氣體的等溫變化課件-高二下學(xué)期物理人教版選擇性

第二章

氣體、固體和液體第2節(jié)氣體的等溫變化學(xué)習(xí)目標(biāo)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.學(xué)會通過實驗的方法研究問題，探究物理規(guī)律，學(xué)習(xí)用電子表格與圖像對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與分析，體驗科學(xué)探究過程。3.理解氣體等溫變化的p-V圖像的物理意義。4.學(xué)會用玻意耳定律計算有關(guān)的問題。核心素養(yǎng)呈現(xiàn)氣體的等溫變化物理觀念玻意耳定律科學(xué)思維p-V

圖像氣體壓強(qiáng)的計算科學(xué)探究探究氣體等溫變化的規(guī)律科學(xué)態(tài)度與責(zé)任應(yīng)用玻意耳定律解決實際問題新課引入在慶典活動中放飛的氣球，會飛到我們看不見的地方。隨著氣球的升空，大氣壓在減小，溫度在降低，氣球在膨脹......看來，一定質(zhì)量的氣體的壓強(qiáng)、體積和溫度三個狀態(tài)參量之間是有聯(lián)系的。那么，它們會有怎樣的聯(lián)系呢？我們首先研究一種特殊的情況：一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的條件下，其壓強(qiáng)與體積變化時的關(guān)系。這個過程叫做等溫變化。實驗：探究氣體等溫變化的規(guī)律一、實驗思路⑵保證溫度不發(fā)生明顯的變化。①讓空氣柱的體積變化不要太快②不能用手觸摸玻璃管，環(huán)境恒溫1、選定一個熱力學(xué)系統(tǒng)：注射器內(nèi)一定質(zhì)量的氣體。2、實驗要求：⑴保證氣體質(zhì)量一定——不漏氣。①柱塞上涂上潤滑油（凡士林）②注射器下端的開口有橡膠套實驗：探究氣體等溫變化的規(guī)律二、物理量的測量：需要測量空氣柱的體積V

和空氣柱的壓強(qiáng)p壓強(qiáng)

p：從壓力表讀取。體積V：因為橫截面積S一定，以空氣柱的長度l

代表氣體的體積。三、進(jìn)行實驗s://qr03/FBYI6G實驗：探究氣體等溫變化的規(guī)律s://qr03/FBYI6G四、數(shù)據(jù)分析溫度不變時壓強(qiáng)與體積的關(guān)系玻意耳定律：英國物理學(xué)家玻意耳和法國物理學(xué)家馬略特各自通過實驗發(fā)現(xiàn)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跟體積V成反比2、表達(dá)式相當(dāng)于大氣壓幾倍的壓強(qiáng)都可以算作“壓強(qiáng)不太大”，零下幾十?dāng)z氏度的溫度也可以算作“溫度不太低”。其中P1，V1和P2，V2分別表示氣體在1，2兩個狀態(tài)下的壓強(qiáng)和體積研究對象：一定質(zhì)量的氣體適用條件：溫度保持恒定適用范圍（對于實際氣體）：溫度不太低（與室溫相比），壓強(qiáng)不太大（與大氣壓相比）氣體的等溫變化規(guī)律3、等溫線（p-V圖）p-V圖像的形狀為雙曲線的一支。它描述的是溫度不變時的p-V關(guān)系，稱為等溫線。T1T2面積：S=pV=CVp0等溫線氣體體積一定時，分子的數(shù)密度一定；溫度越高，分子無規(guī)則運(yùn)動越劇烈，氣體壓強(qiáng)越大。所以T1<T2

。對一定質(zhì)量的某種氣體，溫度不變，C不變；溫度越高，C越大。氣體的等溫變化規(guī)律氣體的等溫變化規(guī)律

（1）斜率越大，pV乘積越大，溫度越高。（2）一定質(zhì)量氣體，不同溫度下的等溫線是不同的。T1T2斜率：K=p/(1/V)=pV=C等溫線T1<T2p0氣體體積一定時，分子的數(shù)密度一定；溫度越高，分子無規(guī)則運(yùn)動越劇烈，氣體壓強(qiáng)越大。所以T1<T2

。

典例剖析【例1】

某同學(xué)用如圖所示裝置探究氣體等溫變化的規(guī)律。(1)在實驗中,下列操作不必需的是

。A.用橡膠套密封注射器的下端B.用游標(biāo)卡尺測量柱塞的直徑C.讀取壓力表上顯示的壓強(qiáng)D.讀取刻度尺上顯示的空氣柱長度(2)實驗裝置用鐵架臺固定,而不是用手握住玻璃管(或注射器),并且在實驗中要緩慢推動活塞,這些要求的目的是

。(3)下列圖像中,最能直觀反映氣體等溫變化的規(guī)律的是

。

學(xué)以致用1.(2022·廣東東莞高二期末)如圖甲所示,用氣體壓強(qiáng)傳感器探究氣體等溫變化的規(guī)律,操作步驟如下:甲①在注射器內(nèi)用活塞封閉一定質(zhì)量的氣體,將注射器、壓強(qiáng)傳感器、數(shù)據(jù)采集器和計算機(jī)逐一連接起來;②緩慢移動活塞至某一位置,待示數(shù)穩(wěn)定后,記錄此時注射器內(nèi)封閉氣體的體積V1和由計算機(jī)顯示的氣體壓強(qiáng)值p1;③重復(fù)上述步驟②,多次測量并記錄;④根據(jù)記錄的數(shù)據(jù),作出相應(yīng)圖像,分析得出結(jié)論。(1)在本實驗操作的過程中,需要保持不變的量是氣體的

和

。為了保持上述兩個物理量不變,下列措施正確的是

。

A.實驗前檢查實驗裝置,保證氣密性良好B.不要用手直接握在注射器上C.實驗前注射器內(nèi)要吸入盡量多的空氣學(xué)以致用(2)根據(jù)記錄的實驗數(shù)據(jù),作出了如圖乙所示的p-V圖像。對圖線進(jìn)行分析,如果在誤差允許范圍內(nèi),p1、p2、V1、V2之間滿足關(guān)系式

,就說明一定質(zhì)量的氣體在溫度不變時,其壓強(qiáng)與體積成反比。

乙(3)在不同溫度環(huán)境下,另一位同學(xué)重復(fù)了上述實驗,實驗操作和數(shù)據(jù)處理均正確。環(huán)境溫度分別為T1、T2,且T1>T2。下列四幅圖能大致反映相關(guān)物理量之間關(guān)系的是

。

典例剖析【例2】

某小組利用如圖裝置進(jìn)行“探究氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系”的實驗。如圖所示,帶刻度的注射器內(nèi)封閉了一定質(zhì)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(nèi)部和外部氣體壓強(qiáng)的差Δp。在多次改變體積后,得到如下數(shù)據(jù)。(1)每次氣體的狀態(tài)調(diào)整后,都要等一會兒再記錄數(shù)據(jù),這是為了

。

(3)根據(jù)你在(2)中作出的圖像,圖像與Δp軸的交點縱坐標(biāo)為

,物理含義是

。

學(xué)以致用2.(2022·黑龍江雙鴨山一中高二期末)某實驗小組用如圖甲所示實驗裝置來探究一定質(zhì)量的氣體發(fā)生等溫變化所遵循的規(guī)律。甲乙丙(1)實驗時,為判斷氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系,

(選填“需要”或“不需要”)測出空氣柱的橫截面積。

(2)實驗中空氣柱體積變化緩慢,可認(rèn)為

保持不變。為了直觀地判斷壓強(qiáng)p與體積V的數(shù)量關(guān)系,應(yīng)作出

(選填“p-V”或“p-”)圖像。

(3)他們進(jìn)行了兩次實驗,得到的p-V圖像如圖乙所示,由圖乙可知兩次實驗氣體的溫度大小關(guān)系為T1

(選填“<”“=”或“>”)T2。

(4)另一小組根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出的V-圖像如圖丙所示,若他們的實驗操作無誤,造成圖線不過原點的原因可能是

。

典例剖析【例3】

(2022·陜西富平藍(lán)光中學(xué)高二期末)如圖甲所示,用一個帶有刻度的注射器及DIS實驗系統(tǒng)來探究氣體的壓強(qiáng)與體積的關(guān)系。甲乙(1)完成本實驗的基本要求是

(選填選項前的字母)。A.在等溫條件下操作B.封閉氣體的容器密封良好C.必須弄清所封閉氣體的質(zhì)量D.氣體的壓強(qiáng)和體積必須用國際單位(2)小明同學(xué)在做本實驗時,緩慢推動活塞,使注射器內(nèi)空氣柱體積減小,且pV(×105Pa·mL)數(shù)值越來越小,造成這一現(xiàn)象的原因可能是

(選填選項前的字母)。

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)境溫度升高了C.實驗時外界大氣壓強(qiáng)發(fā)生了變化D.實驗時注射器的空氣向外發(fā)生了泄漏(3)小亮同學(xué)實驗數(shù)據(jù)用圖像處理,但如圖乙所示的V-圖線不過原點,則造成這一現(xiàn)象的原因可能是

。

學(xué)以致用3.(2022·湖北武漢高二期末)如圖甲所示,用氣體壓強(qiáng)傳感器探究氣體等溫變化的規(guī)律,操作步驟如下:甲乙①把注射器活塞推至注射器中間某一位置,將注射器與壓強(qiáng)傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計算機(jī)逐一連接;②移動活塞,記錄注射器的刻度值V,同時記錄對應(yīng)的由計算機(jī)顯示的氣體壓強(qiáng)值p;③重復(fù)上述步驟②,多次測量;就說明氣體的體積跟壓強(qiáng)的倒數(shù)成正比,即體積與壓強(qiáng)成反比。(2)若實驗操作規(guī)范正確,則圖乙中V0代表

。

1.(2022·江蘇鎮(zhèn)江高二期末)在“用DIS研究溫度不變時氣體的壓強(qiáng)跟體積的關(guān)系”的實驗時,緩慢推動活塞,注射器內(nèi)空氣體積逐漸減小,多次測量得到注射器內(nèi)氣體壓強(qiáng)p、體積V變化的p-V圖像,如圖所示(其中實線是實驗所得圖線,虛線為一條雙曲線,實驗過程中環(huán)境溫度保持不變),發(fā)現(xiàn)該圖線與玻意耳定律明顯不合,造成這一現(xiàn)象的原因可能是(

)A.實驗時用手握住注射器B.實驗時迅速推動活塞C.注射器沒有保持水平D.推動活塞過程中有氣體泄漏D隨堂訓(xùn)練2.(2022·黑龍江賓縣第二中學(xué)高二期末)用圖甲所示裝置探究氣體等溫變化的規(guī)律。甲乙丙隨堂訓(xùn)練(1)關(guān)于該實驗,下列說法正確的是

。

A.為保證封閉氣體的氣密性,應(yīng)在柱塞與注射器壁間涂上潤滑油B.應(yīng)快速推拉柱塞C.為方便推拉柱塞,應(yīng)用手握注射器再推拉柱塞D.注射器旁的刻度尺只要刻度分布均勻即可,可以不標(biāo)注單位隨堂訓(xùn)練(2)測得多組空氣柱的壓強(qiáng)p和體積V的數(shù)據(jù)后,為直觀反映壓強(qiáng)與體積之間的關(guān)系,以p為縱坐標(biāo),以

為橫坐標(biāo)在坐標(biāo)系中描點作圖。小明所在的小組壓縮氣體時漏氣,則用上述方法作出的圖像應(yīng)為圖乙中的

(選填“①”或“②”)。

(3)為更準(zhǔn)確地測出氣體的壓強(qiáng),小華用壓強(qiáng)傳感器和注射器相連,得到某次實驗的p-V圖像如圖丙所示,究其原因,是溫度發(fā)生了怎樣的變化

。

A.一直下降 B.先上升后下降C.先下降后上升 D.一直上升

答案:(1)AD

(2)②

(3)B3.(2022·北京海淀高二期末)實驗小組采用如圖所示的裝置探究氣體等溫變化的規(guī)律。他們將注射器、壓強(qiáng)傳感器、數(shù)據(jù)采集器和計算機(jī)逐一連接,在注射器內(nèi)用活塞封閉一定質(zhì)量的氣體。實驗中由注射器的刻度可以讀出氣體的體積V,計算機(jī)屏幕上可以顯示由壓強(qiáng)傳感器測得的壓強(qiáng)p,從而獲得氣體不同體積時的壓強(qiáng)數(shù)值。根據(jù)獲得的數(shù)據(jù),作出相應(yīng)圖像,分析得出結(jié)論。隨堂訓(xùn)練(1)關(guān)于本實驗的基本要求,下列說法正確的是

(選填選項前的字母)。

A.移動活塞時應(yīng)緩慢一些B.封閉氣體的注射器應(yīng)密封良好C.必須測出注射器內(nèi)封閉氣體的質(zhì)量(2)為了能夠最直觀地判斷出氣體的壓強(qiáng)p與其體積V是否成反比,應(yīng)作出

(選填“p-V”或“p-

”)圖像。對圖線進(jìn)行分析,如果在誤差允許范圍內(nèi)該圖線是一條

,就說明在

和

一定時,氣體的壓強(qiáng)與其體積成反比。

(3)實驗小組僅在改變環(huán)境溫度的條件下重復(fù)了上述實驗,并且實驗操作和數(shù)據(jù)處理均正確,得到的兩條等溫線如圖所示,請你判斷兩條等溫線對應(yīng)的環(huán)境溫度T1和T2的高低。隨堂訓(xùn)練4.(2022·廣東中山華僑中學(xué)高二期末)在“探究氣體等溫變化的規(guī)律”的實驗中,某研究小組采用如圖所示裝置進(jìn)行探究,用一個帶兩根細(xì)管的橡皮塞塞緊燒瓶的瓶口,壓強(qiáng)傳感器通過其中一根不帶閥門的細(xì)管連通燒瓶中的空氣,另一根帶閥門的細(xì)管連通注射器,開始時閥門處于關(guān)閉狀態(tài),注射器針筒的最大刻度線到閥門之間充滿了水。根據(jù)圖示連接好實驗器材,運(yùn)行DIS軟件進(jìn)入實驗界面,點擊“開始記錄”后:隨堂訓(xùn)練①打開閥門,推動注射器活塞向燒瓶內(nèi)注入適量的水,關(guān)閉閥門;②待溫度與外界相等時,