高二物理玻耳定律

2．1氣體的狀態(tài)2．2玻意耳定律課標定位學習目標：1.理解氣體的狀態(tài)和狀態(tài)參量的意義．會進行熱力學溫度跟攝氏溫度之間的換算．2．會計算氣體的壓強，知道壓強的不同單位，必要時會進行換算．3．掌握玻意耳定律，并能應用它解決氣體的等溫變化問題．4．知道氣體等溫變化的p－V圖像，即等溫線．重點難點：1.氣體壓強的計算及氣體狀態(tài)的描述．2．玻意耳定律，p－V圖像．

核心要點突破課堂互動講練知能優(yōu)化訓練2.2

玻意耳定律課前自主學案課前自主學案一、描述氣體狀態(tài)的狀態(tài)參量1．在物理學中，可以用溫度T、體積V、_______來描述一定質(zhì)量氣體的宏觀狀態(tài)，這三個物理量叫做氣體的狀態(tài)參量．2．在國際單位制中，用熱力學溫標表示的溫度，叫做_______溫度．用符號T表示，它的單位是_______，簡稱____，符號是____.它與攝氏溫度的關(guān)系是T＝__________.壓強p熱力學開爾文開Kt＋273.153．體積：氣體的體積是指氣體分子能達到的空間．在國際單位制中，其單位是________，符號m3.體積的單位還有升(L)、毫升(mL).1L＝10－3m3,1mL＝10－6m3.4．壓強：氣體作用在器壁單位面積上的壓力叫_______．在國際單位制中，壓強的單位是帕，符號Pa.1Pa＝1N/m2，常用的單位還有標準大氣壓(atm)，1atm＝1.01×105Pa＝76cmHg.立方米壓強二、怎樣研究氣體的狀態(tài)變化一定質(zhì)量的理想氣體，如果其狀態(tài)參量中有兩個或者三個發(fā)生了變化，我們就說氣體的狀態(tài)發(fā)生了變化，只有一個參量發(fā)生變化而其他參量不變的情形是不會發(fā)生的．1．在物理學上，忽略分子本身體積和分子間_____

_____的氣體叫做理想氣體．實驗指出，當溫度________，壓強_______時，所有的氣體都可以看做理想氣體．相互作用不太低不太大2．在研究氣體的狀態(tài)變化時

，我們采用了_________法，即先保持一個參量不變，研究其他兩個參量之間的關(guān)系，進而確定三個參量的變化規(guī)律．3．使一定質(zhì)量的氣體在溫度保持不變的情況下發(fā)生的狀態(tài)變化過程，叫做______過程，相應地，還有等容過程和等壓過程．控制變量等溫三、探究氣體等溫變化規(guī)律1．實驗裝置如圖2－1－1所示．以厚壁玻璃管內(nèi)一定質(zhì)量的空氣作為研究對象．通過腳踏泵對管內(nèi)的空氣施加不同的壓強，使管內(nèi)空氣的______發(fā)生相應的變化．然后在_______和_______上讀出氣體的壓強和相應的體積．體積壓強計刻度尺圖2－1－1一定質(zhì)量p1V1＝p2V2反比四、玻意耳定律的微觀解釋一定質(zhì)量的氣體，溫度保持不變時，分子的平均動能是_____的，壓強的大小完全由_________決定．當體積減小為原來的一半時，分子密度增大為原來的2倍，因此壓強也______為原來的2倍，即氣體的壓強與體積的乘積______，或者說氣體的壓強與體積成反比．一定分子密度增大不變思考感悟在研究氣體的等溫變化規(guī)律時，壓強增大，體積減小，氣體的內(nèi)能如何變化？提示：內(nèi)能不變．理想氣體不考慮分子勢能，故內(nèi)能由氣體溫度體現(xiàn)．核心要點突破一、氣體壓強的計算1．靜止或勻速運動系統(tǒng)中壓強的計算方法圖2－1－2(1)參考液片法：選取假想的液體薄片(自身重力不計)為研究對象，分析液片兩側(cè)受力情況，建立平衡方程消去面積，得到液片兩側(cè)壓強相等．進而求得氣體壓強．例如，圖2－1－2中粗細均勻的U形管中封閉了一定質(zhì)量的氣體A，在其最低處取一液片B，由其兩側(cè)受力平衡可知(pA＋ph0)S＝(p0＋ph＋ph0)S.即pA＝p0＋ph.(2)力平衡法：選與封閉氣體接觸的液柱(或活塞、汽缸)為研究對象進行受力分析，由F合＝0列式求氣體壓強．(3)連通器原理：在連通器中，同一種液體(中間液體不間斷)的同一水平液面上的壓強相等，如圖2－1－2中同一液面C、D處壓強相等pA＝p0＋ph.2．容器加速運動時封閉氣體壓強的計算當容器加速運動時，通常選與氣體相關(guān)聯(lián)的液柱、汽缸或活塞為研究對象進行受力分析，然后由牛頓第二定律列方程，求出封閉的壓強．如圖2－1－3所示,當豎直放置的玻璃管向上加速時，對液柱有：圖2－1－3即時應用

(即時突破，小試牛刀)1.如圖2－1－4所示，一個橫截面積為S的圓筒形容器豎直放置，金屬圓板的上表面是水平的，下表面是傾斜的，下表面與水平面的夾角為θ，圓板的質(zhì)量為M，不計圓板與容器內(nèi)壁的摩擦．若大氣壓強為p0,則被圓板封閉在容器中的氣體壓強等于(

)圖2－1－4二、玻意耳定律的理解及應用1．成立條件：玻意耳定律p1V1＝p2V2是實驗定律，只有在氣體質(zhì)量一定、溫度不變的條件下才成立．2．恒量的定義：p1V1＝p2V2＝C(恒量)．該恒量C與氣體的種類、質(zhì)量、溫度有關(guān)，對一定質(zhì)量的氣體，溫度越高，該恒量C越大．3．兩種等溫變化圖像的比較4.應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)確定始、末狀態(tài)及狀態(tài)參量(p1、V1、p2、V2)．(3)根據(jù)玻意耳定律列方程求解(注意統(tǒng)一單位)．即時應用

(即時突破，小試牛刀)2．一定質(zhì)量的氣體在溫度保持不變時，氣體的壓強增大到原來的4倍，則氣體的體積變?yōu)樵瓉淼?

)

在豎直放置的U形管內(nèi)由密度為ρ的兩部分液體封閉著兩段空氣柱．大氣壓強為p0，各部分尺寸如圖2－1－5所示．求A、B氣體的壓強．圖2－1－5課堂互動講練氣體壓強的求解例1【精講精析】法一：平衡法．選與氣體接觸的液柱為研究對象.進行受力分析，利用平衡條件求解．求pA：取液柱h1為研究對象，設管橫截面積為S，大氣壓力和液柱重力方向向下，A氣體產(chǎn)生的壓力方向向上，液柱h1靜止，則p0S＋ρgh1S＝pAS，pA＝p0＋ρgh1.求pB：取液柱h2為研究對象，由于h2的下端以下液體的對稱性，下端液體產(chǎn)生的壓強可以不予考慮，A氣體壓強由液體傳遞后對h2的壓力方向向上，B氣體壓力、液體h2重力方向向下，液柱受力平衡，則pBS＋ρgh2S＝pAS，得pB＝p0＋ρgh1－ρgh2.法二：取等壓面法．根據(jù)同種液體在同一液面處壓強相等，在連通器內(nèi)靈活選取等壓面.由兩側(cè)壓強相等列方程求解壓強．求pB時從A氣體下端選取等壓面，則有pB＋ρgh2＝pA＝p0＋ρgh1，所以pA＝p0＋ρgh1，pB＝p0＋ρg(h1－h(huán)2)．【答案】

p0＋ρgh1

p0＋ρg(h1－h(huán)2)【方法總結(jié)】對于封閉氣體壓強的計算要分清是平衡狀態(tài)還是加速狀態(tài)，合理選取平衡方程還是牛頓第二定律方程求解．如圖2－1－6所示為一定質(zhì)量的氣體在不同溫度下的兩條等溫線，則下列說法正確的是(

)圖2－1－6等溫線的理解及應用例2A．從等溫線可以看出，一定質(zhì)量的氣體在發(fā)生等溫變化時，其壓強與體積成反比B．一定質(zhì)量的氣體，在不同溫度下的等溫線是不同的C．由圖可知T1＞T2D．由圖可知T1＜T2【精講精析】由等溫線的物理意義可知，A、B正確；對于一定質(zhì)量的氣體，溫度越高，等溫線的位置就越高，C錯、D對．【答案】

ABD玻意耳定律的應用例3(2011年濟南高二檢測)農(nóng)村常用來噴射農(nóng)藥的壓縮噴霧器的結(jié)構(gòu)如圖2－1－7所示，A的容積為7.5L，裝入藥液后，藥液上方體積為1.5L，關(guān)閉閥門K，用打氣筒B每次打進105Pa的空氣250cm3.求：圖2－1－7(1)要使藥液上方氣體的壓強為4×105Pa，打氣筒活塞應打幾次？(2)當A中有4×105Pa的空氣后，打開閥門K可噴射藥液，直到不能噴射時，噴霧器剩余多少體積的藥液？【思路點撥】以被打入的所有氣體和噴霧器內(nèi)的原有氣體整體為研究對象,打入的過程是等溫壓縮，噴霧過程是等溫膨脹，根據(jù)兩過程中氣體的初、末狀態(tài)列方程求解．【答案