第2章 2 气体的等温变化（课件）-【学而思·PPT课件分层练习】2025-2026学年高二物理选择性必修第三册（人教版）

该高中物理课件聚焦气体等温变化，涵盖等温变化定义、玻意耳定律、压强计算、实验探究及图像分析等核心知识点，通过“探究气体等温变化的规律”实验导入，衔接气体状态参量与压强计算、图像应用，搭建从概念到应用的学习支架。 其亮点在于融合科学探究与科学思维，以控制变量法实验（如注射器封闭气体）培养科学探究能力，结合平衡法、牛顿定律推导压强公式体现科学推理，典例（如汽缸倒置问题）强化模型建构。助力学生深化物理观念，教师可高效开展规律教学与应用训练。

　　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　气体的等温变化 必备知识 清单破 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 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 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 关键能力 定点破 甲 第二章 气体、固体和液体 高中同步 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 (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 一竖直放置、缸壁光滑且导热性能良好的柱形汽缸内盛有一定质量的氮气【1】,氮气被活塞 分隔成Ⅰ、Ⅱ两部分;达到平衡【2】时,这两部分气体的体积相等,上部气体的压强为p,如图(a) 所示。若将汽缸缓慢倒置,再次达到平衡【3】时,上下两部分气体体积之比为3∶1,如图(b)所 示。设外界温度不变。已知活塞面积为S,重力加速度大小为g,求活塞的质量。 典例 第二章 气体、固体和液体 高中同步 信息提取    【1】汽缸内气体发生的是等温变化。 【2】达到平衡时,活塞所受合力为零,Ⅰ气体对活塞向下的压力与活塞的重力的合力等于Ⅱ 气体对活塞向上的压力。 【3】倒置后,再次平衡时,Ⅱ气体对活塞向下的压力与活塞重力的合力等于Ⅰ气体对活塞向 上的压力。 思路点拨 第二章 气体、固体和液体 高中同步 Ⅰ初态参量:p、 →Ⅰ末态参量:p1'、  Ⅱ初态参量:p2、 →Ⅱ末态参量:p2'、  解析　设活塞的质量为m,气体的总体积为V Ⅰ气体在汽缸倒置前的压强为p,体积为 ;在汽缸倒置后的压强为p1',体积为  Ⅱ气体在汽缸倒置前的压强为p2,体积为 ;在汽缸倒置后的压强为p2',体积为  汽缸倒置前,两部分气体的关系为:pS+mg=p2S,整理得p2=p+  汽缸倒置后,两部分气体的关系为:p2'S+mg=p1'S,整理得p2'=p1'-  倒置过程中两部分气体温度不变,应用玻意耳定律, 对Ⅰ气体有p· =p1'·  第二章 气体、固体和液体 高中同步 对Ⅱ气体有p2· =p2'·  联立解得m=  答案      第二章 气体、固体和液体 高中同步 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 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 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V=Sl,S是常量,所以探究p与l的关系等同于探究p与V的关 系,故不需要测量空气柱的横截面积。 第二章 气体、固体和液体 高中同步 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 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 为了直观地描述一定质量气体在等温变化时压强p与体积V的关系,通常建立p-V坐标系来研 究。该气体在T1、T2温度下的等温线(为双曲线的一支)如图所示【1】,则它的p- 图像【2】应为  (　    ) 典例 第二章 气体、固体和液体 高中同步 信息提取    【1】温度越高,等温变化的p-V图线离原点越远。 【2】温度越高,等温变化的p- 图线斜率越大,且图线延长线过原点。 思路点拨 pV=C、p=C· ,温度越高,C越大。根据p-V图像判断T1、T2大小关系,然后判断T1、T2温度下p-  图线的斜率关系。 解析　根据玻意耳定律pV=C,C与温度有关,温度越高,C越大,可知p与V之积越大,表示温度越 高,则T2>T1;根据pV=C可知p=C· ,故p与 成正比,p- 图线的延长线过原点,且温度越高图线 的斜率越大,故B正确。 答案    B 第二章 气体、固体和液体 高中同步 $