2.2 气体的等温变化 课件-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

第二章 气体、固体和液体 第2节 气体的等温变化 情境与思考 2021年7月24日上午，东京奥运女子10米气步枪决赛中，中国选手杨倩以251.8环拿下金牌！ 这是中国奥运代表团在东京的首金，也是东京奥运会产生的首枚金牌！ 那么气步枪是如何将子弹打出的呢？它的工作原理是怎样的呢？ 情境与思考 生活实验： 思考1：你能说一下乒乓球内气体状态参量p、V、T是怎样变化的吗？ 思考2：在刚才的实验中三个状态参量都发生了变化，如果我们只研究p与V的关系，我们应该如何做呢？ 控制变量法，一定质量的气体，在温度不变的条件下其压强与体积的变化。我们把这种变化叫做等温变化。 实验：探究气体等温变化的规律 ★定性探究： 思考：气体质量一定、温度不变的情况下，体积和压强存在怎样的定性关系？ ①气球自然放在手上，手摸气球的感觉是怎样的？ ②双手挤压气球，手摸气球的感觉是怎样的？ ①球比较软。 ②球变得比较硬。 气体质量一定、温度不变时，体积越小，压强越大。 5 在温度保持不变时，研究一定质量气体的压强p和体积V的关系。 一、实验目的（很单纯） 利用注射器选取一段空气柱为研究对象，如图，注射 器下端的开口有橡胶套，它和柱塞一起把一段空气柱 封闭。在实验过程中，利用控制变量法，保持温度不 变，探究压强和体积的关系。 铁架台、气体定律实验器等。 三、实验器材（很豪华） 实验：探究气体等温变化的规律 二、实验原理（很简单） ★定量探究： 思考与讨论： 1. 研究的是哪一部分气体？如何实现了一定质量？ 2. 如何改变体积？ 3. 怎样保证 T 不变？ 四、实验步骤（很好记） 实验：探究气体等温变化的规律 ①空气柱的体积V读体积标尺。 2. 物理量的测量： 1. 把柱塞缓慢地（保证温度不发生明显的变化），向下压或 向上拉，读取几组空气柱的体积和压强的数据。 ②空气柱的压强p读与注射器内空气柱相连的压力表。 玻璃管内封闭的空气柱，用涂有润滑油的塞子和橡胶套封闭住。 不能用手触摸玻璃管，改变气体体积过程要缓慢进行。 向下压或向上拉柱塞。 7 新课讲授 五、数据处理 实验：探究气体等温变化的规律 1. 内容：一定质量某种气体，在温度不变的情况下，压强p与体积V成反比。 pV=C(常数) 或p1V1=p2V2 2. 公式： 玻意耳定律 3. 适用范围： 4. 图像： 理想气体状态方程：pV = nRT (n表示气体的物质量，R为气体常数) ①一定质量的理想气体； ②一般气体则温度不太低(与室温相比)，压强不太大(与大气压相比)。 相当于大气压几倍的压强都可以算作“压强不太大”，零下几十摄氏度的温度也可以算作“温度不太低”。 10 思考：同一气体，不同温度下等温线是不同的，你能判断哪条等温线是表示温度较高的情形吗？你是根据什么理由作出判断的？ 结论：T2>T1 1. 内容：一定质量某种气体，在温度不变的情况下，压强p与体积V成反比。 pV=C(常数) 或p1V1=p2V2 2. 公式： 玻意耳定律 3. 适用范围： T2 T1 V p 0 T1 T2 pV=C ①一定质量的理想气体； ②一般气体则温度不太低(与室温相比)，压强不太大(与大气压相比)。 p-V图像中温度越高，C值也就越大，其等温线离原点越远。 p-V图像面积表示气体体积变化所做的功。 11 例1. 一定质量的气体由状态 A变到状态B的过程如图中实线 所示，A、B位于同一双曲线上，则此变化过程中，温度将( ) A．一直下降 B．先上升后下降 C．先下降后上升 D．一直上升 1. 内容：一定质量某种气体，在温度不变的情况下，压强p与体积V成反比。 pV=C(常数) 或p1V1=p2V2 2. 公式： 玻意耳定律 3. 适用范围： 4. 图像： B 结论：T2>T1 ①一定质量的理想气体； ②一般气体则温度不太低(与室温相比)，压强不太大(与大气压相比)。 12 图像　　　 p－V图像 p－1/V 图像 图像特点 物理意义 一定质量的气体，在温度不变的情况下，p与V成反比，等温线是双曲线的一支。 一定质量的气体，温度不变，p与1/V成正比，等温线是过原点的直线。 温度高低 一定质量的气体，温度越高，气体压强与体积的乘积越大，等温线离原点越远，图中T1<T2。 直线的斜率为p与V的乘积，斜率越大，pV乘积越大，温度越高，图中T1<T2。 ★p－V图像与p－1/V图像的比较： 新课讲授 ★封闭气体压强的分析与计算： 1. 静止或匀速运动系统中压强的计算方法： （1）力平衡法：选取与封闭气体接触的液柱(或活塞、汽缸)为研究对象进行受力分析，由F合＝0列式求气体压强。 （2）连通器原理：在连通器中，同一种液体(中间液体不间断)的同一水平液面上的压强相等，如图中同一液面C、D处压强相等， 。 pA＝p0＋ρgh 新课讲授 2. 容器变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。 ★封闭气体压强的分析与计算： 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 ★力热综合问题： 例2. 如图，A为竖直放置的导热汽缸，其质量M=50kg、高度L=12cm，B为汽缸内的导热活塞，其质量m=10kg；B与水平地面间连有劲度系数k=100N/cm的轻弹簧，A与B的横截面积均为S=100cm2。初始状态时，汽缸A内封 闭着常温常压下的气体，A、B和弹簧均静止，B与汽缸底端相平。设活塞与汽缸间紧密接触且无摩擦，活塞厚度不计，外界大气压强 p0=1×105Pa。 重力加速度g取10m/s2。 （1）求初始状态下汽缸内气体的压强； （2）用力缓慢向下压汽缸A(A的底端始终未接触地面)，使活塞B下降1cm，求此时B到汽缸顶端的距离。 17 同学们，下课！ Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $