器柱塞 D. 在橡胶塞处接另一注射器，缓慢推动该注射器柱塞 6. 用DIS研究一定质量气体在温度不变时，压强与体积关系的实验装置如图甲所示． 甲 乙 实验步骤如下： ①把注射器活塞移至注射器中间位置，将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机逐一连接； ②移动活塞，记录注射器的刻度值V，同时记录对应的由计算机显示的气体压强值p； ③用V- 图像处理实验数据，得到如图乙所示的图线． (1)为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是__________________________________________． (2)为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是___________________________________________． (3)如果实验操作规范正确，但图乙图线不过原点，则V0代表__________________________________________． 7. 在做“探究气体等温变化的规律”的实验中，实验小组记录了一系列数据．但是，仅就表格中的两组数据来看，小王和小李却有完全不同的看法：小王认为，这两组数据很好地体现了p跟V成反比的规律，因此两组数据p和V的乘积几乎相等；小李却认为，如果把这两组数据在纵坐标轴为p、横坐标轴为 的坐标系中描点，这两点连线的延长线将不经过坐标原点，因此这两组数据没有反映p跟V成反比的规律．对此你有什么看法？ 序号 均匀玻璃管内空气柱的长度l/cm 空气柱的压强p/105 Pa 1 39.8 1.024 2 40.3 0.998 … … … 【参考答案】 【活动方案】 活动一： 1. 打足气的轮胎暴晒后，温度升高，压强增大，体积膨胀，易爆胎． 2. 瓶内气体体积减小，压强增大，所以气球难吹大． 活动二： 3. 注射器 4. 空气柱 5. 质量　温度　(1) 压力表　(2) 不一定． 6. 略 7. 图像的大致形状如图所示． 甲 乙 8. 图甲：体积增大，压强减小 图乙：压强与体积的倒数成正比(压强与体积成反比) 9. ①空气柱的质量发生改变(漏气)； ②空气柱的温度发生改变； ③读数误差； ④橡皮套里有空气． 活动三： 1. (1)玻意耳定律内容：一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强p与体积V成反比． 表达式：pV＝C或者p1V1＝p2V2. (2)状态1：压强是p1，体积是V1， 状态2：压强是p2，体积是V2， 根据p1V1＝p2V2， 解得p2＝2×105 Pa. 2. (1)状态　乘积　＞　高　在图中过V轴某点画平行于p轴的辅助线，在相同的体积下，压强大的气体温度高，故T2>T1 (2)过原点的倾斜直线　pV　越高　＞ 3. D　由图可知，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，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D正确． 【检测反馈】 1. B　由图可知空气被封闭在细管内，洗衣缸内水位升高时，气体体积减小，根据玻意耳定律，气体压强增大，B正确． 2. C　温度是分子平均动能的标志，由于温度T不变，故分子的平均动能不变，据玻意耳定律得p1V1＝2p1V2，得V2＝V1，ρ1＝，ρ2＝.即ρ2＝2ρ1，故C正确． 3. B　设该气体原来的体积为V1，由玻意耳定律知压强减小时，气体体积增大，即3V1＝(3－2)×(V1＋4)，解得V1＝2 L．故B正确． 4. B　这是一定质量的气体在发生等温变化时的p- 图线，由图线过原点可知 ＝恒量，即斜率k＝pV为恒量，所以p与V成反比，A错误，B正确；根据p- 图线斜率的物理意义可知C、D错误． 5. B　因为该实验是要探究气体等温变化的规律；实验中要缓慢推动或拉动柱塞，目的是尽可能保证封闭气体在状态变化过程中的温度不变；为了方便读取封闭气体的体积，不需要在橡胶塞处接另一注射器．故B正确． 6. (1)在注射器活塞上涂润滑油 (2)移动活塞要缓慢，不能用手握住注射器封闭气体部分 (3)注射器与压强传感器连接部位的气体体积 7. 小王的说法错误，小李的说法正确．因为两组数据的体积变化量和压强变化量都非常小，即使实验误差非常大，体积和压强的乘积也不会有什么变化，两乘积看起来是相等的．此时，不应该比较压强和体积的数据，而应该比较体积变化量和压强变化量的数据．根据题中的数据，气体的体积变化量等于原体积的1.3%，而压强的变化量却等于后来压强的2.6%，因此，该实验没有反映压强与体积成反比的规律．若用作p- 图像的方法来处理数据，图像中两点连线的斜率描述的是压强变化量和体积变化量的关系．如果这两点的连线明显不通过坐标原点，则表示p、V的实验数据没有体现反比规律，所以小李的说法是正确的． 学科网（北京）股份有限公司 $