2017年高中物理第二章固体、液体和气体第七讲气体实验定律(Ⅰ)教案粤教版选修3-3

1、第七讲 气体实验定律（I）目标定位1.理解一定质量的气体，在温度不变的情况下压强与体积的关系2 知道玻意耳定律的内容，表达式及适用条件 3 能运用玻意耳定律对有关问题进行分析、计算4 了解 p1V图象、p图象的物理意义V戸预习导学全梳理识记点拨_、探究气体规律的方法同时研究三个状态参量之间的变化关系比较困难，可以采用控制变量法，控制其中一个状态参量不变，研究其他状态参量的变化关系，然后确定三个状态参量的变化规律.二、 玻意耳定律1. 内容：一定质量的气体，在温度不变的情况下，压强与体积成反比 _L2. 公式：pV= C或piVi=P2V2.3. 条件：气体的质量一定，温度不变.三、 气体等温变

2、化的图象（即等温线）1.图象如图 1 所示：如图 2 所示，为同一气体在不同温度下的等温线，t1和t2哪一个大?pV图象2.特点:定质量的气体在温度不变时，由于压强与体积成反比，在pV图上等温线应为双曲线,1在PV图上等温线应为过原点的直线想一想答案t1大于t2.因为体积相同时，温度越高，压强越大3【解决学生疑难点】歹课堂讲义聾理解 5 化探究一、玻意耳定律的理解及应用1. 成立条件：(1)质量一定，温度不变(2) 温度不太低，压强不太大PiV22. 表达式：piV=P2V2或pV=常数或一P2Vi3. 应用玻意耳定律解题的一般步骤(i)确定研究对象，并判断是否满足玻意耳定律的条件确定初、末状

3、态及状态参量.(piV,P2VO(3) 根据玻意耳定律列方程求解.(注意统一单位)注意分析隐含条件，作出必要的判断和说明.【例 i 一种水下重物打捞方法的工作原理如图3.将一质量M= 3Xi03kg、体积V0= 0.5m3的重物捆绑在开口朝下的浮筒上.向浮筒内冲入一定质量的气体，开始时筒内液面到水面的距离hi= 40m,筒内气体体积Vi= in?.在拉力作用下浮筒缓慢上升，当筒内液面到水面的距离 为h2时，拉力减为零，此时气体体积为V2,随后浮筒和重物自动上浮.求V2和h2.已知大气压强po= ixi05Pa,水的密度p= ixi03kg/m3,重力加速度的大小g= i0 m/s2.不计水温变

4、 化，筒内气体质量不变且可视为理想气体，浮筒质量和筒壁厚度可忽略解析当F= 0 时，由平衡条件得Mg=pg(V0+V2)代入数据得V2= 2.5m3设筒内气体初态、末态的压强分别为pi=po+ pghimO13m52Pi、P2,由题意得L-_w一三-?- .-.4p2=po+ pgh25点的直线，由于气体的体积不能无穷大，所以靠近原点附近处应用虚线表示，该直线的斜率1k=p/(V)=pVT,即斜率越大，气体做等温变化的温度越高在此过程中筒内气体的温度和质量不变，由玻意耳定律得piVi=P2V2联立式代入数据得h2= 10m针对训练 粗细均匀的玻璃管，一端封闭，长为 12cm. 个人手持玻璃管开

5、口向下潜入水中,当潜到水下某深度时看到水进入玻璃管口2cm,求管口距液面的深度.(取水面上大气压强为po= 1.0 x105Pa,g取 10m/s2，池水中温度恒定)答案 2.02m解析以被封闭的一部分气体为研究对象，玻璃管下潜的过程中气体的状态变化可视为等温过程设潜入水下的深度为h,玻璃管的横截面积为S.气体的初末状态参量分别为:初状态：pi=po,Vi= 12S末状态：p2=po+pg(h 0.02) ,V= 10S由玻意耳定律piVi=P2V2,得p0+pg卡一=變,解得：h=2.02m.12S二、等温变化中pV图象和pJ图象的理解和应用1. 一定质量的气体，在pV图象中等温线是双曲线，

6、双曲线上的每一个点，均表示一定质量的气体在该温度下的一个状态，而且同一条等温线上每个点对应的p、V坐标的乘积都是相等的.一定质量的气体在不同温度下的等温线是不同的双曲线,pV乘积越大，温度越高,如图 4 所示：T2Ti.2.6一 一 _1 一 一【例 2 如图 6 所示，为一定质量的气体在不同温度下的两条pV图线，由图可知（）/0J图 6A.一定质量的气体在发生等温变化时，其压强与体积成正比1B.一定质量的气体在发生等温变化时，其pV图线的延长线是经过坐标原点的C.T1T2D.TIpi.再由玻意耳定律得piVi=p2Va,piliS=P212S,因为p2pi，所以12Pi，故有Ph2Ph,即倾

7、斜后管内 水银柱产生的压强比倾斜前小，故B C 正确.5.大气压强po= i.oxio5Pa.某容器的容积为 20L，装有压强为 20Xio5Pa 的理想气体，如果 保持气体温度不变，把容器的开关打开，待气体达到新的平衡时，13容器内剩下的气体质量与原来气体的质量之比为（）A.i : i9B.i : 20C.2 : 39D.i : 1814答案 B解析 由piVi=p2V2,得piVo=poVo+poV,因Vo= 20L，则V= 380L，即容器中剩余 20L 压强 为po的气体，而同样大气压下气体的总体积为400L，所以剩下气体的质量与原来质量之比等于同压下气体的体积之比，即400=20，B

8、 项正确1题组二pV图象（pV图象）6.如图 5 所示，ATB-C表示一定质量的某种气体状态变化的一个过程，则下列说法正确的是（）A.DTA是一个等温过程B.ATB是一个等温过程C.A与B的状态参量相同D.BTC体积减小，压强减小，温度不变答案A解析DTA是一个等温过程，A 对；A、B两状态温度不同，ATB是一个等容过程（体积不变）, B C错；B C是一个等温过程，V增大，p减小，D 错.7.如图 6 所示，是一定质量气体状态变化的pV图象，则下列说法正确的是（）A. 气体做的是等温变化B. 气体的压强从A至B一直减小C. 气体的体积从A到B一直增大D. 气体的三个状态参量一直都不变 答案

9、BCA 选项不正确；从AB图线可知气体从A状态变为B状态的过程中，压强p在逐渐减小，体积V在不断增大，则 B、C 选项正确；又该过程不是等解析定质量的气体的等温过程的pV图象即等温曲线是双曲线， 显然图中所示AB图线不是等温线，AB过程不是等温变化,图 515温过程，所以气体的三个状态参量一直都在变化，D 选项错误题组三综合应用8阿迪达斯从 1963 年开始制作高质量的世界杯比赛用球，2014 年巴西世界杯用球命名为“桑巴荣耀”，它是阿迪达斯足球史上最有科技含量的产品赛前要为足球充气，假设活塞式打气筒的容积为V0，足球容积为V,如果足球在打气前内部没有空气，那么打了n次后,足球内空气压强多大？

10、（已知大气压强为 3，假设打气过程空气温度不变）解析 将n次打入的气体等效成一次打入了nV）的气体，由玻意耳定律pV=pV得”nV0ponVO=pV,解得p=vpo.9.图 7 为一种减震垫，上面布满了圆柱状薄膜气泡，每个气泡内充满体积为V0,压强为po的气体当平板状物品平放在气泡上时，气泡被压缩.若气泡内气体可视为理想气体，其温度保持不变当体积压缩到V时气泡与物品接触面的面积为S.求此时每个气泡内气体对接触面处薄膜的压力答案VpoS解析设压力为F,压缩后气体压强为p.由pV）=pV和F=pS乂得F=VPoS.10.汽车未装载货物时，某个轮胎内气体的体积为V）,压强为po；装载货物后，该轮胎内气体的压强增加了 P,若轮胎内气体视为理想气体，其质量、温度在装载货物前后均不变，求装载货物前后此轮胎内气体体积的变化量答案ApVo体积减小了人Ap+po解析对轮胎内的气体：初状态：pi=po,V=乂答案nV0vpo圜拄形气泄图 716末状态：P2=po+Ap,V2= AV+V0由玻意耳定律得pV=pV2解得：AV=-A PV.Ap+po11.如图 8 所示，一定质量的某种理想气体被活塞封闭在可导热的气缸内，活塞相对于底部的高度为 h,可沿气缸无摩擦地滑动 取一小盒沙子缓慢地倒在活塞的上表面上.沙子倒完时，活塞下降了 -.再取相同质量的一小盒沙子缓慢地倒在活塞的上表面上外界大气的压强4