物理 氣體壓強和體積的關系 導學案

1、6.5氣體的壓強與體積的關系（一）學生實驗：用DIS研究在溫度不變時，一定質量的氣體壓強與體積的關系 學習目標1、知道實驗目的和器材；2、會操作使封閉氣體進行等溫變化；3、會測量并記錄封閉氣體的壓強和體積；4、能根據(jù)實驗數(shù)據(jù)得到P-V圖像、P1/V圖像；5、認識把實驗數(shù)據(jù)的P-V圖像轉化P1/V圖像的處理方法；6、能得出實驗結論。 重點和難點： 重點：會操作使封閉氣體進行等溫變化；認識把實驗數(shù)據(jù)的P-V圖像轉化P1/V圖像的處理方法；難點：認識把實驗數(shù)據(jù)的P-V圖像轉化P1/V圖像的處理方法。課前熱身1、本實驗所采用的實驗方法是什么？2、如何保證研究的氣體質量不變，如何保持氣體溫度保持不變？3

2、、用什么器材測量氣體的壓強、體積。 內容框架 實驗指要1、實驗目的探究一定質量的氣體在溫度不變條件下的壓強與體積間關系。2、主要器材：注射器、DIS（壓強傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計算機等）。3、注意事項：（1）本實驗應用物理實驗中常用的控制變量法探究在氣體質量和溫度不變的情況下（即等溫過程），氣體的壓強和體積的關系。（2）為保持等溫變化，實驗過程中不要用手握住注射器有氣體的部位。同時，改變體積過程應緩慢，以免影響密閉氣體的溫度。為保證氣體密閉，應在活塞與注射器壁間涂上潤滑油，注射器內外氣體的壓強差不宜過大。（3）實驗中所用的壓強傳感器精度較高，而氣體體積是直接在注射器上讀出的，其誤差會直接影響實驗

3、結果。（4）在等溫過程中，氣體的壓強和體積的關系在p-V圖象中呈現(xiàn)為雙曲線。處理實驗數(shù)據(jù)時，要通過變換，即畫p一 EQ F(1,V) 圖象，把雙曲線變?yōu)橹本€，說明p和V成反比。這是科學研究中常用的數(shù)據(jù)處理的方法，因為一次函數(shù)反映的物理規(guī)律比較直接，容易得出相關的對實驗研究有用的參數(shù)。4、實驗方案設計我們知道一定質量的氣體在溫度不變的情況下，如果氣體的體積發(fā)生變化，那么氣體的壓強便會隨之發(fā)生變化請同學們猜想一下它們間可能會是怎樣的變化？并畫出函數(shù)圖像。_。供參考的實驗步驟如下：（1）實驗裝置如圖所示，將壓強傳感器與數(shù)據(jù)采集器相連。（2）開啟電源，運行DIS應用軟件，點擊實驗條目中的“研究溫度不變

4、時，一定質量氣體的壓強與體積的關系”，軟件界面如圖所示：（3）點擊“開始記錄”，觀察壓強傳感器所測得的大氣壓強值。（4）將注射器的活塞置于初始位置（如11cm處），并與壓強傳感器探測口連接。（5）在數(shù)據(jù)表格中輸入活塞初始位置所對應的氣體體積值。點擊“記錄數(shù)據(jù)”，記錄此刻針筒中密閉氣體的壓強值。（6）連續(xù)改變注射器活塞的位置使氣體體積發(fā)生變化，將變化后的體積值輸入到表格中，同時記錄該體積所對應的壓強值，獲得多組壓強數(shù)據(jù)。（7）點擊“p-V繪圖”，計算機根據(jù)數(shù)據(jù)點繪出“壓強-體積”關系圖線。（8）點擊“p- EQ F(1,V) 繪圖”，計算機繪出“壓強-體積的倒數(shù)”關系圖線。5、實驗結論（1）從壓

5、強和體積的乘積值可得出什么結論？_。（2）從兩條圖線可總結出壓強和體積是什么關系？_。（3）在圖中畫出p- EQ F(1,V) 圖，并分析結論。_。6問題討論（1）為什么各組同學實驗的pV值不完全相同？在實驗中，推拉活塞需要注意什么？（2）實驗結果發(fā)現(xiàn)p- EQ F(1,V) 的圖線未通過原點，如圖所示，產(chǎn)生該誤差的主要原因是什么？ 課后作業(yè)在“研究溫度不變時氣體的壓強跟體積的關系”的實驗中，對氣體的初狀態(tài)和末狀態(tài)的測量和計算都正確無誤。結果末狀態(tài)的pV值與初狀態(tài)的p0V0值明顯不等。造成這一結果的可能原因是在實驗過程中ACD（ ）（A）氣體溫度發(fā)生變化 （B）氣體與外界間有熱交換（C）有氣體

6、泄漏 （D）體積改變得太迅速某同學用同一個注射器做了兩次“研究溫度不變時氣體的壓強跟體積的關系”的實驗，操作完全正確。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)卻在pV圖上畫出了兩條不同雙曲線。造成這種情況的可能原因是AB（ ）（A）兩次實驗中空氣質量不同（B）兩次實驗中溫度不同（C）兩次實驗中保持空氣質量、溫度相同，但所取的氣體壓的數(shù)據(jù)不同（D）兩次實驗中保持空氣質量、溫度相同，但所取的氣體體的數(shù)據(jù)不同某同學做“研究溫度不變時氣體的壓強跟體積的關系”實驗時，將注射器豎直放置，測得的數(shù)據(jù)如下表所示。發(fā)現(xiàn)第5組數(shù)據(jù)中的pV乘積值有較大偏差。如果讀數(shù)和計算無誤，那么造成此偏差的原因可能是 或 溫度升高，漏入氣體（4分，每格2分

7、只答溫度變化，漏氣各得1分）。實驗次序12345p（105Pa）1.211.060.930.800.66V（ml）33.237.843.850.469.2pV（105Paml）40.240.140.740.345.7有同學在做“研究溫度不變時氣體的壓強跟體積的關系”實驗時，用連接計算機的壓強傳感器直接測得注射器內氣體的壓強值，緩慢推動活塞，使注射器內空氣柱從初始體積20.0 ml變?yōu)?2.0 ml，實驗共測了五次，每次體積值直接從注射器的刻度上讀各并輸入計算機，同時由壓強傳感器測得對應體積的壓強值，實驗完成后，計算機屏幕上立刻顯示出如下表中所示的實驗結果（1）D（2）在注射器活塞上涂上潤滑油增

8、加密封性。序號V（ml）p（105 Pa）pV（105 Paml）120.01.001020.020218.01.095219.714316.01.231319.701414.01.403019.642 512.01.635119.621（1）仔細觀察不難發(fā)現(xiàn)，pV（105 Paml）一欄中的數(shù)值越來越小，造成這一現(xiàn)象的可能原因是（）（A）實驗時注射器活塞與筒壁間的摩擦力不斷增大（B）實驗時環(huán)境溫度增大了（C）實驗時外界大氣壓強發(fā)生了變化（D）實驗時注射器內的空氣向外發(fā)生了泄漏（2）根據(jù)你在（1）中的選擇，說明為了減小誤差，應采取的措施是： 。如圖所示，用一個帶有刻度的注射器及DIS來探究一定

9、質量氣體的壓強和體積關系。（1）所研究的對象是_；它的體積可用_直接讀出，它的壓強是由_得到（1）封閉在注射器內的氣體，注射器，壓強傳感器，數(shù)據(jù)采集器（2）圖略，應為雙曲線（3）C（4）乙。（2）下表表格中記錄了實驗中5組數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)在圖中作出p-V圖線。實驗次數(shù)壓強（kPa）體積（cm3）1101.5202107.5183123.5164139.0145161.512 （3）實驗過程中，下列哪些操作是錯誤的？（A）推拉活塞時，動作要慢。（B）推拉活塞時，手不能握住注射器筒有氣體的部位。（C）壓強傳感器與注射器之間的軟管脫落后，應立即重新接上，繼續(xù)實驗并記錄數(shù)據(jù)。（D）活塞與針筒之間要保

10、持潤滑又不漏氣。（4）在做“研究溫度不變時氣體的壓強跟體積的關系”的實驗中，如果用實驗所得數(shù)據(jù)在圖所示的p- EQ F(1,V) 圖象中標出，可得圖中_線。 能力挑戰(zhàn)1. 某小組利用如下裝置研究“一定質量氣體溫度不變時，壓強與體積的關系保持內部氣體溫度不變，1105，大氣壓強的負值p0”。p/105pa00.110.250.430.67V/mL109876如圖所示，帶刻度的注射器內封閉了一定質量的氣體，推動活塞可以改變氣體體積V。實驗所用氣壓計較特殊，測量的是注射器內部和外部氣體壓強的差p。在多次改變體積后，得到如下數(shù)據(jù)：p/105pa/mL100.5-0.5-10.1（1）每次氣體的狀態(tài)調整

11、后，都要等一會兒再記錄數(shù)據(jù)，為什么？（2）作出p EQ F(1,V) 圖象。（3）根據(jù)你在（2）中作出的圖象，圖象與p軸的交點縱坐標為 ，物理含義是 。6.6氣體的壓強與體積的關系（二） 玻意耳定律 學習目標1、知道玻意耳定律的內容及其滿足條件；2、理解等溫過程的微觀解釋。3、理解氣體等溫過程的P-V圖像的物理意義；4、能用玻意耳定律進行相關計算； 重點和難點： 重點：知道玻意耳定律的內容及其滿足條件；理解氣體等溫過程的P-V圖像的物理意義；難點：掌握玻意耳定律，并能用它解決實際問題。課前熱身1、玻意耳定律的適用條件？2、如何用分子動理論來解釋玻意耳定律的微觀機制？3、舉例說明玻意耳定律在實際

12、生活中的應用。 內容框架 課堂演練1、體積變化導致壓強變化的微觀機制【例1】試從分子動理論的角度解釋從分子動理論的角度來說，氣體的壓強是大量氣體分子頻繁碰撞器壁的結果。當一定質量的氣體體積減小時，單位時間內撞擊單位面積的分子數(shù)增加，從而導致單位面積上受到的作用力增大，這樣氣體的壓強就會變大。玻意耳定律。2、等溫線【例1】如圖（a）和（b）所示，兩個圖線1、2分別代表一定質量的氣體的兩個等溫變化過程。請在圖（a）和（b）中分別判定哪一個等溫過程中的氣溫高，并說明理由（a）圖中1線溫度較高，因為質量相同情況下，pV乘積較大的溫度高（b）圖中1線溫度較高，因為質量相同情況下，壓強相同時體積較大的溫度

13、高。【例2】如圖中A、B兩點代表一定質量的氣體的兩個狀態(tài)，沿圖線從A到B的變化過程中，氣體的溫度如何變化從A到B，氣體溫度先升高，再降低。？【例3】1/V0pbacd如圖，各實線分別表示一定質量的理想氣體經(jīng)歷的不同狀態(tài)變化過程，其中氣體溫度增大的過程為C2013學年徐匯二模6（ ）（A）ab（B）ba（C）bc（D）bd3、玻意耳定律的應用自主活動 【思考題】下圖是家用殺蟲劑罐的內部構造和使用示意圖，請分析其工作原理。應用用玻意耳定律解題的步驟。搞清楚是否滿足溫度不變和氣體質量不變的條件。選擇兩個不同的狀態(tài)。分別寫出這兩個狀態(tài)的壓強和體積的值。運用公式P1V1=P2V2。運算過程中不一定要統(tǒng)一

14、用國際單位，只要方程兩邊使用的單位相同就可以了?！纠?】如圖所示，某種自動洗衣機進水時，與洗衣缸相連的細管中會封閉一定質量的空氣，通過壓力傳感器感知管中的空氣壓力，從而控制進水量。設溫度不變，洗衣缸內水位升高，則細管中被封閉的空氣（ B2010年廣東理綜15）（A）體積不變，壓強變?。˙）體積變小，壓強變大（C）體積不變，壓強變大（D）體積變小，壓強變小?！纠?】一個體積為V的沼氣泡從池塘底浮起,若水深為5m,沼氣泡從池底上升到水面時,它的體積將變?yōu)樵瓉淼亩嗌俦? (設水底和水面溫度相同,大氣壓強p0= 1.0105Pa,水的密度=1103kg/m3 ，g=10m/s2)【例7】如圖，氣缸放置

15、在水平平臺上，活塞質量為10kg，橫截面積50cm2，厚度1cm，氣缸全長21cm，氣缸質量20kg，大氣壓強為1105Pa，當溫度為7時，活塞封閉的氣柱長10cm，若將氣缸倒過來放置時，活塞下方的空氣能通過平臺上的缺口與大氣相通。g取10m/s2求：氣柱多長？ 【例8】如圖是一個氣壓式熱水瓶，通過按下頂部活塞，可使水從出水口流出。若出水口與瓶內水面的高度差為h，大氣壓強為p0，瓶內氣體的體積為V，則活塞下降時，至少要使瓶內氣體體積減少多少，才能有水流出出水口？ 課后作業(yè)1、如圖，一端開口、另一端封閉的玻璃管水平放置，管內用水銀柱封閉了一定量的氣體。按圖示方式緩慢旋轉玻璃管至豎直狀態(tài)，該氣體的

16、A2016年上海會考33（ ）（A）壓強增大，體積減?。˙）壓強減小，體積減?。–）壓強增大，體積增大（D）壓強減小，體積增大2、如圖，開口向下的玻璃管豎直插在水銀槽中，管內封閉了一定質量的氣體，管內液面高于水銀槽中液面。保持氣體溫度不變，緩慢地將玻璃管向下壓。能描述管內氣體狀態(tài)變化過程的3、【p-V圖，2008上?！咳鐖D所示的實線為汽缸內一定質量的氣體由狀態(tài)1到狀態(tài)2的變化曲線，則在整個過程中汽缸內氣體的溫度B2008年上海高考9（ ）（A）先增大后減?。˙）先減小后增大（C）單調變化（D）保持不變Odpcab1/V4、【p- EQ F(1,V) 圖】一定質量的氣體經(jīng)歷一系列狀態(tài)變化，其p-

17、1/V圖線如圖所示，變化順序由abcda，圖中ab線段延長線過坐標原點，cd線段與p軸垂直，da線段與1/V軸垂直。氣體在此狀態(tài)變化過程中A2011學年盧灣一模15（ ）（A）ab，壓強減小、溫度不變、體積增大（B）bc，壓強增大、溫度降低、體積減?。–）cd，壓強不變、溫度升高、體積減?。―）da，壓強減小、溫度升高、體積不變5、一根底端封閉的均勻玻璃管豎直放置，管的頂部有l(wèi)=15厘米長的一段水銀柱與管口相平，管內空氣長度L=35厘米，設大氣壓強為75厘米汞柱，求：（1）此時管內空氣柱壓強（2）將玻璃管緩慢轉過90成水平放置，保持氣體溫度不變，管內氣體長度為多少 ？6、（2004上海）如圖所

18、示，一端封閉、粗細均勻的薄壁玻璃管開口向下豎直插在裝有水銀的水銀槽內，管內封閉有一定質量的空氣，水銀槽的截面積上下相同，是玻璃管截面積的5倍。開始時管內空氣長度為6cm，管內外水銀面高度差為50cm。將玻璃管沿豎直方向緩慢上移（管口末離開槽中水銀），使管內外水銀面高度差變成60cm。（大氣壓相當于75cmHg），求0.1，0.02m：（1）此時管內空氣柱的長度；（2）水銀槽內水銀面下降的高度。7、 如圖所示，截面均勻的U形玻璃細管兩端都開口，玻璃管足夠長，管內有兩段水銀柱封閉著一段空氣柱，若氣柱溫度是270C時，空氣柱在U形管的左側，A、B兩點之間封閉著的空氣柱長為15cm，U形管底邊長CD=10cm，AC高為5cm。已知此時的大氣壓強為75cmHg。若保持氣體的溫度不變，從U形管左側管口處緩慢地再注入25cm長的水銀柱，則管內空氣柱長度為多少？某同學是這樣解的：對AB部分氣體，初態(tài)p1=100cmHg，V1=15Scm3，末態(tài)p2=125cmHg，V2=LScm3，則由玻意耳定律