魯科版選修33 氣體實驗定律 第1課時 學(xué)案.docx

氣體實驗定律()目標定位1.理解一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的情況下壓強與體積的關(guān)系.2.知道玻意耳定律的內(nèi)容，表達式及適用條件.3.能運用玻意耳定律對有關(guān)問題進行分析、計算.4.了解pv圖象、p圖象的物理意義. 一、探究氣體規(guī)律的方法同時研究三個狀態(tài)參量之間的變化關(guān)系比較困難，可以采用控制變量法，控制其中一個狀態(tài)參量不變，研究其他狀態(tài)參量的變化關(guān)系，然后確定三個狀態(tài)參量的變化規(guī)律.二、玻意耳定律1.內(nèi)容：一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的情況下，壓強與體積成反比.2.公式：pvc或p1v1p2v2.3.條件：氣體的質(zhì)量一定，溫度不變.三、氣體等溫變化的圖象(即等溫線)1.圖象如圖1所示：pv圖象p圖象圖12.特點：一定質(zhì)量的氣體在溫度不變時，由于壓強與體積成反比，在pv圖上等溫線應(yīng)為雙曲線，在p圖上等溫線應(yīng)為過原點的直線.想一想如圖2所示，為同一氣體在不同溫度下的等溫線，t1和t2哪一個大？圖2答案t1大于t2.因為體積相同時，溫度越高，壓強越大.解決學(xué)生疑難點_一、玻意耳定律的理解及應(yīng)用1.成立條件：(1)質(zhì)量一定，溫度不變.(2)溫度不太低，壓強不太大.2.表達式：p1v1p2v2或pv常數(shù)或.3.應(yīng)用玻意耳定律解題的一般步驟(1)確定研究對象，并判斷是否滿足玻意耳定律的條件.(2)確定初、末狀態(tài)及狀態(tài)參量.(p1v1，p2v2)(3)根據(jù)玻意耳定律列方程求解.(注意統(tǒng)一單位)(4)注意分析隱含條件，作出必要的判斷和說明.例1一種水下重物打撈方法的工作原理如圖3.將一質(zhì)量m3103kg、體積v00.5m3的重物捆綁在開口朝下的浮筒上.向浮筒內(nèi)沖入一定質(zhì)量的氣體，開始時筒內(nèi)液面到水面的距離h140m，筒內(nèi)氣體體積v11m3.在拉力作用下浮筒緩慢上升，當筒內(nèi)液面到水面的距離為h2時，拉力減為零，此時氣體體積為v2，隨后浮筒和重物自動上浮.求v2和h2.已知大氣壓強p01105pa，水的密度1103kg/m3，重力加速度的大小g10 m/s2.不計水溫變化，筒內(nèi)氣體質(zhì)量不變且可視為理想氣體，浮筒質(zhì)量和筒壁厚度可忽略.圖3答案2.5m310m解析當f0時，由平衡條件得mgg(v0v2)代入數(shù)據(jù)得v22.5m3設(shè)筒內(nèi)氣體初態(tài)、末態(tài)的壓強分別為p1、p2，由題意得p1p0gh1p2p0gh2在此過程中筒內(nèi)氣體的溫度和質(zhì)量不變，由玻意耳定律得p1v1p2v2聯(lián)立式代入數(shù)據(jù)得h210m針對訓(xùn)練粗細均勻的玻璃管，一端封閉，長為12cm.一個人手持玻璃管開口向下潛入水中，當潛到水下某深度時看到水進入玻璃管口2cm，求管口距液面的深度.(取水面上大氣壓強為p01.0105pa，g取10m/s2，池水中溫度恒定)答案2.02m解析以被封閉的一部分氣體為研究對象，玻璃管下潛的過程中氣體的狀態(tài)變化可視為等溫過程.設(shè)潛入水下的深度為h，玻璃管的橫截面積為s.氣體的初末狀態(tài)參量分別為：初狀態(tài)：p1p0，v112s末狀態(tài)：p2p0g(h0.02)，v210s由玻意耳定律p1v1p2v2，得，解得：h2.02m.二、等溫變化中pv圖象和p圖象的理解和應(yīng)用1.一定質(zhì)量的氣體，在pv圖象中等溫線是雙曲線，雙曲線上的每一個點，均表示一定質(zhì)量的氣體在該溫度下的一個狀態(tài)，而且同一條等溫線上每個點對應(yīng)的p、v坐標的乘積都是相等的.一定質(zhì)量的氣體在不同溫度下的等溫線是不同的雙曲線，且pv乘積越大，溫度越高，如圖4所示：t2t1.圖42.一定質(zhì)量氣體的等溫變化過程，也可以用p圖象來表示，如圖5所示.等溫線是通過原點的直線，由于氣體的體積不能無窮大，所以靠近原點附近處應(yīng)用虛線表示，該直線的斜率kp/()pvt，即斜率越大，氣體做等溫變化的溫度越高.圖5例2如圖6所示，為一定質(zhì)量的氣體在不同溫度下的兩條p圖線，由圖可知()圖6a.一定質(zhì)量的氣體在發(fā)生等溫變化時，其壓強與體積成正比b.一定質(zhì)量的氣體在發(fā)生等溫變化時，其p圖線的延長線是經(jīng)過坐標原點的c.t1t2d.t1p1.再由玻意耳定律得p1v1p2v2，p1l1sp2l2s，因為p2p1，所以l2l1，所以空氣柱長度將減小.故正確答案為b.4.如圖4所示，上端封閉的玻璃管，開口向下，豎直插在水銀槽內(nèi)，管內(nèi)長度為h的水銀柱將一段空氣柱封閉，現(xiàn)保持槽內(nèi)水銀面上玻璃管的長度l不變，將管向右傾斜30，若水銀槽內(nèi)水銀面的高度保持不變，待再度達到穩(wěn)定時()圖4a.管內(nèi)空氣柱的密度變小b.管內(nèi)空氣柱的壓強變大c.管內(nèi)水銀柱的長度變大d.管內(nèi)水銀柱產(chǎn)生的壓強變大答案bc解析玻璃管傾斜前，設(shè)大氣壓強為p0，管內(nèi)空氣柱的壓強為p1，長度為h的水銀柱產(chǎn)生的壓強為ph，有p1php0.試管傾斜后，假定管內(nèi)水銀柱的長度h不變，因l不變，管內(nèi)空氣柱的體積也不變，其壓強仍為p1，但由于管的傾斜，管內(nèi)水銀柱產(chǎn)生的壓強ph1小于傾斜前的壓強ph，使p1ph1p1，故有ph2ph，即傾斜后管內(nèi)水銀柱產(chǎn)生的壓強比傾斜前小，故b、c正確.5.大氣壓強p01.0105pa.某容器的容積為20l，裝有壓強為20105pa的理想氣體，如果保持氣體溫度不變，把容器的開關(guān)打開，待氣體達到新的平衡時，容器內(nèi)剩下的氣體質(zhì)量與原來氣體的質(zhì)量之比為()a.119b.120c.239d.118答案b解析由p1v1p2v2，得p1v0p0v0p0v，因v020l，則v380l，即容器中剩余20l壓強為p0的氣體，而同樣大氣壓下氣體的總體積為400l，所以剩下氣體的質(zhì)量與原來質(zhì)量之比等于同壓下氣體的體積之比，即，b項正確.題組二pv圖象(p圖象)6.如圖5所示，dabc表示一定質(zhì)量的某種氣體狀態(tài)變化的一個過程，則下列說法正確的是()圖5a.da是一個等溫過程b.ab是一個等溫過程c.a與b的狀態(tài)參量相同d.bc體積減小，壓強減小，溫度不變答案a解析da是一個等溫過程，a對；a、b兩狀態(tài)溫度不同，ab是一個等容過程(體積不變)，b、c錯；bc是一個等溫過程，v增大，p減小，d錯.7.如圖6所示，是一定質(zhì)量氣體狀態(tài)變化的pv圖象，則下列說法正確的是()圖6a.氣體做的是等溫變化b.氣體的壓強從a至b一直減小c.氣體的體積從a到b一直增大d.氣體的三個狀態(tài)參量一直都不變答案bc解析一定質(zhì)量的氣體的等溫過程的pv圖象即等溫曲線是雙曲線，顯然圖中所示ab圖線不是等溫線，ab過程不是等溫變化，a選項不正確；從ab圖線可知氣體從a狀態(tài)變?yōu)閎狀態(tài)的過程中，壓強p在逐漸減小，體積v在不斷增大，則b、c選項正確；又該過程不是等溫過程，所以氣體的三個狀態(tài)參量一直都在變化，d選項錯誤.題組三綜合應(yīng)用8.阿迪達斯從1963年開始制作高質(zhì)量的世界杯比賽用球，2014年巴西世界杯用球命名為“桑巴榮耀”，它是阿迪達斯足球史上最有科技含量的產(chǎn)品.賽前要為足球充氣，假設(shè)活塞式打氣筒的容積為v0，足球容積為v，如果足球在打氣前內(nèi)部沒有空氣，那么打了n次后，足球內(nèi)空氣壓強多大？(已知大氣壓強為p0，假設(shè)打氣過程空氣溫度不變)答案p0解析將n次打入的氣體等效成一次打入了nv0的氣體，由玻意耳定律p1v1p2v2得p0nv0pv，解得pp0.9.圖7為一種減震墊，上面布滿了圓柱狀薄膜氣泡，每個氣泡內(nèi)充滿體積為v0，壓強為p0的氣體.當平板狀物品平放在氣泡上時，氣泡被壓縮.若氣泡內(nèi)氣體可視為理想氣體，其溫度保持不變.當體積壓縮到v時氣泡與物品接觸面的面積為s.求此時每個氣泡內(nèi)氣體對接觸面處薄膜的壓力.圖7答案p0s解析設(shè)壓力為f，壓縮后氣體壓強為p.由p0v0pv和fps得fp0s.10.汽車未裝載貨物時，某個輪胎內(nèi)氣體的體積為v0，壓強為p0；裝載貨物后，該輪胎內(nèi)氣體的壓強增加了p，若輪胎內(nèi)氣體視為理想氣體，其質(zhì)量、溫度在裝載貨物前后均不變，求裝載貨物前后此輪胎內(nèi)氣體體積的變化量.答案體積減小了解析對輪胎內(nèi)的氣體：初狀態(tài)：p1p0，v1v0末狀態(tài)：p2p0p，v2vv0由玻意耳定律得p1v1p2v2解得：v.11.如圖8所示，一定質(zhì)量的某種理想氣體被活塞封閉在可導(dǎo)熱的氣缸內(nèi)，活塞相對于底部的高度為h，可沿氣缸無摩擦地滑動.取一小盒沙子緩慢地倒在活塞的上表面上.沙子倒完時，活塞下降了.再取相同