物理 气体压强和体积的关系 导学案

1、6.5气体的压强与体积的关系（一）学生实验：用DIS研究在温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系 学习目标1、知道实验目的和器材；2、会操作使封闭气体进行等温变化；3、会测量并记录封闭气体的压强和体积；4、能根据实验数据得到P-V图像、P1/V图像；5、认识把实验数据的P-V图像转化P1/V图像的处理方法；6、能得出实验结论。 重点和难点： 重点：会操作使封闭气体进行等温变化；认识把实验数据的P-V图像转化P1/V图像的处理方法；难点：认识把实验数据的P-V图像转化P1/V图像的处理方法。课前热身1、本实验所采用的实验方法是什么？2、如何保证研究的气体质量不变，如何保持气体温度保持不变？3

2、、用什么器材测量气体的压强、体积。 内容框架 实验指要1、实验目的探究一定质量的气体在温度不变条件下的压强与体积间关系。2、主要器材：注射器、DIS（压强传感器、数据采集器、计算机等）。3、注意事项：（1）本实验应用物理实验中常用的控制变量法探究在气体质量和温度不变的情况下（即等温过程），气体的压强和体积的关系。（2）为保持等温变化，实验过程中不要用手握住注射器有气体的部位。同时，改变体积过程应缓慢，以免影响密闭气体的温度。为保证气体密闭，应在活塞与注射器壁间涂上润滑油，注射器内外气体的压强差不宜过大。（3）实验中所用的压强传感器精度较高，而气体体积是直接在注射器上读出的，其误差会直接影响实验

3、结果。（4）在等温过程中，气体的压强和体积的关系在p-V图象中呈现为双曲线。处理实验数据时，要通过变换，即画p一 EQ F(1,V) 图象，把双曲线变为直线，说明p和V成反比。这是科学研究中常用的数据处理的方法，因为一次函数反映的物理规律比较直接，容易得出相关的对实验研究有用的参数。4、实验方案设计我们知道一定质量的气体在温度不变的情况下，如果气体的体积发生变化，那么气体的压强便会随之发生变化请同学们猜想一下它们间可能会是怎样的变化？并画出函数图像。_。供参考的实验步骤如下：（1）实验装置如图所示，将压强传感器与数据采集器相连。（2）开启电源，运行DIS应用软件，点击实验条目中的“研究温度不变

4、时，一定质量气体的压强与体积的关系”，软件界面如图所示：（3）点击“开始记录”，观察压强传感器所测得的大气压强值。（4）将注射器的活塞置于初始位置（如11cm处），并与压强传感器探测口连接。（5）在数据表格中输入活塞初始位置所对应的气体体积值。点击“记录数据”，记录此刻针筒中密闭气体的压强值。（6）连续改变注射器活塞的位置使气体体积发生变化，将变化后的体积值输入到表格中，同时记录该体积所对应的压强值，获得多组压强数据。（7）点击“p-V绘图”，计算机根据数据点绘出“压强-体积”关系图线。（8）点击“p- EQ F(1,V) 绘图”，计算机绘出“压强-体积的倒数”关系图线。5、实验结论（1）从压

5、强和体积的乘积值可得出什么结论？_。（2）从两条图线可总结出压强和体积是什么关系？_。（3）在图中画出p- EQ F(1,V) 图，并分析结论。_。6问题讨论（1）为什么各组同学实验的pV值不完全相同？在实验中，推拉活塞需要注意什么？（2）实验结果发现p- EQ F(1,V) 的图线未通过原点，如图所示，产生该误差的主要原因是什么？ 课后作业在“研究温度不变时气体的压强跟体积的关系”的实验中，对气体的初状态和末状态的测量和计算都正确无误。结果末状态的pV值与初状态的p0V0值明显不等。造成这一结果的可能原因是在实验过程中ACD（ ）（A）气体温度发生变化 （B）气体与外界间有热交换（C）有气体

6、泄漏 （D）体积改变得太迅速某同学用同一个注射器做了两次“研究温度不变时气体的压强跟体积的关系”的实验，操作完全正确。根据实验数据却在pV图上画出了两条不同双曲线。造成这种情况的可能原因是AB（ ）（A）两次实验中空气质量不同（B）两次实验中温度不同（C）两次实验中保持空气质量、温度相同，但所取的气体压的数据不同（D）两次实验中保持空气质量、温度相同，但所取的气体体的数据不同某同学做“研究温度不变时气体的压强跟体积的关系”实验时，将注射器竖直放置，测得的数据如下表所示。发现第5组数据中的pV乘积值有较大偏差。如果读数和计算无误，那么造成此偏差的原因可能是 或 温度升高，漏入气体（4分，每格2分

7、只答温度变化，漏气各得1分）。实验次序12345p（105Pa）1.211.060.930.800.66V（ml）33.237.843.850.469.2pV（105Paml）40.240.140.740.345.7有同学在做“研究温度不变时气体的压强跟体积的关系”实验时，用连接计算机的压强传感器直接测得注射器内气体的压强值，缓慢推动活塞，使注射器内空气柱从初始体积20.0 ml变为12.0 ml，实验共测了五次，每次体积值直接从注射器的刻度上读各并输入计算机，同时由压强传感器测得对应体积的压强值，实验完成后，计算机屏幕上立刻显示出如下表中所示的实验结果（1）D（2）在注射器活塞上涂上润滑油增

8、加密封性。序号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）仔细观察不难发现，pV（105 Paml）一栏中的数值越来越小，造成这一现象的可能原因是（）（A）实验时注射器活塞与筒壁间的摩擦力不断增大（B）实验时环境温度增大了（C）实验时外界大气压强发生了变化（D）实验时注射器内的空气向外发生了泄漏（2）根据你在（1）中的选择，说明为了减小误差，应采取的措施是： 。如图所示，用一个带有刻度的注射器及DIS来探究一定

9、质量气体的压强和体积关系。（1）所研究的对象是_；它的体积可用_直接读出，它的压强是由_得到（1）封闭在注射器内的气体，注射器，压强传感器，数据采集器（2）图略，应为双曲线（3）C（4）乙。（2）下表表格中记录了实验中5组数据，根据这些数据在图中作出p-V图线。实验次数压强（kPa）体积（cm3）1101.5202107.5183123.5164139.0145161.512 （3）实验过程中，下列哪些操作是错误的？（A）推拉活塞时，动作要慢。（B）推拉活塞时，手不能握住注射器筒有气体的部位。（C）压强传感器与注射器之间的软管脱落后，应立即重新接上，继续实验并记录数据。（D）活塞与针筒之间要保

10、持润滑又不漏气。（4）在做“研究温度不变时气体的压强跟体积的关系”的实验中，如果用实验所得数据在图所示的p- EQ F(1,V) 图象中标出，可得图中_线。 能力挑战1. 某小组利用如下装置研究“一定质量气体温度不变时，压强与体积的关系保持内部气体温度不变，1105，大气压强的负值p0”。p/105pa00.110.250.430.67V/mL109876如图所示，带刻度的注射器内封闭了一定质量的气体，推动活塞可以改变气体体积V。实验所用气压计较特殊，测量的是注射器内部和外部气体压强的差p。在多次改变体积后，得到如下数据：p/105pa/mL100.5-0.5-10.1（1）每次气体的状态调整

11、后，都要等一会儿再记录数据，为什么？（2）作出p EQ F(1,V) 图象。（3）根据你在（2）中作出的图象，图象与p轴的交点纵坐标为 ，物理含义是 。6.6气体的压强与体积的关系（二） 玻意耳定律 学习目标1、知道玻意耳定律的内容及其满足条件；2、理解等温过程的微观解释。3、理解气体等温过程的P-V图像的物理意义；4、能用玻意耳定律进行相关计算； 重点和难点： 重点：知道玻意耳定律的内容及其满足条件；理解气体等温过程的P-V图像的物理意义；难点：掌握玻意耳定律，并能用它解决实际问题。课前热身1、玻意耳定律的适用条件？2、如何用分子动理论来解释玻意耳定律的微观机制？3、举例说明玻意耳定律在实际

12、生活中的应用。 内容框架 课堂演练1、体积变化导致压强变化的微观机制【例1】试从分子动理论的角度解释从分子动理论的角度来说，气体的压强是大量气体分子频繁碰撞器壁的结果。当一定质量的气体体积减小时，单位时间内撞击单位面积的分子数增加，从而导致单位面积上受到的作用力增大，这样气体的压强就会变大。玻意耳定律。2、等温线【例1】如图（a）和（b）所示，两个图线1、2分别代表一定质量的气体的两个等温变化过程。请在图（a）和（b）中分别判定哪一个等温过程中的气温高，并说明理由（a）图中1线温度较高，因为质量相同情况下，pV乘积较大的温度高（b）图中1线温度较高，因为质量相同情况下，压强相同时体积较大的温度

13、高。【例2】如图中A、B两点代表一定质量的气体的两个状态，沿图线从A到B的变化过程中，气体的温度如何变化从A到B，气体温度先升高，再降低。？【例3】1/V0pbacd如图，各实线分别表示一定质量的理想气体经历的不同状态变化过程，其中气体温度增大的过程为C2013学年徐汇二模6（ ）（A）ab（B）ba（C）bc（D）bd3、玻意耳定律的应用自主活动 【思考题】下图是家用杀虫剂罐的内部构造和使用示意图，请分析其工作原理。应用用玻意耳定律解题的步骤。搞清楚是否满足温度不变和气体质量不变的条件。选择两个不同的状态。分别写出这两个状态的压强和体积的值。运用公式P1V1=P2V2。运算过程中不一定要统一

14、用国际单位，只要方程两边使用的单位相同就可以了。【例5】如图所示，某种自动洗衣机进水时，与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气，通过压力传感器感知管中的空气压力，从而控制进水量。设温度不变，洗衣缸内水位升高，则细管中被封闭的空气（ B2010年广东理综15）（A）体积不变，压强变小（B）体积变小，压强变大（C）体积不变，压强变大（D）体积变小，压强变小。【例6】一个体积为V的沼气泡从池塘底浮起,若水深为5m,沼气泡从池底上升到水面时,它的体积将变为原来的多少倍? (设水底和水面温度相同,大气压强p0= 1.0105Pa,水的密度=1103kg/m3 ，g=10m/s2)【例7】如图，气缸放置

15、在水平平台上，活塞质量为10kg，横截面积50cm2，厚度1cm，气缸全长21cm，气缸质量20kg，大气压强为1105Pa，当温度为7时，活塞封闭的气柱长10cm，若将气缸倒过来放置时，活塞下方的空气能通过平台上的缺口与大气相通。g取10m/s2求：气柱多长？ 【例8】如图是一个气压式热水瓶，通过按下顶部活塞，可使水从出水口流出。若出水口与瓶内水面的高度差为h，大气压强为p0，瓶内气体的体积为V，则活塞下降时，至少要使瓶内气体体积减少多少，才能有水流出出水口？ 课后作业1、如图，一端开口、另一端封闭的玻璃管水平放置，管内用水银柱封闭了一定量的气体。按图示方式缓慢旋转玻璃管至竖直状态，该气体的

16、A2016年上海会考33（ ）（A）压强增大，体积减小（B）压强减小，体积减小（C）压强增大，体积增大（D）压强减小，体积增大2、如图，开口向下的玻璃管竖直插在水银槽中，管内封闭了一定质量的气体，管内液面高于水银槽中液面。保持气体温度不变，缓慢地将玻璃管向下压。能描述管内气体状态变化过程的3、【p-V图，2008上海】如图所示的实线为汽缸内一定质量的气体由状态1到状态2的变化曲线，则在整个过程中汽缸内气体的温度B2008年上海高考9（ ）（A）先增大后减小（B）先减小后增大（C）单调变化（D）保持不变Odpcab1/V4、【p- EQ F(1,V) 图】一定质量的气体经历一系列状态变化，其p-

17、1/V图线如图所示，变化顺序由abcda，图中ab线段延长线过坐标原点，cd线段与p轴垂直，da线段与1/V轴垂直。气体在此状态变化过程中A2011学年卢湾一模15（ ）（A）ab，压强减小、温度不变、体积增大（B）bc，压强增大、温度降低、体积减小（C）cd，压强不变、温度升高、体积减小（D）da，压强减小、温度升高、体积不变5、一根底端封闭的均匀玻璃管竖直放置，管的顶部有l=15厘米长的一段水银柱与管口相平，管内空气长度L=35厘米，设大气压强为75厘米汞柱，求：（1）此时管内空气柱压强（2）将玻璃管缓慢转过90成水平放置，保持气体温度不变，管内气体长度为多少 ？6、（2004上海）如图所

18、示，一端封闭、粗细均匀的薄壁玻璃管开口向下竖直插在装有水银的水银槽内，管内封闭有一定质量的空气，水银槽的截面积上下相同，是玻璃管截面积的5倍。开始时管内空气长度为6cm，管内外水银面高度差为50cm。将玻璃管沿竖直方向缓慢上移（管口末离开槽中水银），使管内外水银面高度差变成60cm。（大气压相当于75cmHg），求0.1，0.02m：（1）此时管内空气柱的长度；（2）水银槽内水银面下降的高度。7、 如图所示，截面均匀的U形玻璃细管两端都开口，玻璃管足够长，管内有两段水银柱封闭着一段空气柱，若气柱温度是270C时，空气柱在U形管的左侧，A、B两点之间封闭着的空气柱长为15cm，U形管底边长CD=10cm，AC高为5cm。已知此时的大气压强为75cmHg。若保持气体的温度不变，从U形管左侧管口处缓慢地再注入25cm长的水银柱，则管内空气柱长度为多少？某同学是这样解的：对AB部分气体，初态p1=100cmHg，V1=15Scm3，末态p2=125cmHg，V2=LScm3，则由玻意耳定律