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

该高中物理课件聚焦气体的等温变化，核心知识点为玻意耳定律。以庆典气球升空现象导入，引出压强、体积、温度的关系，通过复习气体状态参量（P、V、T）搭建基础，再用控制变量法引导实验探究，形成从生活现象到规律总结的学习支架。 其亮点在于注重科学探究与科学思维培养，实验环节通过注射器封闭气体，测量体积和压强并处理数据（P-V、P-1/V图像），引导学生基于证据得出规律。结合图像比较和定律推导，帮助学生建构物理模型，提升分析能力。学生能在探究中深化理解，教师可借助系统实验设计和练习题高效教学。

§2 气体的等温变化 第二章 气体、固体和液体 思考与讨论： 在庆典活动中放飞的气球，会飞到我们看不见的地方。随着气球的升空，大气压在减小，温度在降低，气球在膨胀......看来，一定质量的气体的压强、体积和温度三个状态参量之间是有联系的。那么，它们会有怎样的联系呢？ 新课引入 多变量问题，如何研究？ ——控制变量法 复习：气体的状态参量（P、V、T） 3、温度 2、体积 1、压强 热力学温度T ：开尔文 T = t ＋ 273.15 K 体积 V 单位：有m3、L、mL等 压强 p 单位：Pa（帕斯卡） ——1atm=1.01105Pa=76cmHg≈10m水柱 定性探究： (1)如果健身球自然放地面上时，手摸球感觉是怎样的？ (2)如果一个人压在健身球上面，手摸球感觉是怎样的？ (3)你认为在质量一定，温度一定的情况下，体积和压强存在怎样的定向关系？ 结论：质量一定，温度一定的气体，体积越小，压强越大。 一、实验：探究气体等温变化的规律 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。 1.实验思路： 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。 一、实验：探究气体等温变化的规律 2.物理量的测量： 需要测量空气柱的体积V和空气柱的压强p。空气柱的体积V可以通过刻度尺读取。空气柱的压强p可以从与注射器内空气柱相连的压力表读取。 一、实验：探究气体等温变化的规律 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? 管内的气体，用涂有润滑油的塞子封闭住 不能用手触摸玻璃管、改变气体体积过程要缓慢进行。 缓慢上下抽动柱塞可以改变气体的体积 一、实验：探究气体等温变化的规律 3.实验演示： 一、实验：探究气体等温变化的规律 4.数据处理： P-V图像 一、实验：探究气体等温变化的规律 4.数据处理： P-1/V图像 一、实验：探究气体等温变化的规律 4.数据处理： 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 一、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，即为玻意耳定律。 pV=C(常数) 或p1V1=p2V2 2.公式： 二、玻意耳定律 其中P1，V1和P2，V2分别表示气体在1，2两个状态下的压强和体积 研究对象:一定质量的气体 适用条件:温度保持恒定 适用范围: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”。 3.注意： (1)对于一定质量的某种气体，在温度不变时，C的值不变。 (2)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。 (3)根据PV=nRT这个公式可以很好的理解C值。 n为气体物质的量，R为气体常数 二、玻意耳定律 PV=nRT （克拉伯龙方程） P:atm V:L R=0.082 P:Pa V:m3 R=8.31 思考：同一气体，不同温度下等温线是不同的，你能判断1、2、3条等温线的温度高低吗？你是根据什么理由作出判断的？ V p 1 2 3 0 结论:t3>t2>t1 二、玻意耳定律 特点： （1）每条等温线上气体各状态温度相同； （2）温度越高等温线，气体压强与体积的乘积越大，离坐标轴或原点越远； 特点： （1）斜率越大，PV乘积越大，温度越高。 一定质量气体，不同温度下的等温线是不同的。 两种图 像内容　　　 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 1. 一定质量的气体，发生等温变化时，若体积增大到原来的2倍，则压强变为原来的几倍（ ） A. 2 B. 1 C. 1/2 D. 1/4 C 2、如图所示是一定质量的某种气体状态变化的p－V图象，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 D C 3、(多选)如图所示,p表示压强,V表示体积,T为热力学温度,图中正确描述一定质量的气体发生等温变化的是 (　 　) AB 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。 三、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 (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＋ph。 三、封闭气体压强的分析与计算 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。 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 三、封闭气体压强的分析与计算 Lavf59.27.100 Sheet1 编号 V(单位体积） P（×105） 1 2 1 2 1.50 1.30 3 1.00 2.00 4 2.50 0.80 Sheet1 2 1.5 1 2.5 P（×105） 压强 体积 1 1.3 2 0.8 Sheet1 编号 V(单位体积） 1/V P（×105） 1 2 0.5 1 2 1.50 0.67 1.30 3 1.00 1 2.00 4 2.50 0.4 0.80 Sheet1 0.5 0.6666666667 1 0.4 P（×105） 压强 体积的倒数 1 1.3 2 0.8 $