2017年高中物理第二章固體、液體和氣體第七講氣體實(shí)驗(yàn)定律(Ⅰ)教案粵教版選修3-3

1、第七講 氣體實(shí)驗(yàn)定律（I）目標(biāo)定位1.理解一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的情況下壓強(qiáng)與體積的關(guān)系2 知道玻意耳定律的內(nèi)容，表達(dá)式及適用條件 3 能運(yùn)用玻意耳定律對(duì)有關(guān)問(wèn)題進(jìn)行分析、計(jì)算4 了解 p1V圖象、p圖象的物理意義V戸預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)全梳理識(shí)記點(diǎn)撥_、探究氣體規(guī)律的方法同時(shí)研究三個(gè)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(gè)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(gè)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(qiáng)與體積成反比 _L2. 公式：pV= C或piVi=P2V2.3. 條件：氣體的質(zhì)量一定，溫度不變.三、 氣體等溫變

2、化的圖象（即等溫線）1.圖象如圖 1 所示：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(gè)大?pV圖象2.特點(diǎn):定質(zhì)量的氣體在溫度不變時(shí)，由于壓強(qiáng)與體積成反比，在pV圖上等溫線應(yīng)為雙曲線,1在PV圖上等溫線應(yīng)為過(guò)原點(diǎn)的直線想一想答案t1大于t2.因?yàn)轶w積相同時(shí)，溫度越高，壓強(qiáng)越大3【解決學(xué)生疑難點(diǎn)】歹課堂講義聾理解 5 化探究一、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(qiáng)不太大PiV22. 表達(dá)式：piV=P2V2或pV=常數(shù)或一P2Vi3. 應(yīng)用玻意耳定律解題的一般步驟(i)確定研究對(duì)象，并判斷是否滿足玻意耳定律的條件確定初、末狀

3、態(tài)及狀態(tài)參量.(piV,P2VO(3) 根據(jù)玻意耳定律列方程求解.(注意統(tǒng)一單位)注意分析隱含條件，作出必要的判斷和說(shuō)明.【例 i 一種水下重物打撈方法的工作原理如圖3.將一質(zhì)量M= 3Xi03kg、體積V0= 0.5m3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(shí)筒內(nèi)液面到水面的距離hi= 40m,筒內(nèi)氣體體積Vi= in?.在拉力作用下浮筒緩慢上升，當(dāng)筒內(nèi)液面到水面的距離 為h2時(shí)，拉力減為零，此時(shí)氣體體積為V2,隨后浮筒和重物自動(dòng)上浮.求V2和h2.已知大氣壓強(qiáng)po= ixi05Pa,水的密度p= ixi03kg/m3,重力加速度的大小g= i0 m/s2.不計(jì)水溫變

4、 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解析當(dāng)F= 0 時(shí)，由平衡條件得Mg=pg(V0+V2)代入數(shù)據(jù)得V2= 2.5m3設(shè)筒內(nèi)氣體初態(tài)、末態(tài)的壓強(qiáng)分別為pi=po+ pghimO13m52Pi、P2,由題意得L-_w一三-?- .-.4p2=po+ pgh25點(diǎn)的直線，由于氣體的體積不能無(wú)窮大，所以靠近原點(diǎn)附近處應(yīng)用虛線表示，該直線的斜率1k=p/(V)=pVT,即斜率越大，氣體做等溫變化的溫度越高在此過(guò)程中筒內(nèi)氣體的溫度和質(zhì)量不變，由玻意耳定律得piVi=P2V2聯(lián)立式代入數(shù)據(jù)得h2= 10m針對(duì)訓(xùn)練 粗細(xì)均勻的玻璃管，一端封閉，長(zhǎng)為 12cm. 個(gè)人手持玻璃管開

5、口向下潛入水中,當(dāng)潛到水下某深度時(shí)看到水進(jìn)入玻璃管口2cm,求管口距液面的深度.(取水面上大氣壓強(qiáng)為po= 1.0 x105Pa,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(duì)象，玻璃管下潛的過(guò)程中氣體的狀態(tài)變化可視為等溫過(guò)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)：pi=po,Vi= 12S末狀態(tài)：p2=po+pg(h 0.02) ,V= 10S由玻意耳定律piVi=P2V2,得p0+pg卡一=變,解得：h=2.02m.12S二、等溫變化中pV圖象和pJ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，

6、雙曲線上的每一個(gè)點(diǎn)，均表示一定質(zhì)量的氣體在該溫度下的一個(gè)狀態(tài)，而且同一條等溫線上每個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的p、V坐標(biāo)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,pV乘積越大，溫度越高,如圖 4 所示：T2Ti.2.6一 一 _1 一 一【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pV圖線，由圖可知（）/0J圖 6A.一定質(zhì)量的氣體在發(fā)生等溫變化時(shí)，其壓強(qiáng)與體積成正比1B.一定質(zhì)量的氣體在發(fā)生等溫變化時(shí)，其pV圖線的延長(zhǎng)線是經(jīng)過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的C.T1T2D.TIpi.再由玻意耳定律得piVi=p2Va,piliS=P212S,因?yàn)閜2pi，所以12Pi，故有Ph2Ph,即傾

7、斜后管內(nèi) 水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)比傾斜前小，故B C 正確.5.大氣壓強(qiáng)po= i.oxio5Pa.某容器的容積為 20L，裝有壓強(qiáng)為 20Xio5Pa 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(dá)到新的平衡時(shí)，13容器內(nèi)剩下的氣體質(zhì)量與原來(lái)氣體的質(zhì)量之比為（）A.i : i9B.i : 20C.2 : 39D.i : 1814答案 B解析 由piVi=p2V2,得piVo=poVo+poV,因Vo= 20L，則V= 380L，即容器中剩余 20L 壓強(qiáng) 為po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(lái)質(zhì)量之比等于同壓下氣體的體積之比，即400=20，B

8、 項(xiàng)正確1題組二pV圖象（pV圖象）6.如圖 5 所示，ATB-C表示一定質(zhì)量的某種氣體狀態(tài)變化的一個(gè)過(guò)程，則下列說(shuō)法正確的是（）A.DTA是一個(gè)等溫過(guò)程B.ATB是一個(gè)等溫過(guò)程C.A與B的狀態(tài)參量相同D.BTC體積減小，壓強(qiáng)減小，溫度不變答案A解析DTA是一個(gè)等溫過(guò)程，A 對(duì)；A、B兩狀態(tài)溫度不同，ATB是一個(gè)等容過(guò)程（體積不變）, B C錯(cuò)；B C是一個(gè)等溫過(guò)程，V增大，p減小，D 錯(cuò).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(shuō)法正確的是（）A. 氣體做的是等溫變化B. 氣體的壓強(qiáng)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(gè)狀態(tài)參量一直都不變 答案

9、BCA 選項(xiàng)不正確；從AB圖線可知?dú)怏w從A狀態(tài)變?yōu)锽狀態(tài)的過(guò)程中，壓強(qiáng)p在逐漸減小，體積V在不斷增大，則 B、C 選項(xiàng)正確；又該過(guò)程不是等解析定質(zhì)量的氣體的等溫過(guò)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(guò)程不是等溫變化,圖 515溫過(guò)程，所以氣體的三個(gè)狀態(tài)參量一直都在變化，D 選項(xiàng)錯(cuò)誤題組三綜合應(yīng)用8阿迪達(dá)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(dá)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(méi)有空氣，那么打了n次后,足球內(nèi)空氣壓強(qiáng)多大？

10、（已知大氣壓強(qiáng)為 3，假設(shè)打氣過(guò)程空氣溫度不變）解析 將n次打入的氣體等效成一次打入了nV）的氣體，由玻意耳定律pV=pV得”nV0ponVO=pV,解得p=vpo.9.圖 7 為一種減震墊，上面布滿了圓柱狀薄膜氣泡，每個(gè)氣泡內(nèi)充滿體積為V0,壓強(qiáng)為po的氣體當(dāng)平板狀物品平放在氣泡上時(shí)，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(dāng)體積壓縮到V時(shí)氣泡與物品接觸面的面積為S.求此時(shí)每個(gè)氣泡內(nèi)氣體對(duì)接觸面處薄膜的壓力答案VpoS解析設(shè)壓力為F,壓縮后氣體壓強(qiáng)為p.由pV）=pV和F=pS乂得F=VPoS.10.汽車未裝載貨物時(shí)，某個(gè)輪胎內(nèi)氣體的體積為V）,壓強(qiáng)為po；裝載貨物后，該輪胎內(nèi)氣體的壓強(qiáng)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ApVo體積減小了人Ap+po解析對(duì)輪胎內(nèi)的氣體：初狀態(tài)：pi=po,V=乂答案nV0vpo圜拄形氣泄圖 716末狀態(tài)：P2=po+Ap,V2= AV+V0由玻意耳定律得pV=pV2解得：AV=-A PV.Ap+po11.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(duì)于底部的高度為 h,可沿氣缸無(wú)摩擦地滑動(dòng) 取一小盒沙子緩慢地倒在活塞的上表面上.沙子倒完時(shí)，活塞下降了 -.再取相同質(zhì)量的一小盒沙子緩慢地倒在活塞的上表面上外界大氣的壓強(qiáng)4