2020版高中物理 第8章 气体 1 气体的等温变化课件 新人教版选修3-3

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B.一定质量的气体,在不同温度下的等温线是不同的 C.一定质量的气体,温度越高,气体压强与体积的乘积越小 D.由图可知 T1>T2 E.由图可知 T1<T2
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休息时间到啦
同学们,下课休息十分钟。现在是休息时间,你们休息一下眼睛, 看看远处,要保护好眼睛哦~站起来动一动,久坐对身体不好哦~
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ABE [由等温线的物理意义可知,A、B 正确;对于一定质量 的气体,温度越高,气体压强与体积乘积越大,等温线的位置越高, C、D 错、E 对.]
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3.应用玻意耳定律的思路和方法: (1)确定研究对象,并判断是否满足玻意耳定律成立的条件. (2)确定始末状态及状态参量(p1、V1、p2、V2) (3)根据玻意耳定律列方程 p1V1=p2V2,代入数值求解(注意各状 态参量要统一单位). (4)注意分析题目中的隐含条件,必要时还应由力学或几何知识 列出辅助方程. (5)有时要检验结果是否符合实际,对不符合实际的结果要删去.
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合作探究 攻重难
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玻意耳定律 对玻意耳定律的理解及应用
1.成立条件:玻意耳定律 p1V1=p2V2 是实验定律,只有在气体 质量一定、温度不变的条件下才成立.
2.玻意耳定律的数学表达式 pV=C 中的常量 C 不是一个普适 恒量,它与气体的种类、质量、温度有关,对一定质量的气体,温 度越高,该恒量 C 越大.
闭气体的压强 p=p0-mS0g,故应选 C.]
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3.一个气泡由湖面下 20 m 深处上升到湖面下 10 m 深处,它的 体积约变为原来体积的(温度不变,水的密度为 1.0×103 kg/m3,g 取 10 m/s2)( )
A.3 倍 B.2 倍 C.1.5 倍 D.170 C [根据玻意耳定律有VV21=pp12=pp00+ +pphh12=pp00++2pp00=23pp00=32.]
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3.一定质量气体的等温变化过程,也可以用 p -V1图象来表示,
如图所示.等温线是一条延长线通过原点的直线,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 k

p 1
=pV∝T,即斜率越大,气体的温度越高.
V
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【例 2】 (多选)如图所示是一定质量的某种气体状态变化的 p -V 图象,气体由状态 A 变化到状态 B 的过程中,气体的温度和分子 平均速率的变化情况的下列说法错误的是( )
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2.如图所示,活塞的质量为 m,缸套的质量为 m0,通过弹簧吊 在天花板上,汽缸内封住一定质量的气体,缸套和活塞间无摩擦,
活塞面积为 S,大气压强为 p0,则封闭气体的压强 p 为( )
A.p=p0+mS0g
B.p=p0.p=mSg
C [以缸套为研究对象,根据受力平衡有 pS+m0g=p0S,所以封
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2.(多选)如图所示是一定质量的某气体状态变化的 p-V 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 到 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在变 E.从 A 到 B 温度先降低后升高
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BCD [一定质量的气体的等温过程的 p-V 图象即等温线是双曲 线中的一支,显然题图所示 AB 图线不是等温线,AB 过程不是等温 变化过程,选项 A 错误;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,选项 B、C 正 确;又因为该过程不是等温变化过程,所以气体的三个状态参量一 直都在变化,选项 D 正确;从 A 到 B 温度先升高后降低,E 错误.]
体积的倒数成正__比__,即压强跟体积成_反_比__.
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二、气体的等温变化 1.等温变化
_一_定__质__量__的__某__种__气__体__,在_温__度_不__变__时其压强随体积的变化而
变化,把这种变化叫作等温变化.
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2.玻意耳定律 (1)内容:一定质量的某种气体,在温度保持不变的情况下,压
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[解析] 取等压面法,选管外水银面为等压面,则由 P 气+Ph= P0 得 P 气=P0-Ph
即 P 气=(H-h) cmHg. [答案] H-h
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3.(多选)如图所示为一定质量的气体在不同温度下的两条等温 线,则下列说法正确的是( )
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A.从等温线可以看出,一定质量的气体在发生等温变化时,其 压强与体积成反比
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自主预习 探新知
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一、玻意耳定律 1.三个状态参量
研究气体的性质,用_压_强__、_体__积_、温__度__等物理量描述气体的状 态.描述气体状态的这几个物理量叫作气体的_状__态_参__量__.
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2.实验探究
(1)实验器材:铁架台、_注_射__器__、_橡_胶__塞__、压力表(压强表)等.注 射器下端用橡胶塞密封,上端用活塞封闭一段空气柱,这段_空_气__柱__
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1.在探究气体等温变化的规律实验中,下列四个因素对实验的 准确性影响最小的是( )
A.针筒封口处漏气 B.采用横截面积较大的针筒 C.针筒壁与活塞之间存在摩擦 D.实验过程中用手去握针筒
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B [探究气体等温变化的规律实验前提是气体的质量和温度不 变,针筒封口处漏气,则质量变小,用手握针筒,则温度升高,所 以选项 A、D 错误;实验中我们只是测量空气柱的长度,不需测量针 筒的横截面积,选项 B 正确;活塞与筒壁的摩擦对结果没有影响的 前提是不考虑摩擦产生的热,但实际上由于摩擦生热,会使气体温 度升高,影响实验的准确性,选项 C 错误.]
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(1)不同的等温线温度不同,越靠近原点的等温线温度越低,越 远离原点的等温线温度越高.
(2)由不同等温线的分布情况可以判断温度的高低.
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课堂小结 1.描述气体热学性质的状态 参量及其物理意义. 2.气体的等温变化及玻意耳 定律. 3.等温线:p-V 图象和 p-V1图 象.
知识脉络
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当堂达标 固双基
复习课件
2020版高中物理 第8章 气体 1 气体的等温变化课件 新人教版选修3-3
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第八章 气体
1 气体的等温变化
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[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.(重点)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象对实验数据进行处理与分析,体验科学探 究过程.(重点)3.理解气体等温变化的 p -V 图象的物理意义.(重点)4. 学会用玻意耳定律计算有关的问题.(难点)
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气体等温变化的pV图象 p -V 图象及 p -V1图象上等温线的物理意义
1.一定质量的气体,其等温线是双曲线,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,如图甲所示.
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2.玻意耳定律 pV=C(常量),其中常量 C 不是一个普通常量, 它随气体温度的升高而增大,温度越高,常量 C 越大,等温线离坐 标轴越远.如图乙所示,4 条等温线的关系为 T4>T3>T2>T1.
甲所示.


(2)p -V1图象:一定质量的气体的 p -V1图象为过原点的_倾__斜__直__线_,
如图乙所示.
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1.思考判断(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)在探究气体压强、体积、温度三个状态参量之间关系时采用
控制变量法.
(√ )
(2)一定质量的气体,三个状态参量中,至少有两个改变. (√ )
是我们的研究对象.
(2)数据收集:空气柱的压强 p 由上方的_压__力_表__读出,体积 V 用 _刻__度_尺__读出的空气柱长度 l 乘气柱的横截面积 S.用手把活塞向下压
或向上拉,读出体积与压强的几组值.
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(3)数据处理 以压强 p 为纵坐标,以体积的倒数V1为横坐标建立直角坐标系, 将收集的各组数据描点作图,若图象是过原点的直线,说明压强跟
[答案] 0.3 m
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应用玻意耳定律解题时的两个误区 误区 1:误认为在任何情况下玻意耳定律都成立.只有一定质量 的气体在温度不变时,定律成立. 误区 2:误认为气体的质量变化时,一定不能用玻意耳定律进行 分析.
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当气体经历多个质量发生变化的过程时,可以分段应用玻意耳 定律进行列方程,也可以把发生变化的所有气体作为研究对象,应 用玻意耳定律列方程.
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【例 1】 如图所示,一个上下都与大气相通的直圆筒,内部横 截面积为 S=0.01 m2,中间用两个活塞 A 和 B 封住一定质量的气 体.A、B 都可沿圆筒无摩擦地上下滑动,且不漏气.A 的质量不计, B 的质量为 M,并与一劲度系数为 k=5×103 N/m 的较长的弹簧相 连.已知大气压 p0=1×105 Pa,平衡时两活塞之间的距离 l0=0.6 m, 现用力压 A,使之缓慢向下移动一段距离后,保持平衡.此时用于压 A 的力 F=500 N,求活塞 A 下移的距离.
强 p 和体积 V 成反__比__. (2)公式:_p_V__=_C___(常量)或__p_1_V_1=__p_2_V_2________.
(3)适用条件:
①气体质量不变、_温_度__不变.
②气体温度不太低、压强不太大.
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3.气体的等温变化的 p-V 图象
(1)p -V 图象:一定质量的气体的 p -V 图象为一条双__曲__线__,如图
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4.如图是一定质量的某种气体在 p-V 图中的等温线,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>S2 C.S1<S2
B.S1=S2 D.无法比较
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B [△OBC 的面积 S2=12BC·OC=12pBVB,同理,△OAD 的面积 S1=12pAVA,根据玻意耳定律 pAVA=pBVB,可知两个三角形面积相等.]
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结束 语 同学们,你们要相信梦想是价值的源泉,相信成功
的信念比成功本身更重要,相信人生有挫折没有失 败,相信生命的质量来自决不妥协的信念,考试加 油。
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1.如图所示,在一根一端封闭且粗细均匀的长玻璃管中,用长 为 h=10 cm 的水银柱将管内一部分空气密封,当管开口向上竖直放 置时,管内空气柱的长度 L1=0.3 m;若温度保持不变,玻璃管开口 向下放置,水银没有溢出.待水银柱稳定后,空气柱的长度 L2 为多 少米?(大气压强 p0=76 cmHg)
A.都一直保持不变 B.温度先升高后降低 C.温度先降低后升高 D.平均速率先增大后减小 E.平均速率先减小后增大
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思路点拨:(1)温度是分子平均动能的标志,同种气体温度越高, 分子平均动能越大,分子平均速率越大.
(2)温度越高,pV 值越大,p-V 图象中等温线离坐标原点越远.
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ACE [由图象可知,pAVA=pBVB,所以 A、B 两状态的温度相 等,在同一等温线上,可在 p -V 图上作出几条等温线,如图所示.由 于离原点越远的等温线温度越高,所以从状态 A 到状态 B 温度应先 升高后降低,分子平均速率先增大后减小.]
(3)一定质量的气体压强跟体积成反比.
(×)
(4)玻意耳定律适用于质量不变,温度变化的任何气体. (× )
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2.一端封闭的玻璃管倒插入水银槽中,管竖直放置时,管内水 银面比管外高 h cm,上端空气柱长为 L cm,如图所示,已知大气压 强为 H cmHg,此时封闭气体的压强是__________ cmHg
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[解析] 设活塞 A 下移距离为 l,活塞 B 下移的距离为 x,对圆 筒中的气体:
初状态:p1=p0 V1=l0S 末状态:p2=p0+FS V2=(l0+x-l)S 由玻意耳定律得:p1V1=p2V2
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即 p0l0S=(p0+FS)·(l0+x-l)·S ①
根据胡克定律,x=Fk

代数解①②得:l=0.3 m.
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[解析] 以管内封闭的气体为研究对象.玻璃管开口向上时,管 内的压强 p1=p0+h,气体的体积 V1=L1S(S 为玻璃管的横截面积).
当玻璃管开口向下时,管内的压强 p2=p0-h,这时气体的体积 V2=L2S.
温度不变,由玻意耳定律得:(p0+h)L1S=(p0-h)L2S 所以 L2=pp00+-hhL1=7766+-1100×0.3 m=0.39 m. [答案] 0.39 m
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