物理（人教版選修33）課件第8章第1節(jié)氣體的等溫變化

第八章氣體第一節(jié)氣體的等溫變化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(huì)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(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，體驗(yàn)科學(xué)探究過程．3．通過對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析與評(píng)估，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度與實(shí)事求是的科學(xué)精神．4．在實(shí)驗(yàn)探究過程中，培養(yǎng)學(xué)生相互協(xié)作的精神．一、氣體的等溫變化1．氣體的狀態(tài)參量：研究氣體的性質(zhì)時(shí)，常用氣體的_______、體積和溫度來(lái)描述氣體的狀態(tài)．2．等溫變化：一定質(zhì)量的氣體，在_______不變的條件下其壓強(qiáng)與體積變化的關(guān)系，叫做氣體的等溫變化．壓強(qiáng)溫度二、玻意耳定律1．內(nèi)容：_____________的某種氣體，在______不變的情況下，壓強(qiáng)與體積成_______.2．公式：pV＝_______或_______________.3．條件：氣體的_______一定，_______不變．一定質(zhì)量溫度反比常量p1V1＝p2V2質(zhì)量溫度雙曲線

一、氣體壓強(qiáng)的計(jì)算1．容器靜止或勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)氣體壓強(qiáng)的求法(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，如圖中，同一液面C、D處壓強(qiáng)相等pA＝p0＋ph.(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(duì)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，上圖中粗細(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(pA＋ph0)S＝(p0＋ph＋ph0)S，即pA＝p0＋ph.(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(duì)象進(jìn)行受力分析，由F合＝0列式求氣體壓強(qiáng)．2．加速狀態(tài)下氣體壓強(qiáng)的求法(1)對(duì)于處在加速運(yùn)動(dòng)的容器中的氣體，無(wú)論是被活塞還是液柱密封，都要把活塞或液柱作為研究對(duì)象，進(jìn)行受力分析，畫出分析圖示．(2)根據(jù)牛頓第二定律列出方程．(3)結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)解方程，求出封閉氣體的壓強(qiáng)．(4)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行討論，得出結(jié)論． (1)當(dāng)系統(tǒng)加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，選封閉氣體的物體如液柱、汽缸或活塞等為研究對(duì)象，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)．(2)壓強(qiáng)關(guān)系的實(shí)質(zhì)反映了力的關(guān)系，力的關(guān)系由物體的狀態(tài)來(lái)決定．

二、玻意耳定律1．等溫變化：氣體在溫度不變的情況下發(fā)生的狀態(tài)變化．2．玻意耳定律：一定質(zhì)量的某種氣體在溫度不變的情況下，壓強(qiáng)跟體積成反比，即pV＝C(常量)或p1V1＝p2V2.3．利用玻意耳定律分析問題的基本思路(1)明確研究對(duì)象為一定質(zhì)量的氣體；(2)分析過程是否等溫；(3)寫出變化前后的p和V的值或表達(dá)式；(4)確定變化前后p和V分別用同一單位；(5)根據(jù)p1V1＝p2V2列方程求解．三、兩種等溫變化圖象

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(zhǎng)為10cm，水銀柱b兩個(gè)液面間的高度差為5cm，大氣壓強(qiáng)為75cmHg，求空氣柱A、B產(chǎn)生的壓強(qiáng)．一、氣體壓強(qiáng)的計(jì)算解析：設(shè)氣柱A、B產(chǎn)生的壓強(qiáng)分別為pA、pB，管橫截面積為S，取a水銀柱為研究對(duì)象(如圖甲)，得pAS＋mag＝p0S，而paS＝ρgh1S＝mag，故pAS＋paS＝p0S所以pA＝p0－pa＝75cmHg－10cmHg＝65cmHg取水銀柱b為研究對(duì)象(如圖乙)，同理可得pBS＋pbS＝pAS所以pB＝pA－pb＝65cmHg－5cmHg＝60cmHg.答案：65cmHg

60cmHg (1)液體產(chǎn)生的壓強(qiáng)p可以用cmHg(或mmHg)表示，也可以用國(guó)際單位表示，此時(shí)p＝ρgh，解題時(shí)要把握好不同單位的換算．(2)計(jì)算一端開口的氣體壓強(qiáng)時(shí)，一般從開口處開始計(jì)算，并利用大氣壓強(qiáng)求解．1.如圖所示，水銀柱高度均為h＝10cm，大氣壓強(qiáng)為p0＝760mmHg，則各封閉段氣體的壓強(qiáng)p1＝______；p2＝______；p3＝______；p4＝______；p5＝______；p6＝______.解析：p1＝p0＋h＝(760＋100)mmHg＝860mmHg；p2＝p0－h(huán)＝(760－100)mmHg＝660mmHg；p3＝p0＋h＝(760＋100)mmHg＝860mmHg；p4＝p0＋2h＝(760＋200)mmHg＝960mmHg；p5＝p0－h(huán)＝(760－100)mmHg＝660mmHg；p6＝p5＋h＝(660＋100)mmHg＝760mmHg.答案：860mmHg

660mmHg

860mmHg

960mmHg

660mmHg

760mmHg如圖所示，在一根一端封閉且粗細(xì)均勻的長(zhǎng)玻璃管中，用長(zhǎng)為h＝10cm的水銀柱將管內(nèi)一部分空氣密封，當(dāng)管開口向上豎直放置時(shí)，管內(nèi)空氣柱的長(zhǎng)度L1＝0.3m；若溫度保持不變，玻璃管開口向下放置，水銀沒有溢出．待水銀柱穩(wěn)定后，空氣柱的長(zhǎng)度L2為多少米？(大氣壓強(qiáng)p0＝76cmHg)二、玻意耳定律的應(yīng)用思路點(diǎn)撥：封閉氣體做等溫度化，求出初末狀態(tài)的壓強(qiáng)，根據(jù)玻意耳定律即可解題．解析：以管內(nèi)封閉的氣體為研究對(duì)象．玻璃管開口向上時(shí)，管內(nèi)的壓強(qiáng)p1＝p0＋h，氣體的體積V1＝L1S(S為玻璃管的橫截面積)．當(dāng)玻璃管開口向下時(shí)，管內(nèi)的壓強(qiáng)p2＝p0－h(huán)，這時(shí)氣體的體積V2＝L2S.答案：0.39m

用玻意耳定律解題，尋找初、末狀態(tài)的狀態(tài)參量p、V是解題的關(guān)鍵，特別是壓強(qiáng)的確定．在解題時(shí)，物理量的單位只要統(tǒng)一即可．2.粗細(xì)均勻的玻璃管一端封閉，長(zhǎng)為12cm.一個(gè)人手持玻璃管開口向下潛入水中，當(dāng)潛到水下某深度時(shí)看到水進(jìn)入玻璃管口2cm，求人潛入水中的深度．(取水面上大氣壓強(qiáng)為p0＝1.0×105Pa，g取10m/s2)解析：取玻璃管中的氣體為研究對(duì)象：初狀態(tài)：p1＝p0＝1×105PaV1＝12·S末狀態(tài)：p2＝(1×105＋ρgh)PaV2＝10·S由玻意耳定律得p1V1＝p2V2代入數(shù)據(jù)解得：h＝2m.答案：h＝2m

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T1＞T2D．由圖可知T1＜T2

三、等溫圖象的應(yīng)用思路點(diǎn)撥：等溫線的特點(diǎn)及靈活應(yīng)用是解決圖象問題的關(guān)鍵．解析：根據(jù)等溫圖線的物理意義可知A、B項(xiàng)都對(duì)，氣體的