人教版选修3-3 第八章气体第1节气体的等温变化 导学案

高三物理选修3-3第八章气体第一节气体的等温变化导学案

【教学目标】

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．会通过实验手段研究问题，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分析，体验科学探究过程。

3．通过对实验数据的分析与评估，培养学生严谨的科学态度与实事求是的科学精神。

4．在实验探究探究过程中，培养学生相互协作的精神。

【教学重点】

掌握玻意耳定律，并能应用它解决气体的等温变化的问题、解释生活中的有关现象。知道气体等温变化的p—v图象，即等温线。

【教学难点】

会通过实验手段研究问题，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分析，体验科学探究过程。

【自主学习】

打足气的自行车在烈日下曝晒，常常会爆胎，原因是车胎内的气体因温度升高而压强增大、体积膨胀。生活中的许多现象都表明，气体的压强、体积、温度三个状态参量之间存在着一定的关系。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。我们把这种变化叫做。

一、实验探究气体等温变化的规律

如图所示，注射器下端的开口有橡胶塞，它和柱塞一起把一段空气柱封闭在玻璃管中。

这段空气柱是我们研究的对象，实验过程中它的质量不会变化；实验中如果空气柱体积

的变化不太快，它的温度大致等于环境温度，也不会有明显的变化。

1．实验数据的收集

空气柱的压强p可以从仪器上方的指针读出，空气柱的长度l可以在玻璃管侧的刻度尺上读出，空气柱的长度l与横截面积S的乘积就是它的体积V。用手把柱塞向下压或向上拉，读出体积与压强的几组数据。

2．实验数据的处理

（1）很容易发现，空气柱的体积越小，压强就越大。空气柱的压强是否跟体积成反比呢？我们可以通过图象来检验这个猜想。

（2）以压强p为纵坐标，以体积的倒数为横坐标，把以上各组数据在坐标系中

描点。如果图象中的各点位于过原点的同一条直线上，就说明压强跟体积的倒

数成正比，即压强的确与体积成反比。如果不在同一条直线上，我们再尝试其

他关系。

（3）如果把实验数据输入计算机，借用数表软件可以在短时间内进行多种尝试，

很快获得对应的图象，得知p与V的关系。

3．要考虑的问题

在这个实验中，为了找到体积与压强的关系，是否一定要测量空气柱的横截面积？

用刻度尺检查可以发现，玻璃管侧的刻度尽管是均匀的，但并非准确地等于1cm、2cm……这对实验结果的可靠性是否有影响？

测量体积时误差主要出在哪里？怎样减小这个误差？

二、玻意耳定律

英国科学家玻意耳和法国科学家马略特各自通过实验发现，一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，

。写成公式就是

压强p与体积V成反比，即p∝1

V

pV=C（1）

式中C是一个常量。或者

p1V1＝p2V2（2）

其中p1、V1和p2、V2分别表示气体在1、2两个不同状态下的压强和体积。

这个规律叫做玻意耳定律。

三、气体等温变化的p -V图象

（1）在探究一定质量气体压强跟体积关系的实验中，为了用线性

关系来检验这两个物理量之间的定量规律，建立p–1/V的坐标系。

然而，为了直观地描述压强p跟体积V的关系，通常还是用p-V

坐标系。一定质量气体等温变化的p-V图象如图所示，图线的形

状为双曲线。由于它描述的是温度不变时的p-V关系，因此称它

为等温线。一定质量的气体，不同温度下的等温线是不同的，如

图所示。

（2）图中两条等温线，T2是温度较高的等温线。

（3）在p-1/V图像中，等温线是通过原点的直线，其斜率与温度

成正比，斜率越大的图线表示其温度越高。

【随堂练习】

1．下列各图中，水银柱高度均为h=10cm，大气压强为p0=76cmHg，

则各封闭段气体的压强p1=________；p2=________；p3=_________；

p4=_________；p5=_________；p6=__________。

2．如图所示，把玻璃管口向下插入水银槽中，管内水银面低于管外水银槽中的水银面。将玻璃管稍向上提起一些时，玻璃管中的气体压强将减小，则( )

A．玻璃管内气体的长度增加

B．玻璃管内气体的长度减小

C．玻璃管内外水银面高度差减小

D．玻璃管内外水银面高度差增大

3．在标准大气压（相当于76cm水银柱产生的压强）下做托里拆利实验时，由于管中混

有少量空气，水银柱上方有一段空气柱，如图所示。这里管中稀薄气体的压强相当于下

列哪个高度的水银柱产生的压强（）

A．0cm B．16cm C．30cm D．60cm

4．如图所示，粗细均匀的U形管的A端是封闭的，B端开口向上。两管中水银面的高

度差h=20cm。外界大气压强为76cmHg。求A管中封闭气体的压强。

5．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（）

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

B．一定质量的气体，在不同温度下的等温线是不同的

C．由图可知T1＞T2

D．由图可知T1＜T2

6．如图所示，一个横截面积为S的圆筒形容器竖直放置，金属圆板的上表面是水平的，

下表面与水平面的夹角为θ，圆板的质量为M，不计圆板与容器内壁间的摩擦。若大气

压强为P0，则被圆板封闭在容器中的气体压强等于（）

A．P0+Mgcosθ/S B．P0/cosθ+Mg/Scosθ

C．P0+Mgcos2θ/S D．P0+Mg/S

7．一个气泡从水底升到水面上时，体积增大2倍，设水的密度为ρ=1×103kg/m3，大气压强P0=1×105Pa，水底与水面温差不计，求水的深度。（g=10m/s2）

8．如图所示，为一定质量的气体在不同温度下的两条p-1/V图线。由图可知（）

A．一定质量的气体在发生等温变化时，其压强与体积成正比

B．一定质量的气体在发生等温变化时，其p-1/V图线的是经过坐标原点的直线

C．T1＞T2

D．T1＜T2

9．某容器的容积是5L，里面所装气体的压强为1×106Pa，如果温度保持不变，把容器开关打开以后，容器里剩下的气体是原来的百分之几？

10．喷雾器筒内药液面上方有打气孔，可通过打气筒将外界空气压入筒内液面上方，使被封闭的空气压强增大。设喷雾器筒内上方的空气体积为1.5L，然后用打气筒缓慢向药液上方打气，每次打进1atm的空气0.25L，设打气过程中温度不变，要使喷雾器里的压强达到4atm，打气筒应打气多少次。