全優(yōu)課堂·物理·選擇性必修第三冊(cè)(人教版) 課件 第2章　2　第2課時(shí) 玻意耳定律的理解及應(yīng)用

第二章氣體、固體和液體2氣體的等溫變化第2課時(shí)玻意耳定律的理解及應(yīng)用

1.熟悉玻意爾定律的內(nèi)容及表達(dá)式，會(huì)計(jì)算目標(biāo)氣體變化前后的狀態(tài)量.2.會(huì)用玻意耳定律解釋一些自然現(xiàn)象，解決簡(jiǎn)單的實(shí)際問(wèn)題.3.理解氣體等溫變化的p-V圖像的物理意義．課前·

自主預(yù)習(xí)1．內(nèi)容一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度保持不變的情況下，壓強(qiáng)p與體積V成________．2．公式_________(常量)或______________．3．適用條件(1)氣體質(zhì)量不變、________不變．(2)氣體溫度不太低、壓強(qiáng)不太大．玻意耳定律反比pV＝Cp1V1＝p2V2溫度1．p-V圖像一定質(zhì)量的氣體的p-V圖像為一條_________，如圖甲所示．氣體等溫變化的p-V圖像雙曲線傾斜直線甲乙課堂·

重難探究1．成立條件玻意耳定律p1V1＝p2V2是實(shí)驗(yàn)定律，只有在氣體質(zhì)量一定、溫度不變的條件下才成立．2．理解玻意耳定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式pV＝C中的常量C不是一個(gè)普適恒量，它與氣體的種類(lèi)、質(zhì)量、溫度有關(guān)，對(duì)一定質(zhì)量的氣體，溫度不變，該恒量C為某一定值．玻意耳定律的理解及應(yīng)用3．應(yīng)用玻意耳定律的思路和方法(1)確定研究對(duì)象，并判斷是否滿足玻意耳定律成立的條件．(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p1V1＝p2V2，代入數(shù)值求解(注意各狀態(tài)參量要統(tǒng)一單位).(4)注意分析題目中的隱含條件，必要時(shí)還應(yīng)由力學(xué)或幾何知識(shí)列出輔助方程．(5)有時(shí)要檢驗(yàn)結(jié)果是否符合實(shí)際，對(duì)不符合實(shí)際的結(jié)果要?jiǎng)h去．例1

(2024年佛山檢測(cè))有一質(zhì)量為M的圓柱形汽缸，用質(zhì)量為m的活塞封閉著一定質(zhì)量的理想氣體．當(dāng)汽缸靜置在水平面開(kāi)口向上時(shí)，汽缸內(nèi)空氣柱長(zhǎng)為L(zhǎng)(圖甲).現(xiàn)把活塞按如圖乙那樣懸掛，汽缸懸在空中保持靜止，求此時(shí)汽缸內(nèi)空氣柱長(zhǎng)度為多少？已知大氣壓為p0，重力加速度為g，活塞的橫截面積為S，它與汽缸之間無(wú)摩擦且不漏氣，氣體溫度保持不變．變式1

(2024年貴州檢測(cè))空氣懸掛減震(氣體彈簧)廣泛應(yīng)用于各類(lèi)車(chē)輛懸掛減震，不斷提升汽車(chē)乘坐舒適性．某新型國(guó)產(chǎn)轎車(chē)上的氣體彈簧減震裝置簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)如圖所示，導(dǎo)熱良好的直立圓筒形汽缸內(nèi)用橫截面積S＝20cm2的活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞能無(wú)摩擦滑動(dòng)，并通過(guò)連桿與車(chē)輪軸連接．封閉氣體初始溫度T＝297K，長(zhǎng)度L1＝0.12m、壓強(qiáng)p1＝5.0×105Pa，當(dāng)車(chē)輛載重時(shí)，相當(dāng)于在汽缸頂部加一物體A，汽缸下降，穩(wěn)定后封閉氣體長(zhǎng)度L2＝0.08m，此過(guò)程中氣體溫度保持不變．求：(1)穩(wěn)定后封閉氣體的壓強(qiáng)p2；(2)物體A的質(zhì)量m.對(duì)氣體等溫變化圖像的理解例2

(多選)如圖所示是一定質(zhì)量的某種氣體狀態(tài)變化的p-V圖像，氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過(guò)程中，關(guān)于氣體的溫度和分子平均速率的變化情況，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是

(

)A．都一直保持不變B．溫度先升高后降低C．溫度先降低后升高D．平均速率先增大后減小【答案】AC【解析】由圖像可知，pAVA＝pBVB，所以A、B兩狀態(tài)的溫度相等，在同一等溫線上，可在p-V圖上作出幾條等溫線，如圖所示．由于離原點(diǎn)越遠(yuǎn)的等溫線溫度越高，所以從狀態(tài)A到狀態(tài)B溫度應(yīng)先升高后降低，分子平均速率先增大后減小．變式2如圖所示為一定質(zhì)量的理想氣體的p-V圖像，A、B是雙曲線上的兩點(diǎn)，△OAC和△OBD的面積分別為S1和S2，則 (

)A．S1<S2B．S1＝S2C．S1>S2D．S1與S2的大小無(wú)法確定【答案】B小練·

隨堂鞏固1．(2024年大連月考)將水杯開(kāi)口向下倒置在水盆中，可在杯中封閉一段氣體．現(xiàn)將水杯緩慢向上提起一段高度(杯口始終未露出水面，杯內(nèi)氣體未漏出)，設(shè)環(huán)境溫度保持不變，此過(guò)程中杯中封閉氣體 (

)A．體積變小，壓強(qiáng)變小B．體積變大，壓強(qiáng)變大C．體積變小，壓強(qiáng)變大D．體積變大，壓強(qiáng)變小【答案】D【解析】將水杯緩慢向上提起一段高度，由于水杯上升，水杯內(nèi)水面與杯口水面的高度差減小，則杯內(nèi)氣體壓強(qiáng)變小，氣體做等溫變化，根據(jù)pV＝C，可知此過(guò)程中杯中封閉氣體的體積變大．2．如圖，豎直放置、開(kāi)口向下的試管內(nèi)用水銀封閉一段氣體，若試管自由下落，則管內(nèi)氣體

(

)A．壓強(qiáng)增大，體積增大B．壓強(qiáng)增大，體積減小C．壓強(qiáng)減小，體積增大D．壓強(qiáng)減小，體積減小【答案】B【解析】試管豎直放置時(shí)，封閉的氣體壓強(qiáng)為p＝p0－ρgh；試管自由下落時(shí)，封閉的氣體壓強(qiáng)為p＝p0，根據(jù)玻意耳定律pV＝C，知壓強(qiáng)增大，則體積減小，故B正確．3．(多選)如圖所示，在一個(gè)恒溫池中，一串串氣泡由池底慢慢升到水面，有趣的是氣泡在上升過(guò)程中，體積逐漸變大，下列對(duì)氣泡內(nèi)氣體分子的描述正確的有

(

)A．氣體分子的平均速率不變B．氣體分子數(shù)密度增加C．氣體分子數(shù)密度不變D．氣體分子對(duì)氣泡壁單位面積的平均作用力減小【答案】AD【解析】在氣泡緩慢浮起時(shí)，溫度不變，而壓強(qiáng)減小，氣體分子對(duì)氣泡壁單位面積的平均作用力減小，D正確．由玻意耳定律知，體積增大，所以分子數(shù)密度減小，B、C錯(cuò)誤．溫度不變時(shí)，分子的平均動(dòng)能不變，A正確．4．(多選)如圖所示是一定質(zhì)量氣體的兩條等溫線，則下列關(guān)于各狀態(tài)溫度的說(shuō)法中正確的是(A、B、C、D為四種狀態(tài)) (

)A．tA＝tBB．tB＝tCC．tC>tDD．tD>tA【答案】AD【解析】根據(jù)圖像的變化規(guī)律可知tC＝tD>tA＝tB.故A、D正確．5．用圖甲所示實(shí)驗(yàn)裝置探究氣體等溫變化的規(guī)律．(1)在本實(shí)驗(yàn)操作的過(guò)程中，需要保持不變的量是氣體的__________和__________．(2)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)下列說(shuō)法正確的是 (

)A．為保證封閉氣體的氣密性，應(yīng)在柱塞與注射器壁間涂上潤(rùn)滑油B．改變氣體體積時(shí)應(yīng)快速推拉柱塞C．為方便推拉柱塞，應(yīng)用手握注射器再推拉柱塞D．注射器旁的刻度尺只要刻度分布均勻即可，可以不標(biāo)注單位乙丙A．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有漏氣現(xiàn)象B．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中氣體溫度降低C．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中氣體溫度升高D．漏加了注射器與壓強(qiáng)傳感器連接處的氣體體積(2)為保證封閉氣體的氣密性，應(yīng)在柱塞與注射器壁間涂上潤(rùn)滑油，A正確；實(shí)驗(yàn)時(shí)為防止氣體溫度變化，應(yīng)緩慢推拉柱塞，B錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)時(shí)為防止溫度發(fā)生變化，則不能用手握注射器推拉柱塞，C錯(cuò)誤；只需關(guān)注圖像斜率的變化即可探究壓強(qiáng)和體積的關(guān)系，注射器旁的刻度尺只需要刻度分布均勻即可，可以不標(biāo)注單位，D正確．6．玻璃瓶可作為測(cè)量水深的簡(jiǎn)易裝置．如圖所示，潛水員在水面上將80mL水裝入容積為380mL的玻璃瓶中，擰緊瓶蓋后帶入水底，倒置瓶身，打開(kāi)瓶蓋，讓水進(jìn)入瓶中，穩(wěn)定后測(cè)得瓶?jī)?nèi)水的體積為230mL.將瓶?jī)?nèi)氣體視為理想氣體，全程氣體不泄漏且溫度不變．大氣壓強(qiáng)p0

取1.0×105Pa，重力加速度g取10m/s2，水的密度ρ取1.0×103kg/m3.求水底