8.1氣體的等溫變化 導(dǎo)學(xué)案 （無答案）河北省棗強(qiáng)中學(xué)人教版高二物理選修3-3

1、主備人審核人高二年級 物理導(dǎo)學(xué)案課題：第1節(jié)氣體的等溫變化使用日期：2020年 月 日 編號1.理解一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的情況下壓強(qiáng)與體積的關(guān)系2.會通過實(shí)驗(yàn)的手段研究問題，探究物理規(guī)律，學(xué)習(xí)用電子表格與圖象對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與分析，體驗(yàn)科學(xué)探究過程3.理解氣體等溫變化的pV圖象的物理意義4.會用玻意耳定律計(jì)算有關(guān)的問題一、探究氣體等溫變化的規(guī)律1狀態(tài)參量：研究氣體的性質(zhì)時(shí)，用壓強(qiáng)、體積、溫度這三個(gè)物理量來描述氣體的狀態(tài)，這三個(gè)物理量被稱為氣體的狀態(tài)參量2等溫變化：一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變時(shí)其壓強(qiáng)與體積發(fā)生的變化3實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)器材鐵架臺、注射器、氣壓計(jì)等研究對象(系統(tǒng))注射器內(nèi)被封閉的

2、空氣柱數(shù)據(jù)收集壓強(qiáng)由氣壓計(jì)讀出，空氣柱體積(長度)由刻度尺讀出數(shù)據(jù)處理以壓強(qiáng)p為縱坐標(biāo)，以體積的倒數(shù)為橫坐標(biāo)作出p圖象圖象結(jié)果p圖象是一條過原點(diǎn)的直線實(shí)驗(yàn)結(jié)論壓強(qiáng)跟體積的倒數(shù)成正比，即壓強(qiáng)與體積成反比1(1)被封閉氣體的質(zhì)量發(fā)生變化不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果()(2)實(shí)驗(yàn)中空氣柱體積變化快慢對實(shí)驗(yàn)沒有影響()(3)玻璃管外側(cè)的刻度雖然是均勻的，但并非準(zhǔn)確的等于1 cm、2 cm這對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性沒有影響()提示：(1)(2)(3)二、玻意耳定律1內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強(qiáng)p與體積V成反比2公式：pVC(常量)或p1V1p2V23適用條件：氣體質(zhì)量不變、溫度不變2(1)玻意耳定律是

3、英國科學(xué)家玻意耳和法國科學(xué)家馬略特各自通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的()(2)公式pVC中的C是常量，指當(dāng)p、V變化時(shí)C的值不變()(3)對于溫度不同、質(zhì)量不同、種類不同的氣體，C值是相同的()提示：(1)(2)(3)三、氣體等溫變化的pV圖象1形狀：如圖，一定質(zhì)量的理想氣體的pV圖線的形狀為雙曲線，它描述的是溫度不變時(shí)的pV關(guān)系，稱為等溫線2分析：一定質(zhì)量的氣體，不同溫度下的等溫線是不同的3(1)一定質(zhì)量的氣體的等溫線上的兩點(diǎn)的壓強(qiáng)p和體積V的乘積相等()(2)pV圖中的等溫線上的一點(diǎn)代表一定質(zhì)量的氣體的一個(gè)狀態(tài)()(3)一定質(zhì)量的某種氣體在溫度不變的條件下，其p圖象是過原點(diǎn)的一條直線()提示：(1)(2)

4、(3)如圖所示，一定質(zhì)量氣體的等溫線為雙曲線，采用哪種數(shù)學(xué)方法可將p、V的關(guān)系轉(zhuǎn)化為線性關(guān)系？提示：倒數(shù)法作p圖象封閉氣體壓強(qiáng)的計(jì)算 1靜止或勻速運(yùn)動系統(tǒng)中壓強(qiáng)的計(jì)算方法(1)取等壓面法：根據(jù)同種液體在同一水平液面處壓強(qiáng)相等，在連通器內(nèi)靈活選取等壓面由兩側(cè)壓強(qiáng)相等列方程求解壓強(qiáng)例如，圖甲中，同一水平液面C、D處壓強(qiáng)相等，故pAp0ph. (2)參考液片法：選取假想的液體薄片(自身重力不計(jì))為研究對象，分析液片兩側(cè)受力情況，建立平衡方程消去面積，得到液片兩側(cè)壓強(qiáng)相等，進(jìn)而求得氣體壓強(qiáng)例如，圖甲中粗細(xì)均勻的U形管中封閉了一定質(zhì)量的氣體A，在其最低處取一液片B，由其兩側(cè)受力平衡可知(pAgh0)S(

5、p0ghgh0)S，即pAp0ph.(3)力平衡法：選與封閉氣體接觸的液柱(或活塞、汽缸)為研究對象進(jìn)行受力分析，由F合0列式求氣體壓強(qiáng)2容器加速運(yùn)動時(shí)封閉氣體壓強(qiáng)的計(jì)算當(dāng)容器加速運(yùn)動時(shí)，通常選與氣體相關(guān)聯(lián)的液柱、汽缸或活塞為研究對象，并對其進(jìn)行受力分析，然后由牛頓第二定律列方程，求出封閉氣體的壓強(qiáng)如圖乙，當(dāng)豎直放置的玻璃管向上加速運(yùn)動時(shí)，對液柱受力分析有：pSp0Smgma得pp0. 命題視角1水銀封閉氣體壓強(qiáng)的計(jì)算如圖所示，豎直放置的U形管，左端開口，右端封閉，管內(nèi)有a、b兩段水銀柱，將A、B兩段空氣柱封閉在管內(nèi)已知水銀柱a長10 cm，水銀柱b兩個(gè)液面間的高度差為5 cm，大氣壓強(qiáng)為75

6、 cmHg，求空氣柱A、B的壓強(qiáng) 命題視角2活塞封閉氣體壓強(qiáng)的計(jì)算一圓形汽缸靜止于地面上，如圖所示汽缸筒的質(zhì)量為M，活塞的質(zhì)量為m，活塞的面積為S，大氣壓強(qiáng)為p0.現(xiàn)將活塞緩慢向上提，求汽缸剛離開地面時(shí)汽缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)(忽略汽缸壁與活塞間的摩擦)【通關(guān)練習(xí)】1如圖所示，4只管中A端有封閉氣體，氣體的壓強(qiáng)分別為pa、pb、pc、pd，它們的大小順序?yàn)?)ApapbpcpdBpdpcpapbCpapbpcpd Dpapcpbpd2如圖所示，一橫截面積為S的圓柱形容器豎直放置，圓板A的上表面是水平的，下表面是傾斜的，且下表面與水平面的夾角為，圓板的質(zhì)量為M，不計(jì)一切摩擦，大氣壓為p0，則被圓板封閉在

7、容器中的氣體的壓強(qiáng)為()Ap0BCp0 Dp0玻意耳定律的理解和應(yīng)用 1成立條件：玻意耳定律p1V1p2V2是實(shí)驗(yàn)定律，只有在氣體質(zhì)量一定、溫度不變的條件下才成立2常量C：玻意耳定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式pVC中的常量C不是一個(gè)普適恒量，它與氣體的種類、質(zhì)量、溫度有關(guān)，對一定質(zhì)量的氣體，溫度越高，該恒量C越大3應(yīng)用玻意耳定律的思路和方法(1)確定研究對象，并判斷是否滿足玻意耳定律成立的條件(2)確定始末狀態(tài)及狀態(tài)參量(p1、V1，p2、V2)(3)根據(jù)玻意耳定律列方程p1V1p2V2代入數(shù)值求解(注意各狀態(tài)參量要統(tǒng)一單位)(4)注意分析題目中的隱含條件，必要時(shí)還應(yīng)由力學(xué)或幾何知識列出輔助方程(5)有時(shí)要

8、檢驗(yàn)結(jié)果是否符合實(shí)際，對不符合實(shí)際的結(jié)果要舍去 命題視角1玻意耳定律的應(yīng)用如圖所示，一粗細(xì)均勻、導(dǎo)熱良好、裝有適量水銀的U形管豎直放置，右端與大氣相通，左端封閉長l120 cm氣柱，兩管中水銀面等高現(xiàn)將右端與一低壓艙(未畫出)接通，穩(wěn)定后右管水銀面高出左管水銀面h10 cm.環(huán)境溫度不變，大氣壓強(qiáng)p075 cmHg，求穩(wěn)定后低壓艙內(nèi)的壓強(qiáng)(用“cmHg”作單位) 命題視角2充氣問題如圖所示為某壓縮式噴霧器儲液桶，其容量是5.7103 m3，往桶內(nèi)倒入4.2103 m3的藥液后開始打氣，假設(shè)打氣過程中藥液不會向外噴出如果每次能打進(jìn)2.5104 m3的空氣，要使噴霧器內(nèi)空氣的壓強(qiáng)達(dá)到4 atm，應(yīng)

9、打氣幾次？這個(gè)壓強(qiáng)能否使噴霧器內(nèi)的藥液全部噴完？(設(shè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓為1 atm，打氣過程中不考慮溫度的變化)【通關(guān)練習(xí)】1.如圖所示，質(zhì)量為M、導(dǎo)熱性能良好的汽缸由一根平行于斜面的細(xì)線系在光滑斜面上汽缸內(nèi)有一個(gè)質(zhì)量為m的活塞，活塞與汽缸壁之間無摩擦且不漏氣汽缸內(nèi)密封有一定質(zhì)量的理想氣體如果大氣壓強(qiáng)增大(溫度不變)，則()A氣體的體積增大B細(xì)線的張力增大C氣體的壓強(qiáng)增大 D斜面對汽缸的支持力增大2噴霧器裝了藥液后，上方空氣的體積是1.5 L，然后用打氣筒緩慢地向藥液上方打氣，如圖所示打氣過程中溫度保持不變，每次打進(jìn)1 atm的空氣250 cm3，要使噴霧器里的壓強(qiáng)達(dá)到四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，則打氣筒應(yīng)打的次

10、數(shù)是()A15B18C20D25等溫變化的圖象問題 等溫變化的兩種圖象如下圖象內(nèi)容p圖線pV圖線圖線特點(diǎn)物理意義一定質(zhì)量的氣體，溫度不變時(shí)，p與成正比，在p圖象上的等溫線應(yīng)是過原點(diǎn)的直線一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的情況下，p與V成反比，因此等溫過程的pV圖線是雙曲線的一支溫度高低直線的斜率為p與V的乘積，斜率越大，pV乘積越大，溫度就越高，圖中T2T1一定質(zhì)量的氣體，溫度越高，氣體壓強(qiáng)與體積的乘積必然越大，在pV圖上的等溫線就越高，圖中T2T1 命題視角1等溫變化的pV圖象(多選)如圖所示為一定質(zhì)量的氣體在不同溫度下的兩條等溫線，則下列說法正確的是()A從等溫線可以看出，一定質(zhì)量的氣體在發(fā)生等溫變化時(shí)，其壓強(qiáng)與體積成反比B一定質(zhì)量的氣體，在不同溫度下的等溫線是不同的C由圖可知T1T2D由圖可知