气体的等温变化课件-高二下学期物理人教版选择性

第二章

气体、固体和液体第2节气体的等温变化学习目标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.学会通过实验的方法研究问题，探究物理规律，学习用电子表格与图像对实验数据进行处理与分析，体验科学探究过程。3.理解气体等温变化的p-V图像的物理意义。4.学会用玻意耳定律计算有关的问题。核心素养呈现气体的等温变化物理观念玻意耳定律科学思维p-V

图像气体压强的计算科学探究探究气体等温变化的规律科学态度与责任应用玻意耳定律解决实际问题新课引入在庆典活动中放飞的气球，会飞到我们看不见的地方。随着气球的升空，大气压在减小，温度在降低，气球在膨胀......看来，一定质量的气体的压强、体积和温度三个状态参量之间是有联系的。那么，它们会有怎样的联系呢？我们首先研究一种特殊的情况：一定质量的气体，在温度不变的条件下，其压强与体积变化时的关系。这个过程叫做等温变化。实验：探究气体等温变化的规律一、实验思路⑵保证温度不发生明显的变化。①让空气柱的体积变化不要太快②不能用手触摸玻璃管，环境恒温1、选定一个热力学系统：注射器内一定质量的气体。2、实验要求：⑴保证气体质量一定——不漏气。①柱塞上涂上润滑油（凡士林）②注射器下端的开口有橡胶套实验：探究气体等温变化的规律二、物理量的测量：需要测量空气柱的体积V

和空气柱的压强p压强

p：从压力表读取。体积V：因为横截面积S一定，以空气柱的长度l

代表气体的体积。三、进行实验s://qr03/FBYI6G实验：探究气体等温变化的规律s://qr03/FBYI6G四、数据分析温度不变时压强与体积的关系玻意耳定律：英国物理学家玻意耳和法国物理学家马略特各自通过实验发现1、内容一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强P跟体积V成反比2、表达式相当于大气压几倍的压强都可以算作“压强不太大”，零下几十摄氏度的温度也可以算作“温度不太低”。其中P1，V1和P2，V2分别表示气体在1，2两个状态下的压强和体积研究对象：一定质量的气体适用条件：温度保持恒定适用范围（对于实际气体）：温度不太低（与室温相比），压强不太大（与大气压相比）气体的等温变化规律3、等温线（p-V图）p-V图像的形状为双曲线的一支。它描述的是温度不变时的p-V关系，称为等温线。T1T2面积：S=pV=CVp0等温线气体体积一定时，分子的数密度一定；温度越高，分子无规则运动越剧烈，气体压强越大。所以T1<T2

。对一定质量的某种气体，温度不变，C不变；温度越高，C越大。气体的等温变化规律气体的等温变化规律

（1）斜率越大，pV乘积越大，温度越高。（2）一定质量气体，不同温度下的等温线是不同的。T1T2斜率：K=p/(1/V)=pV=C等温线T1<T2p0气体体积一定时，分子的数密度一定；温度越高，分子无规则运动越剧烈，气体压强越大。所以T1<T2

。

典例剖析【例1】

某同学用如图所示装置探究气体等温变化的规律。(1)在实验中,下列操作不必需的是

。A.用橡胶套密封注射器的下端B.用游标卡尺测量柱塞的直径C.读取压力表上显示的压强D.读取刻度尺上显示的空气柱长度(2)实验装置用铁架台固定,而不是用手握住玻璃管(或注射器),并且在实验中要缓慢推动活塞,这些要求的目的是

。(3)下列图像中,最能直观反映气体等温变化的规律的是

。

学以致用1.(2022·广东东莞高二期末)如图甲所示,用气体压强传感器探究气体等温变化的规律,操作步骤如下:甲①在注射器内用活塞封闭一定质量的气体,将注射器、压强传感器、数据采集器和计算机逐一连接起来;②缓慢移动活塞至某一位置,待示数稳定后,记录此时注射器内封闭气体的体积V1和由计算机显示的气体压强值p1;③重复上述步骤②,多次测量并记录;④根据记录的数据,作出相应图像,分析得出结论。(1)在本实验操作的过程中,需要保持不变的量是气体的

和

。为了保持上述两个物理量不变,下列措施正确的是

。

A.实验前检查实验装置,保证气密性良好B.不要用手直接握在注射器上C.实验前注射器内要吸入尽量多的空气学以致用(2)根据记录的实验数据,作出了如图乙所示的p-V图像。对图线进行分析,如果在误差允许范围内,p1、p2、V1、V2之间满足关系式

,就说明一定质量的气体在温度不变时,其压强与体积成反比。

乙(3)在不同温度环境下,另一位同学重复了上述实验,实验操作和数据处理均正确。环境温度分别为T1、T2,且T1>T2。下列四幅图能大致反映相关物理量之间关系的是

。

典例剖析【例2】

某小组利用如图装置进行“探究气体压强与体积的关系”的实验。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Δp。在多次改变体积后,得到如下数据。(1)每次气体的状态调整后,都要等一会儿再记录数据,这是为了

。

(3)根据你在(2)中作出的图像,图像与Δp轴的交点纵坐标为

,物理含义是

。

学以致用2.(2022·黑龙江双鸭山一中高二期末)某实验小组用如图甲所示实验装置来探究一定质量的气体发生等温变化所遵循的规律。甲乙丙(1)实验时,为判断气体压强与体积的关系,

(选填“需要”或“不需要”)测出空气柱的横截面积。

(2)实验中空气柱体积变化缓慢,可认为

保持不变。为了直观地判断压强p与体积V的数量关系,应作出

(选填“p-V”或“p-”)图像。

(3)他们进行了两次实验,得到的p-V图像如图乙所示,由图乙可知两次实验气体的温度大小关系为T1

(选填“<”“=”或“>”)T2。

(4)另一小组根据实验数据作出的V-图像如图丙所示,若他们的实验操作无误,造成图线不过原点的原因可能是

。

典例剖析【例3】

(2022·陕西富平蓝光中学高二期末)如图甲所示,用一个带有刻度的注射器及DIS实验系统来探究气体的压强与体积的关系。甲乙(1)完成本实验的基本要求是

(选填选项前的字母)。A.在等温条件下操作B.封闭气体的容器密封良好C.必须弄清所封闭气体的质量D.气体的压强和体积必须用国际单位(2)小明同学在做本实验时,缓慢推动活塞,使注射器内空气柱体积减小,且pV(×105Pa·mL)数值越来越小,造成这一现象的原因可能是

(选填选项前的字母)。

A.实验时注射器活塞与筒壁间的摩擦力不断增大B.实验时环境温度升高了C.实验时外界大气压强发生了变化D.实验时注射器的空气向外发生了泄漏(3)小亮同学实验数据用图像处理,但如图乙所示的V-图线不过原点,则造成这一现象的原因可能是

。

学以致用3.(2022·湖北武汉高二期末)如图甲所示,用气体压强传感器探究气体等温变化的规律,操作步骤如下:甲乙①把注射器活塞推至注射器中间某一位置,将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机逐一连接;②移动活塞,记录注射器的刻度值V,同时记录对应的由计算机显示的气体压强值p;③重复上述步骤②,多次测量;就说明气体的体积跟压强的倒数成正比,即体积与压强成反比。(2)若实验操作规范正确,则图乙中V0代表

。

1.(2022·江苏镇江高二期末)在“用DIS研究温度不变时气体的压强跟体积的关系”的实验时,缓慢推动活塞,注射器内空气体积逐渐减小,多次测量得到注射器内气体压强p、体积V变化的p-V图像,如图所示(其中实线是实验所得图线,虚线为一条双曲线,实验过程中环境温度保持不变),发现该图线与玻意耳定律明显不合,造成这一现象的原因可能是(

)A.实验时用手握住注射器B.实验时迅速推动活塞C.注射器没有保持水平D.推动活塞过程中有气体泄漏D随堂训练2.(2022·黑龙江宾县第二中学高二期末)用图甲所示装置探究气体等温变化的规律。甲乙丙随堂训练(1)关于该实验,下列说法正确的是

。

A.为保证封闭气体的气密性,应在柱塞与注射器壁间涂上润滑油B.应快速推拉柱塞C.为方便推拉柱塞,应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匀即可,可以不标注单位随堂训练(2)测得多组空气柱的压强p和体积V的数据后,为直观反映压强与体积之间的关系,以p为纵坐标,以

为横坐标在坐标系中描点作图。小明所在的小组压缩气体时漏气,则用上述方法作出的图像应为图乙中的

(选填“①”或“②”)。

(3)为更准确地测出气体的压强,小华用压强传感器和注射器相连,得到某次实验的p-V图像如图丙所示,究其原因,是温度发生了怎样的变化

。

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)实验小组采用如图所示的装置探究气体等温变化的规律。他们将注射器、压强传感器、数据采集器和计算机逐一连接,在注射器内用活塞封闭一定质量的气体。实验中由注射器的刻度可以读出气体的体积V,计算机屏幕上可以显示由压强传感器测得的压强p,从而获得气体不同体积时的压强数值。根据获得的数据,作出相应图像,分析得出结论。随堂训练(1)关于本实验的基本要求,下列说法正确的是

(选填选项前的字母)。

A.移动活塞时应缓慢一些B.封闭气体的注射器应密封良好C.必须测出注射器内封闭气体的质量(2)为了能够最直观地判断出气体的压强p与其体积V是否成反比,应作出

(选填“p-V”或“p-

”)图像。对图线进行分析,如果在误差允许范围内该图线是一条

,就说明在

和

一定时,气体的压强与其体积成反比。

(3)实验小组仅在改变环境温度的条件下重复了上述实验,并且实验操作和数据处理均正确,得到的两条等温线如图所示,请你判断两条等温线对应的环境温度T1和T2的高低。随堂训练4.(2022·广东中山华侨中学高二期末)在“探究气体等温变化的规律”的实验中,某研究小组采用如图所示装置进行探究,用一个带两根细管的橡皮塞塞紧烧瓶的瓶口,压强传感器通过其中一根不带阀门的细管连通烧瓶中的空气,另一根带阀门的细管连通注射器,开始时阀门处于关闭状态,注射器针筒的最大刻度线到阀门之间充满了水。根据图示连接好实验器材,运行DIS软件进入实验界面,点击“开始记录”后:随堂训练①打开阀门,推动注射器活塞向烧瓶内注入适量的水,关闭阀门;②待温度与外界相等时,