11.2气体的等温变化 课件-2026-2027学年高二下学期物理沪科版选择性必修第三册

气体的等温变化 1 神奇的“浮沉子” 描述气体状态的三个状态参量之间存在一定的关系。 温度T 气体的等温变化：一定质量的气体在温度保持不变的情况下气体压强与体积的变化过程。 体积V 压强p 体积V 压强p 2 将活塞置于塑料注射器中部，用橡皮帽封住注射口，体会推、拉活塞时的感觉，并观察松手后活塞的运动。 推、拉活塞时都需要用力，而且推、拉程度越大，所需力越大； 松手后，活塞慢慢恢复到初始位置。 自主活动 3 p0S F pS 缓慢推活塞过程中， F+p0S=pS p=p0+ F逐渐增大，说明： 封闭气体在体积压缩过程中，压强增大。 pS F p0S 缓慢拉活塞过程中， p0S=F+pS p=p0- F逐渐增大，说明： 封闭气体在体积膨胀过程中，压强减小。 4 自主活动 猜想： 等温情况下，一定质量气体压强 与体积成反比。 5 学生实验：探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系 1.提出问题：注射器内的封闭气体体积减小时压强增大，体积增大时压强减小。等温情况下，一定质量气体的压强是否与体积成反比？ 2.实验原理与方案：控制气体质量与温度不变，改变气体体积，测出不同的体积V及其对应的压强p，研究p与V之间是否存在反比关系。 6 学生实验：探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系 3.实验装置与方法：以注射器内的封闭气体作为研究对象，由注射器的刻度读出封闭气体的体积，由压强传感器测量气体的压强；多次改变注射器活塞的位置，获得多组封闭气体的体积和压强的测量值。 4.实验操作与数据收集：将注射器与压强传感器的检测口相连，封闭一定质量的气体。缓慢推、拉注射器活塞，在活塞位于各个设定体积所对应的刻度时记录相应的压强测量值并填入数据记录表。 7 学生实验：探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系 用气密性强的注射器、活塞密封一定质量的气体； 实验过程中注射口与压强传感器不可断开。 保持环境温度不变； 手不要握住注射器内含气体部分； 缓慢推/拉活塞。 等待示数稳定后再记录。 ①如何确保气体质量一定？ ②如何控制气体的温度保持不变？ ③如何确保每次读数时气体处于平衡状态？ 8 学生实验：探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系 9 学生实验：探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系 5.数据分析-原始数据 体积 减小 体积 增大 10 学生实验：探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系 5.数据分析-绘制图像 体积 减小 体积 增大 p - V 图像 图像 11 学生实验：探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系 5.数据分析 - 修正体积数值 12 学生实验：探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系 5.数据分析-修正体积数值 图像（体积修正后） 体积减小过程： 体积增大过程： 13 学生实验：探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系 6.实验结论：等温情况下，一定质量气体压强与体积成反比。 7.交流与讨论：对比各组实验数据，各组得到的p与V乘积的平均值一致吗？为什么？ 不一致，由于各组实验所取的气体质量不同。 14 二、玻意耳定律 玻意耳 （R. Boyle，1627—1691） 1.文字表述：一定质量的气体在温度不变时，压强与体积成反比。 2.数学关系： 或 3.图 像： 15 理解应用-浮沉子 F浮 G 初始状态下，小瓶悬浮，重力与浮力是一对平衡力； A B 挤压瓶体，根据玻意耳定律，大瓶内水面上方封闭气体A体积减小，压强增大，将更多的水压入小瓶中 小瓶内封闭气体B体积变小，小瓶所受浮力减小，所以会下沉。 16 理解应用-浮沉子 迁移联想：查阅资料，了解潜水艇的工作原理。 上海“东方绿舟”国防教育基地内的 033型退役军用潜艇 17 以气泡内气体作为研究对象， 理解应用-气泡上浮 示例：一个体积为V 的气泡自池塘底浮起，若水深为 3 m，气泡从池底上升到水面时体积将变为原来的多少倍？（设水底和水面温度相同，大气压强 =Pa，水的密度= kg/m3） 在池底时，气泡内部气体压强 = ，体积 = ；当气泡浮到水面后，气体压强 = ，体积为 。 由于水底和水面温度相同，由玻意耳定律， 解答： 18 以气泡内气体作为研究对象， 理解应用-气泡上浮 示例：一个体积为V 的气泡自池塘底浮起，若水深为 3 m，气泡从池底上升到水面时体积将变为原来的多少倍？（设水底和水面温度相同，大气压强 =Pa，水的密度= kg/m3） 在池底时，气泡内部气体压强 = ，体积 = ；当气泡浮到水面后，气体压强 = ，体积为 。 由于水底和水面温度相同，由玻意耳定律， 2.确定初末状态， 分析、；、。 3.判断是否为等温过程 4.根据玻意耳定律 进行分析或计算 解答： 1.确定研究对象 19 理解应用-气泡上浮 迁移联想：自由潜水是一种非常有趣的运动，但也有一定危险性，了解“炸肺”现象，想一想如何在潜水时规避“炸肺”危险？ 模拟“炸肺”现象 20 理解应用-气泡上浮 迁移联想：自由潜水是一种非常有趣的运动，但也有一定危险性，了解“炸肺”现象，想一想如何在潜水时规避“炸肺”危险？ 模拟“炸肺”现象 21 三、玻意耳定律的微观解释 气体压强与气体温度和容器内的分子数密度有关 等温变化：气体温度保持不变 一定质量的气体：分子总数不变 气体 体积减小 分子数密度增大 单位面积上所受气体分子压力增大 单位时间内撞击在 单位面积容器壁上的 分子数增大 气体 压强增大 气体 体积增大 分子数密度减小 单位面积上所受气体分子压力减小 单位时间内撞击在 单位面积容器壁上的 分子数减小 气体 压强减小 22 气体的 等温变化 玻意耳 定律 文字表述 数学关系 图像 玻意耳定律的应用 课堂总结 玻意耳定律的微观解释 23 课后作业 1.尝试用玻意耳定律解释更多的实际现象： ①把塑料滴管嘴放入水中，挤压上部塑料球，松手后滴管内能吸上水。 ②一个底部有孔的塑料瓶，瓶内装有部分水，盖上瓶盖，过一会水不会继续从瓶底小孔漏出。 ③在玻璃瓶中放一个气球，把气球的开口端翻在玻璃瓶的瓶口上，向气球内吹气，气球很难吹大。 2.完成课后练习 24 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 $