气体的等温变化 玻意耳定律
气体的等温等容等压变化 -完整获奖版
气体的等温、等容、等压变化一、简要知识点：1、等温变化过程、玻意尔定律；2、气体的等温变化图象、玻意尔定律的微观解释；3、应用玻意尔定律解题的一些特殊方法；4、气体的等容变化、查里定律；5、气体等容变化的图象及其微观解释；6、气体的等压变化、盖.吕萨克定律；7、热力学温标。
二、基本概念：（一）、气体的等温变化、玻意尔定律：1、一定质量的气体在温度不变时，压强随体积的变化而变化，这种变化叫做等温变化。
判断一定质量的气体是否是等温变化，要看它在状态变化过程中温度是否始终保持不变，而不能只看始末状态温度相同。
2、玻意尔定律：（1）内容：一定质量的气体，在温度不变的情况下，它的压强跟体积成反比。
（2）公式：P 1V 1=P 2V 2=恒量 ；（3）适用条件：压强不太大（与大气压相比）温度不太低（与室温相比）。
3、应用玻意尔定律解题的一般步骤：（1）首先确定研究对象，即某一定质量的气体，有时也常假设有一无形袋，从而使变质量气体问题转变为等质量气体的问题。
（2）然后确定始末两个状态的压强与体积，并统一单位（不一定都要用国际单位）。
（3）最后用玻意尔定律列方程求解，必要时还要考虑解答结果是否合理。
4、应用玻意尔定律时的几个注意问题：（1）解题时一定要充分挖掘题意中包含的隐含条件。
（2）常用假设法研究气体的等温变化，一种是假设物理现象（先假设某些量不变，然后利用已知的物理规律进行分析推理，从而肯定或否定所做的假设，得出正确的判断）；另一种是假设物理过程（用一个或多个较简单的变化过程等效替代原来的物理过程）。
5、气体的等温变化图象：（1）横坐标为体积V ，纵坐标为P ；（2）等温图象的特点：等温线是双曲线，温度越高，其等温线离原点越远。
如图所示：两条曲线分别对应的温度为：T 1<T 2 ；（3）在P －V1图象中为一条过原点的直线，同理T 2>T 1 。
（二）、气体的等容变化、查里定律：1、质量一定的气体，在体积不变的情况下所发生的状态变化过程，压强随着温度的升高而增大、随温度的降低而减小。
物理选修3-3教材梳理第八章1.气体的等温变化含解析
庖丁巧解牛知识·巧学一、等温变化——玻意耳定律1。
气体在温度不变的情况下发生的状态变化过程,叫等温过程.2。
一定质量的某种气体在温度不变时,它的压强和体积成反比，也即压强和体积的乘积保持不变，其表达式为p1V1=p2V2=C（C与T成正比）常数C与温度和物质的量有关，气体的温度越高、物质的量越多，C值越大.联想发散当气体质量改变时，原则上不能用玻意耳定律.也就是说,玻意耳定律所表达的初态p1、V1和末态p2、V2必须是针对同一研究对象而言，气体只是状态变了，气体的种类、质量、温度却未变。
二、气体等温变化的p-V图象玻意耳定律也可以用图线来表示，p-V图中等温线是以坐标轴为渐近线的双曲线的一支.图8-1—1所示为同一气体在两种温度下等温变化的规律。
由于B线离坐标原点较远，即C值较大，表示气体的温度较高,即t B>t A.图8—1-11。
作法:以横轴表示体积，纵轴表示压强，根据实际数据取单位，定标度，描出表示气体状态的若干个点，用平滑线连接各点便得p-V 图象.记忆要诀可简记为：建标、描点、连线。
2。
特点：(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。
（2）一定质量的气体在不同温度下的等温线是不同的。
图8-1—2所示的两条等温线，分别是一定质量气体在较低温度T1和较高温度T2时的等温线,气体的温度越高,它的等温线越远离两端.图8—1—23。
一定质量气体的等温变化过程，也可以用p-1/V图象来表示，如图8-1—3所示。
图8-1—3等温线是通过原点的直线，由于气体的体积不能无穷大，所以1=pV∝T，即斜靠近原点附近处应用虚线表示,该直线的斜率k=p/V率越大，气体做等温变化的温度越高。
典题·热题知识点一玻意耳定律例1 如图8—1-4所示，上端封闭的玻璃管内封有一部分气体，管内水银与槽内水银面高度差为h.当玻璃管缓缓竖直插入一些，问h怎样变化？气体体积怎样变化？图8—1-4解析：假设h不变，则管内气体的压强p=p0-h不变,管向下,管内体积减小，根据玻意耳定律可知管内气体压强应增大,这与假设矛盾,h 不变不可能。
“气体的等温变化 玻意耳定律”优化教学设计
“气体的等温变化玻意耳定律”优化教学设计王志宏（青神中学校四川 620460）教学设计说明：玻意耳定律是高中热学中的重要内容。
本课教学，采用控制变量的研究方法和从实验入手，通过分析处理实验数据，进行科学猜想，来探求物理规律，得出科学结论，这两个中学物理实验定律的重要的研究方法。
在形成知识，巩固知识和应用知识这三个教学环节中，应以形成知识为重。
目前的物理教学中，有轻视知识形成偏重知识应用过程（重在解题）的倾向，这种倾向影响学生知识结构的完整性和系统性。
本节课将演示实验改为分组实验，目的是让学生都积极参与到教学活动中，通过自己动手实验，在老师引导下积极思维，分析处理实验数据，探究物理规律，重视知识形成过程。
另外，精心安排教师主导内容，精选例题，精讲内容，通过个别例题概括出一般思路，训练学生推理、判断能力。
因此，本课教学过程主线设计为：学生分组实验－→分析实验数据、得出定律―→练习巩固―→概括对定律的应用和求解实际问题的思路。
本节课通过学生动手实验，分析数据，得出定律，培养学生的科学态度和科学唯物主义的思想方法；通过实例剖析来掌握定律的应用，由此概括出分析实际问题的基本思路，提高学生的概括能力和推理能力。
教学过程设计：一、复习提问，引入新课（用投影仪映出下列两题，让学生回答）1．求如图1所示的各种情况下用水银封闭在玻璃容器中的氧气的压强相当于多高水银柱产生的压强？已知大气压强相当于76cm水银柱产生的压强。
甲乙丙丁图1- 1 -2．描述气体状态的参量有哪几个？气体状态发生变化有哪几种情况？肯定学生回答正确后，引入新课：我们今天就来研究一定质量的气体，在温度不变时，气体的压强随着它的体积变化而变化的规律，这种变化叫等温变化。
怎么研究呢？下面就通过同学们自己动手，动脑来发现这一规律。
二、分组实验，得出规律（每四名同学共用一套实验装置）1．研究方法介绍：在科学研究中，当需要研究两个以上物理量之间关系时，我们往往用控制变量的方法，即先研究两个物理量之间的关系，在研究的过程中控制其它物理量不变，这样可以使研究问题简化。
气体的等温变化玻意耳定律的教学
气体的等温变化、玻意耳定律的教学玻意耳定律是高中热学中的重要内容。
它的研究方法在中学物理实验定律中具有典型性，在气体三定律的教学中更具有代表性。
本节课的重点放在从实验中得出规律并引导学生对所的规律作一些讨论。
学生对涉及到多个变量的研究问题已有一定的经验（验证牛顿第二定律），因此本节课在引入新课后，引导学生针对本节课的目的，设计实验装置。
达成共识后，教师出示实验装置，对实验中又可能遇到的问题给予讨论，然后师生一起做实验，记录数据，分析数据，进行科学猜想，并对猜想进行验证，从而求出物理规律，得出科学结论，这是科学研究的重要方法之一。
在教师的引导下，通过学生的思维活动完成了对定律的发现，使学生成为探求规律的主体，这有助于激发学生的学习兴趣和培养他们竹筒参与教学的意识，有助于培养他们的创造能力。
在得出结论后，又组织学生规律进行讨论（等温线的讨论、）pV=恒两种恒量的讨论等），有时学生的是如得到了拓展。
§8.2、气体的等温变化玻意耳定律[教学目标]1、在物理知识方面要求：a、知道什么是等温变化；b、知道玻意耳定律时实验定律；掌握该定律的内容、公式和该定律的适用条件；c、理解气体等温变化的p—V图像的物理意义；d、知道用分子动理论对玻意耳定律的定性解释；e、会用玻意耳定律计算有关问题。
2、在能力培养方面要求：a、通过对演示实验的研究，培养学生的观察、分析能力和从实验得出物理规律的能力；b、渗透物理研究方法的教育：控制变量法。
[重点、难点分析]１、重点是通过实验是学生知道并掌握一定质量的气体在等温变化时压强与体积的关系，理解p—V图像的物理意义；２、“状态”和“过程”的区分是难点。
[教具]小气球、玻璃瓶、玻意耳定律演示器、实物展示台、液晶投影仪（用来把实验向全体同学展示，增加参与性。
）[主要教学过程]一、复习提问，引入新课。
描述气体状态的产量有哪几个？气体状态发生变化有哪几种情况？（以上问题由学生来回答。
气体三大定律以及状态方程
A．一定不变 B．一定减小 C．一定增加 D．不能判定怎样变化
4.一定质量的气体，经历一膨胀过程，这一过程可以
用图所示 的直线ABC来表示，在A、B、C三个状态 上
，气体的温度TA、TB、TC相比较，大小关系为( C )
A.TB＝TA＝TC B.TA＞TB＞TC C.TB＞TA＝TC D.TB＜TA＝TC
=
0.1m·������ 0.12m·������
。
解得 h=2 m。
答案:2 m
例2 一定质量的气体，在体积不变时，将温度由50
℃ 加热到100 ℃，气体的压强变化情况是( D )
A.气体压强是原来的2倍 B.气体压强比原来增加了25703
C.气体压强是原来的3倍 D.气体压强比原来增加了 35203
几何性质
力学性质
热学性质
体积V
压强p 三者关系
?
温度T 控制变量法
气体的等温变化
1.玻意耳定律 一定质量的某种气体，在温度不变 的情况下，压强p与体积V成反比。
pV=C 或
p1V1= p2V2
2.气体等温变化的p－V图
P 对于一定质量的
A 气体：T1<T2
B
T2
T1
0
V
气体的等容变化
1.查理定律 一定质量的某种气体，在体积不变的 情况下，压强p与热力学温度T成正比。
V C 或
T
V1 V2 T1 T2
2.气体等压变化的V－T图
V
p
P
0
T
0
V0
T
玻意耳定律的应用
例1 【粗例细2】均匀粗细的均玻匀璃的玻管璃内管封内闭封闭一一段段长长为为1122ccmm的的空空气气柱柱。. 一一个个人人手手持持玻璃玻管璃开管口向开下口潜向入下水中潜,当入潜水到中水,下当某潜深到度时水看下到某水 深 度 为进不以入变根度.p(0点玻据,=取时玻1璃玻拨水.璃看管意:0面由×管到口耳上于定1水内大2玻0律c气璃5m气进P问,压管a求体入,题强内人g即温玻取为气潜可璃度体入1p0解0温=水管视m1决度/中.0为口s。×不的212不)变0深c5,m变度P被,a。,封求，g (取闭玻人取气1璃潜水0体管m入面的/内s2质水上气) 量体中大也温的气不度深压变视,强所为
气体的等温变化
第一节气体的等温变化学习目标1.知道描述气体状态的三个状态参量。
2.知道什么是气体的等温变化，了解研究等温变化的演示实验装置和实验过程。
4.理解等温变化的图象，并能利用图象分析实际问题。
3.知道玻意耳定律的适用条件，理解玻意耳定律的内容和公式，能用玻意耳定律计算有关问题。
一、探究气体等温变化的规律1.气体状态参量：气体的三个状态参量为压强p、体积V、温度T。
2.等温变化：一定质量的气体，在温度不变的条件下其压强与体积的变化关系。
二、玻意耳定律1.内容：一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强p与体积V成反比。
2.表达式：p1V1＝p2V2 或pV＝常数C 或p1p2＝V2V1。
3、理解：(1).成立条件：①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温度不太低，压强不太大。
(2).常量C：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。
三、气体等温变化的p－V图象1.概念：如图，一定质量的理想气体的p－V图线的形状为双曲线，它描述的是温度不变时的p－V关系，称为等温线。
2.分析：一定质量的气体，不同温度下的等温线是不同的。
3、理解等温线（1）一定质量的某种气体在等温变化过程中压强p跟体积V的反比关系，在p-V 直角坐标系中表示出来的图线叫等温线。
（2）一定质量的气体等温线的p-V图是双曲线的一支。
（3）等温线的物理意义：图线上的一点表示气体的一个确定的状态。
同一条等温线上各状态的温度相同，p与V 的乘积相同。
不同温度下的等温线，离原点越远，温度越高。
四、气体等温变化图象的应用步骤(1)明确图象类型：确定是p－V图象还是p－1V图象。
(2)确定研究过程：①明确研究的初状态和末状态。
②明确由初状态到末状态的变化过程。
(3)应用图象规律：①在p－V图象中，沿远离横纵坐标轴方向，温度越来越高。
玻意耳定律
气体的等温变化主讲人:金连珍山东临沂一中2006年11月气体的等温变化教学目标：知识和技能:1.知道什么是等温变化，掌握玻意耳定律的内容，公式和适用条件；2.掌握等温变化的实验研究方法,培养观察分析和实验设计的能力;3.理解等温变化p-V图象的意义；4.能使用玻意耳解释现象,运用公式进行计算.过程和方法:1.培养学生通过实验分析,概括物理规律的能力.2.渗透物理研究的一般方法:提出问题――猜想与假设――实验探究――分析论证――得出结论――总结规律――实践验证.情感态度价值观:1.鼓励合作探究,发扬团队精神.2.体验科学发现的乐趣,参与科学制作,增强学生学以致用的意识和信心.教材分析：重点:1.通过实验研究让学生掌握一定质量的气体,在温度不变时，压强与体积的关系;2.掌握p-V图象的意义.难点:分清“状态”与“过程”,用玻意耳定律解决问题.课题引入:展示与气体热现象相关的图片,激发学生学习兴趣.轮胎充气太足,被太阳曝晒容易爆胎.热气球的燃烧器点燃,加热气体,把美丽的气球带上蓝天.笨重的潜水艇在浩瀚的海洋中自由沉浮.这些实例都和气体的热现象有关.从这节课开始学习第八章气体以上实例的科学原理都可以用本章知识加以解释.我们学习最简单的一种情况.看小实验,大家注意观察现象.为什么会产生这种现象.引入本节课题.课程内容:一.学生阅读课本,回答何谓等温变化?等温变化:一定质量的气体,温度不变,体积和压强的关系.根据启普发生器原理,大家猜想气体体积和压强有什么定量关系呢?基于生活经验的结论是否正确呢?我们就通过实验研究一下.二.实验:仪器: 气体定律演示仪大家观察仪器,思考下列问题:1. 你是如何保证气体质量不变的?2.为了保证气体温度不变,在操作中应注意那些问题?附:实验探究卡.由学生独立完成实验.(ml )-1AB1p 2p 1V 2V =投影展示学生设计的表格、记录的数据.l )由学生评价结果、进行误差分析. 人物简单介绍:玻意耳和马略特。
高中物理：气体的等温变化，玻意耳定律
高中物理：气体的等温变化，玻意耳定律1、玻意耳定律及应用（1）等温变化一定量的气体，在温度不变时其压强随体积的变化叫做等温变化．（2）玻意耳定律的内容一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强P与体积V成反比．（3）玻意耳定律的公式PV＝常量或者P1V1＝P2V2（4）玻意耳定律的适用条件一定质量的某种气体温度保持不变．（5）应用玻意耳定律解题的步骤首先确定研究对象，即一定质量的气体，再确定气体的两个状态，并写出状态参量，然后由玻意耳定律列出方程进行求解，注意单位统一．2、压强的计算在应用玻意耳定律解决实际问题时，对选定的研究对象，即一定质量的气体，无论是液体封闭还是固体活塞封闭，是平衡，还是变速运动，都要以液柱或活塞为研究对象，进行受力情况分析，画出受力图．（1）平衡时，列出力的平衡方程．若为液柱封闭，列出压强平衡方程．（2）做变速运动时：对封闭气体的相关液柱或固体进行研究，列出相应的动力学方程，然后求解．3、P—V曲线的应用（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．（2）一定质量的气体在不同温度下的等温线是不同的，如图所示的两条等温线，分别是一定质量气体在较低温度T1和较高温度T2时的等温线，气体的温度越高，它的等温线离坐标原点越远．例1、一个气泡从水底升到水平面上，它的体积增大到原来的3倍，设水的密度为＝1.0×103kg／m3，一个大气压强为1.0×105 Pa，水底与水面温差不计，求水的深度（g＝lO m／s2）解析：气泡在水底时，气泡内气体的压强等于水面上大气压强与水的压强之和，当气泡升到水平面上时，气泡内气体的压强减小为大气压强，因此体积增大，由于水底与水面温度相同，气泡内气体经历的是一个等温变化的过程．气泡在水底时：V1＝V气泡在水面时：V2＝3V P2＝P0由玻意耳定律：解得：水深h＝20 m答案：20 m例2、固定在水平地面上的气缸内的气体如图所示，设气缸的活塞面积为S，活塞所受重力为G，活塞可无摩擦地沿器壁自由滑动，现用一弹簧秤水平拉住活塞，其读数为F，大气压强为P0，求气缸内气体的压强．解析：如图对于活塞，在水平方向上只受气缸内气体的压力，大气压力和弹簧的拉力的作用，处于平衡状态，根据平衡条件可得，答案：例3、如图所示，一定质量的理想气体，由状态A沿直线AB变化到B，在此过程中气体温度的变化情况是（）A. 一直升高B. 一直降低C. 先升高后降低D. 先降低后升高解析：由于同一等温线上的各点PV乘积相同而PV乘积较大的点所在的双曲线离坐标原点较远，因而对应的温度也较高。
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气体的等温变化玻意耳定律
一、教学目标
．在物理知识方面要求：
（1）知道什么是等温变化；
（2）知道玻意耳定律是实验定律；掌握玻意耳定律的内容和公式；知道定律的适用条件。
（3）理解气体等温变化的 p-V 图象的物理意义；
（4）知道用分子动理论对玻意耳定律的定性解释；
（5）会用玻意耳定律计算有关的问题。
．通过对演示实验的研究，培养学生的观察、分析能力和从实验得出物理规律的能力。
．渗透物理学研究方法的教育：当需要研究两个以上物理量间的关系时，先保持某个或某几个物理量不变，从最简单的情况开始研究，得出某些规律，然后再进一步研究所涉及的各个物理量间的关系。
二、重点、难点分析
．重点是通过实验使学生知道并掌握一定质量的气体在等温变化时压强与体积的关系，理解 p-V 图象的物理意义，知道玻意耳定律的适用条件。
．学生往往由于“状态”和“过程”分不清，造成抓不住头绪，不同过程间混淆不清的毛病，这是难点。
在目前这个阶段，有相当多学生尚不能正确确定密闭气体的压强。
三、教具
．定性演示一定质量的气体在温度保持不变时压强与体积的关系
橡皮膜（或气球皮）、直径为5cm左右两端开口的透明塑料筒（长约25cm左右）、与筒径匹配的自制活塞、20cm×6cm薄木板一块。
2．较精确地演示一定质量的气体在温度保持不变时压强与体积的关系实验仪器。
四、主要教学过程
（一）引入新课
对照牛顿第二定律的研究过程先m一定，a∝F；再F一定，a∝
现在我们利用这种控制条件的研究方法，研究气体状态参量之间的关系。
（二）教学过程设计
．一定质量的气体保持温度不变，压强与体积的关系
实验前，请同学们思考以下问题：
①怎样保证气体的质量是一定的？
②怎样保证气体的温度是一定的？
（密封好；缓慢移活塞，筒不与手接触。
）
．较精确的研究一定质量的气体温度保持不变，压强与体积的关系
（1）介绍实验装置
观察实验装置，并回答：
①研究哪部分气体？
② A管中气体体积怎样表示？（l·S）
③阀门a打开时，A管中气体压强多大？阀门a闭合时A管中气体压强多大？（p0）
④欲使A管中气体体积减小，压强增大，B管应怎样操作？写出A管中气体压强的表
达式（p=p0+h）。
⑤欲使A管中气体体积增大，压强减小，B管应怎样操作？写出A管中气体压强的
表达式（p=p0-h）。
⑥实验过程中的恒温是什么温度？为保证A管中气体的温度恒定，在操作B管时应
注意什么？（缓慢）
（2）实验数据采集
压强单位：mmHg；体积表示：倍率法环境温度：室温大气压强：
p0= mmHg
① A管中气体体积减小时(基准体积为V)
顺序 1 2 3 4 5
体积V ……
压强
② A管中气体体积增大时(基准体积为V′)
1 2 3 4 5
顺
序
V′2V′3V′……
体
积
压
强
（3）实验结论
实验数据表明：
一定质量的气体，在温度不变的条件下，体积缩小到原来的几分之一，它的压强就增大到原来的几倍；
一定质量的气体，在温度不变的条件下，体积增大到原来的几倍，它的压强就减小为原来的几分之一。
改用其他气体做这个实验，结果相同。
．玻意耳定律
（1）定律内容表述之一
一定质量的气体，在温度不变的情况下，它的压强跟体积成反比。
数学表达式
设初态体积为V1，压强为p1；末态体积为V2，压强为p2。
有
p1V1=p2V2
（2）定律内容表述之二
一定质量的气体，在温度不变的情况下，它的压强跟体积的乘积是不变的。
数学表达式
恒量
（3）用图象表述玻意耳定律
纵轴代表气体的压强；
横轴代表气体的体积；
选取恰当的分度和单位。
请学生讨论一下图线该是什么形状，并尝试把它画出来。
（等温线）
（4）关于玻意耳定律的讨论
①图象平面上的一个点代表什么？曲线AB代表什么？线段AB代表什么？
② pV=恒量一式中的恒量是普适恒量吗？
引导学生作出一定质量的气体，在不同温度下的几条等温线，比较后由学生得出结论：恒量随温度升高而增大。
③下面的数据说明什么？
一定质量的氦气
压强1atm 500atm 1000 atm
实测
1m3 1.36/500m3 2.068 5/1 000m3
体积
1/500m31/1 000m3
计算
体积
玻意耳定律的适用条件：压强不太大（和大气压比较）、温度不太低（和室温比较）的任何气体。
④你能推导出用密度形式表达的玻意耳定律吗？
⑤你能用分子动理论对玻意耳定律作出解释吗？
例题某个容器的容积是10L，所装气体的压强是20×105Pa。
如果温度保持不变，把容器的开关打开以后，容器里剩下的气体是原来的百分之几？设大气压是1.0×105Pa。
解设容器原装气体为研究对象。
初态 p1=20×105Pa
1=10L
1=T
末态 p2=1.0×105Pa
2=？L
2=T
由玻意耳定律 p1V1=p2V2得
即剩下的气体为原来的5％。
题后话：就容器而言，里面气体质量变了，似乎是变质量问题了，但若视容器中气体出而不走，就又是质量不变了。
（三）课堂小结
．一定质量的气体，在温度不变的情况下，它的压强跟体积成反比。
．玻意耳定律可以用p-V图线表示。
．玻意耳定律是实验定律，不论什么气体，只要符合压强不太大（和大气压比较）、温度不太低（和室温比较）的条件，都近似地符合这个定律。