2.2 气体的等温变化（教学课件）——2025-2026学年高中物理人教版（2019）选择性必修第三册

该高中物理课件聚焦气体的等温变化及玻意耳定律，课堂导入通过庆典气球升空和轮胎热炸的生活实例，引出气体压强、体积、温度的关系，搭建从气体状态参量到等温变化规律的学习支架。 其亮点在于以科学探究为主线，含实验过程视频辅助，通过p-V曲线到1/V直线的数据处理培养科学思维，结合等温线图像建构物理模型。当堂检测覆盖计算、图像分析等，助力学生提升探究能力与物理观念，为教师提供完整教学资源。

第二章 气体、固体和液体 第2节 气体的等温变化 高中物理人教版（2019）选择性必修第三册 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？ 课堂导入 快要热炸了 为什么图中的轮胎快要热炸了？ 等温变化 课堂导入 1.通过实验知道气体的等温变化 2.了解玻意耳定律，能用气体等温变化规律求解简单的实际问题 学习目标 等温变化实验 等温变化：一定质量的气体，在温度不变的条件下，其压强与体积变化时的关系。我们把这种变化叫作气体的等温变化 一定质量的气体，在温度不变的条件下，其压强与体积变化时的关系。 实验目的： 在保证密闭注射器中气体的质量和温度不变的条件下，通过改变密闭注射器中气体的体积，由压力表读出对应气体的压强值，进而研究在恒温条件下气体的压强与体积的关系 实验原理： 新知探究 铁架台、注射器、橡胶套、压力表等。 实验装置： 实验过程视频 压力表 柱塞 空气柱 橡胶套 新知探究 次数 1 2 3 4 5 压强（×105Pa） 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 体积 （L） 1.3 1.6 2.0 2.7 4.0 p/105 Pa V 1 2 3 0 1 2 3 4 能不能说明 p 与 V 成反比？ p-V 图像是曲线 不能 实验数据的处理 新知探究 实验数据的处理 次数 1 2 3 4 5 压强（×105Pa） 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 体积 （L） 1.3 1.6 2.0 2.7 4.0 p/105 Pa 1/V 1 2 3 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1/V 0.77 0.63 0.50 0.37 0.25 结论：在温度不变时，压强p和体积V的倒数成正比。 压强P跟体积V成反比 新知探究 p/105 Pa 1/V 1 2 3 0 0.2 0.4 0.6 0.8 在等温变化过程中，气体体积不可能无限大，故p和不可能为零，所以图线在原点附近化成虚线表示过原点，但此处实际并不存在 作p- 图像时，应使尽可能多的点落在直线上，不在直线上的点应均匀分布于直线两侧，偏离太大的点应舍弃掉 实验数据的处理 新知探究 注意事项 （1）该实验的条件 是气体的质量一定，温度不变，体积变化时封闭气体自身的温度会发生变化，为保证温度不变，应给封闭气体以足够的时间进行热交换，以保证气体的温度不变。 （2）改变气体体积时，要缓慢进行，防止气体的体积变化太快，气体的温度发生变化； （3）实验过程中，不要用手接触注射器的外壁，防止注射器从手吸收热量，引起内部温度发生变化； （4）实验前要在柱塞上涂抹润滑油，以防漏气 （5）读数时视线要与柱塞底面平行 新知探究 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.公式 pV＝C或 。（C是常量） 3.条件 气体的 一定， 不变。 4.适用范围：气体质量一定，温度不太低，压强不太大。 p1V1＝p2V2 反比 质量 温度 温度 气压计 新知探究 等温线的图像 P 1/V P V 根据压强与体积成反比，可知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。 P T 竖直的等温线 倾斜的等温线 弯曲的等温线 新知探究 p-V 图像 p V O T1 T2 （1）特点：一定质量的气体，等温变化的 p-V图像是双曲线的一支，称为“等温线” （2）意义：①图像反映了等温情况下， 一定质量的气体的压强p与体积V成反比 的规律；②图像上的一个点的横、纵坐标 表示一定质量气体的一组状态参量，图像上的一段图线表示气体由一个状态变化到另一个状态的等温过程，可直观看出气体压强、体积的变化情况；③一定质量的气体，温度越高，气体压强和体积的乘积（pV）越大，在p-V图像中的等温线就离坐标轴越远，即T2>T1 新知探究 两种等温变化图像所比较 离原点越远，温度越高 T2>T1 斜率越大，温度越高 p V O T1 T2 阴影面积表示气体从V1变化到V2过程中气体对外界做的功 V1 V2 新知探究 玻意耳定律的理解及应用 ①玻意耳定律成立的条件是什么？ 答案　一定质量的气体，且温度不变 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？ 答案　不必.只要同一物理量使用同一单位即可 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　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. 新知探究 1.常量的意义：p1V1＝p2V2＝C，该常量C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C越大. 2.应用玻意耳定律解题的一般步骤 (1)确定研究对象，并判断是否满足玻意耳定律的条件. (2)确定初、末状态及状态参量(p1、V1；p2、V2). (3)根据玻意耳定律列方程求解.(注意统一单位) (4)注意分析隐含条件，作出必要的判断和说明. 新知探究 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，压强p与体积V成反比 （2）公式：pV=C 或 p1V1=p2V2 （3）适用条件：气体的质量一定，温度不变 C不是一个普适恒量，与气体的种类、质量、温度有关 课堂小结 1.如图所示，竖直静止放置的U形管，左端开口，右端封闭，管内有a、b两段水银柱，将A、B两段空气柱封闭在管内.已知水银柱a长h1为10 cm，水银柱b两个液面间的高度差h2为5 cm，大气压强为75 cmHg，求空气柱A、B的压强分别是多少. 65 cmHg　60 cmHg 当堂检测 2.如图是一定质量的某种气体在p－V图像中的等温线，A、B是等温线上的两点，ΔOAD和ΔOBC的面积分别为S1和S2，则(　　) A．S1＞S2 B．S1＝S2 C．S1＜S2 D．无法比较 B 当堂检测 3.一只轮胎容积为V＝10 L，已装有p1＝1 atm的空气。现用打气筒给它打气，已知打气筒的容积为V0＝1 L，要使胎内气体压强达到p2＝2.5 atm，应至少打多少次气？(设打气过程中轮胎容积及气体温度维持不变，大气压强p0＝1 atm)(　　) A．8次 B．10次 C．12次 D．15次 D 当堂检测 4．在“探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系”的实验中，下列操作正确的是（　　） A．调节空气柱长度后立刻读数 B．拉上窗帘防止阳光直射玻璃管 C．推拉活塞时，为了防止手滑应该用手紧握玻璃管 D．实验中若密封橡胶帽脱落，应立刻堵住后继续实验 B 当堂检测 5.(多选)如图甲所示，一汽缸竖直放置，汽缸内有一质量不可忽略的活塞。将一定质量的气体封闭在汽缸内，活塞与汽缸壁无摩擦，气体处于平衡状态。现保持温度不变，把汽缸向右倾斜90°(如图乙所示)，达到平衡后，与原来相比(　　) A.气体的压强变大 B.气体的压强变小 C.气体的体积变大 D.气体的体积变小 AD 当堂检测 6.(多选)下列选项图中，p表示压强，V表示体积，T表示热力学温度，各图中正确描述一定质量的气体发生等温变化的是(　　) AB 当堂检测 7.(来自教材改编)竖直放置的水银气压计中混入了空气，上升到水银柱上方，使水银柱上方不再是真空，因而气压计的读数比实际的大气压小些。当实际大气压相当于768 mm水银柱产生的压强时，该水银气压计的读数只有750 mm，此时管里的水银面到管顶的距离为80 mm，如图所示(假设温度保持不变)。 (1)混入的空气在水银柱上方所产生的压强为多少(单位用mmHg)； (2)当该气压计的读数为740 mm水银柱时，实际的大气压是多少(单位用mmHg)。 当堂检测 答案　(1)18 mmHg　(2)756 mmHg 解析　(1)以封闭气体为研究对象，根据平衡条件 p1=768 mmHg-750 mmHg=18 mmHg (2)以封闭气体为研究对象，初态p1=18 mmHg，V1=80S 末态p2=p-740 mmHg，V2=80S+(750-740)S=90S 根据玻意耳定律有p1V1=p2V2 解得p=756 mmHg。 当堂检测 谢谢 当堂检测 Lavf58.12.100 $