高二 粤教版 物理选择性必修三第二章《第一节 气体实验定律（Ⅰ）》课件

高二—粤教版—物理选择性必修三第二章第一节

气体实验定律（Ⅰ）一、物理与生活

一定质量的气体，其温度、体积和压强三个量之间存在某种关系。在探究三个量之间的变化关系，实验中常采用

法。压瘪乒乓球在热水中复原打气筒给足球打气控制变量观察与思考

实验装置如图所示将两个注射器用橡胶管密封相连。先将小注射器活塞位置固定，然后向内推动或者向外拉动大注射器活塞使之移动一段距离，再松开小注射器活塞，观察小注射器活塞位置变化情况，能发现什么变化规律?观察与思考现象：松开小注射器活塞，发现小注射器活塞向

（左/右）移动；

这是什么原因呢

？说明：压缩大注射器活塞时，气体体积减少，压强

。右F增大F内=pSF外=p0Sp0<p观察与思考现象：松开小注射器活塞，发现小注射器活塞向

（左/右）移动；

这是什么原因？说明：拉动大注射器活塞时，气体体积增大，压强

。左减少FF内=pSF外=p0Sp0>p观察与思考

实验发现：注射器内空气柱的体积越小，压强越大，其体积越大，压强就越小。那么，一定质量的气体温度不变时，其压强与体积是否成反比关系呢？

猜想：一定质量的气体温度不变的情况下，体积与压强成反比。二、实验探究

实验探究：一定质量的气体温度不变的情况下，体积与压强之间的关系一定质量的气体，温度不变时，体积与压强成反比。2.实验器材及原理图实验原理图数据采集器压强传感器注射器计算机1.猜想：3.实验步骤实验装置图四、实验数据处理等温过程p-V图实验采集数据表1是否验证：压强与体积成反比关系？能不能进行适当的数学变换使之呈现最简单的直线关系呢？4.实验数据处理等温过程p-1/V图实验采集数据表2验证猜想得出结论：压强与体积倒数成正比关系，即压强与体积成反比关系“化曲为直”5.实验结论

实验表明，一定质量的气体，在温度不变的情况下，其压强和体积成反比——玻意耳-马略特定律三、玻意耳定律1.内容：实验表明，一定质量的气体，在温度不变的情况下，其压强与体积成反比。2.公式：3.条件：p=C/V或p1V1=p2V2气体的质量不变、温度不变四、气体压强的计算方法例题1、下列各装置均处于静止状态，若已知大气压强为p0,重力加速度为g，气缸中活塞质量为m，液体的密度为ρ，求各封闭气体的压强。h图1图2图3m四、气体压强的计算方法例题1、下列各装置均处于静止状态，若已知大气压强为p0,重力加速度为g，气缸中活塞质量为m，气缸的横截面积为S，液体的密度为ρ，求各封闭气体的压强。图1mgF0=p0SF=pS解：设气缸中气体的压强为p

根据活塞处于平衡状态，对活塞进行受力分析如图，列出平衡方程：pS=p0S+mg（1）力平衡法求气体压强得:p=p0+mg/S四、气体压强的计算方法例题1、下列各装置均处于静止状态，若已知打气压强为p0,重力加速度为g，气缸中活塞质量为m，液体的密度为ρ，求各封闭气体的压强。图2hmgF0=p0SF=pS列平衡方程：pS=p0S+mg设玻璃管的横截面积为S，封闭气体压强为p.对液体：m=ρV，V=Shp=p0+ρghhp0php同一液面两侧压强相等（2）等压面法求压强例题1、下列各装置均处于静止状态，若已知打气压强为p0,重力加速度为g，气缸中活塞质量为m，液体的密度为ρ，求各封闭气体的压强。图3phpAp1p0p2对左边液面：pA+ph=p1对右边液面：p0=p2选择一合适的液面，如图所示左右两边为同一液面深度p1=p2联立方程：pA+ph=p0四、气体压强的计算方法例题1、下列各装置均处于静止状态，若已知打气压强为p0,重力加速度为g，气缸中活塞质量为m，液体的密度为ρ，求各封闭气体的压强。图3phpAp0选择一合适的液面，如图所示方程：pA+ph=p0四、气体压强的计算方法

（2）等压面法求气体的压强

适用于在底部连通的容器中气体压强的计算同种液体同一液面深度压强相等封闭气体气体压强的计算方法总结（1）求气缸中活塞封闭的气体压强：力平衡法1.适用于玻璃直管中封闭的气体2.适用于底部连通的容器中封闭的气体（2）玻璃管中液柱封闭的气体压强：等压面法mgF0=p0SF1=p1Shp0php1p0phpA

p1S=p0S+mgpA+ph=p0特点：同种液体同一液面深度压强相等p1=p0+ph例题2．导热性良好的圆柱形气缸内，面积为S＝6×10－4m2，质量为m=2kg的活塞封闭了一定质量的理想气体，处在温度恒定，大气压强为p0＝1.0×105Pa的环境中。如图甲，气缸开口向上放置时，活塞距缸底的高度为h1。重力加速度g取10m／s2。不计活塞与气缸内壁的摩擦。先将气缸缓慢倒转，重新达到平衡后（如图乙），求活塞距缸底的距离h2。五、玻意耳定律的应用图甲图乙例题2．导热性良好的圆柱形气缸内，面积为S＝6×10－4m2，质量为m=2kg的活塞封闭了一定质量的理想气体，处在温度恒定，大气压强为p0＝1.0×105Pa的环境中。如图甲，气缸开口向上放置时，活塞静止时距缸底的高度为h1=10cm。重力加速度g取10m／s2。不计活塞与气缸内壁的摩擦。先将气缸缓慢倒转，重新达到平衡后（如图乙），求活塞距缸底的距离h2。气体初态：活塞静止列平衡方程

p1S=p0S+mg

mgF0=p0SF1=p1S气体末态：活塞重新平衡有

p0S=p2S+mg

解得：h2=20cm五、玻意耳定律的应用一mgF2=p2SF0=p0S由玻意耳定律得：p1V1=p2V2解：V1=Sh1；

得：p1=p0+mg/S

得

p2=p0-mg/S

V2=Sh2

；图甲图乙总结应用玻意耳定律解题思路：1、明确研究对象（一定质量的气体）2、确定气体初末状态参量气体初态：p1、V1气体末态：p2、V23、根据玻意耳定律列方程p1V1=p2V2玻意耳定律实际应用（教材第22页例题）例题3：人们使用气压式保温瓶时只需要按压保温瓶顶端，即可将水从瓶中压出。如图所示是气压式保温瓶结构图，请分析下列问题。（1）保温瓶中的水越少，需要按压瓶盖的次数越多，才能将水从瓶中压出，请分析其原因h解：设瓶内压强为p,外界大气压强为p0要使水压出则压强满足：p0+ρgh=p水越少，h越大，压出水所需要的压强就越大同时，保温瓶内水上方的空气体积越大，每次从气室中压入空气相对体积的比例就越少，故所需要的次数就越多玻意耳定律实际应用（教材第22页例题）例题3：人们使用气压式保温瓶时只需要按压保温瓶顶端，即可将水从瓶中压出。如图所示是气压式保温瓶结构图，请分析下列问题。（2）已知保温瓶中水的占比，估测出水所需要的按压次数，需用到什么实验定律？若满足该气体定律的适用条件，应怎样选择研究对象？解：气室体积远小于瓶内水上方的空气体积，气体被压缩时瓶内温度变化很小，近似看作温度不变，所以需要用到玻意耳定律玻意耳定律条件：质量不变、温度恒定气室气体瓶内原气体+=瓶内总气体瓶内气体质量增大不满足质量不变的条件将压入瓶中的空气和瓶内原空气看成一个整体，为研究对象玻意耳定律实际应用（教材第22页例题）例题3：人们使用气压式保温瓶时只需要按压保温瓶顶端，即可将水从瓶中压出。如图所示是气压式保温瓶结构图，请分析下列问题。（3）若保温瓶中只有半桶水时，希望压两次就能出水，则还需要满足什么条件？如图，设保温瓶的体积为V1,瓶盖下方气室体积为V2，出水口到瓶内水平的高度为h，水密度ρ，大气压强p02次气室气体瓶内气体+=瓶内总气体初态末态解：初态：p=p0,V=2V2+V1/2初态：p´=p0+ρgh,V´=V1/2据玻意耳定律得：pV=p´V´解得：V1:V2=4p0:ρgh六、等温图像1.内容：气体在温度不变的情况下发生状态变化的过程，称为等温过程。2.等温图像(p-V图

或

p-1/V图)等温图像p-V图等温图像p-1/V图A（1atm，2L）等温线如下图是一定质量的某种气体在不同温度下的几条等温线，哪条等温线对应的温度最高？哪一条对应的温度最低？P-V线离原点越远，温度越高P-1/V线斜率越大，温度越高pV=C，C是由气体的质量、种类、和温度决定的常数，同种等质量的气体，温度越高，C越大思考：如何判断不同等温线温度的高低？

六、课堂小结气体实验定律Ⅰ玻意耳定律适用条件：①气体质量不变

②温度不变公式：p=C/V（或p1V1=p2V2）内容气缸封闭气体：平衡法求压强的计算方法玻璃管封闭气体：等压面法玻意耳定律的实际应用实验图像谢谢观看！高二—粤教版—物理选择性必修三第二章第一节

气体实验定律（Ⅰ）答疑思考1：造成实验误差的原因？如何减少误差？

装置是否密封，温度是否保持不变；体积是否测量准确

橡胶管及传感器中存在少量的气体，影响体积的测量。

橡胶管尽量短一些，注射器尽量选体积大一些。1.如图所示为一定质量的某种气体在p−V图中的等温变化图线，A、B是等温线上的两点，△OAD和△OBC的面积分别为S1和S2，则（）A.S1<S2B.S1>S2C.S1=S2D.S1与S2大小关系无法确定C等温图像的理解解析：三角形面积为S=pV/2等温曲线，根据玻意耳定律：pV=C由于C是常数，温度T保持不变，则pV相等，两三角形的面积相等，即S1=S2

故选C2．如图所示为两端开口的U型直管，右侧直管中有一部分空气被一段水银柱与外界隔开，若在右侧直管中再注入一些水银，则平衡后（外界温度恒定）（）A．两侧水银面A、B高度差h减小 B．两侧水银面A、B高度差h增大C．两侧水银面A、B高度差h不变D．右侧封闭气柱体积变大玻意耳定律的理解设大气压为p0，由图知，右侧封闭气体压强p=p0+ph1左侧玻璃管分析，如图根据压强关系p=p0+ph向右管内注入一些水银，h1变大，则p1变大，可知，高度差h变大，气体温度不变，压强变大，由玻意耳定律pV=C可知，气体体积减小，故B正确。Bh1pp0ph1p0ph3．如图所示，导热性能良好的气缸封闭一定质量理想气体，活塞与气缸壁的接触面光滑，活塞用弹簧悬挂。当周围环境温度不变而大气压缓慢变