2024高中物理第八章1气体的等温变化教学案含解析新人教版选修3_3.docxVIP

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1气体的等温变更

[学习目标]1.理解肯定质量的气体，在温度不变的状况下压强与体积的关系．(重点)2.会通过试验的方法探讨问题，探究物理规律，学习用电子表格与图象对试验数据进行处理与分析，体验科学探究过程．(重点)3.理解气体等温变更的p-V图象的物理意义．(重点)4.会用玻意耳定律计算有关的问题．(难点)

学问点一试验：探究气体等温变更的规律

1．三个状态参量

探讨气体的性质，用压强、体积、温度等物理量描述气体的状态．描述气体状态的这几个物理量叫做气体的状态参量．

2．试验探究

①试验器材：铁架台、注射器、橡胶塞、压力表(压强表)等．注射器下端用橡胶塞密封，上端用活塞封闭一段空气柱，这段空气柱是我们的探讨对象．

②数据收集：空气柱的压强p由上方的压力表读出，体积V用刻度尺读出的空气柱的长度l乘气柱的横截面积S.用手把活塞向下压或向上拉，读出体积与压强的几组值．

③数据处理

以压强p为纵坐标，以体积的倒数eq\f(1,V)为横坐标建立直角坐标系，将收集的各组数据描点作图，若图象是过原点的直线，说明压强跟体积的倒数成正比，也就说明压强跟体积成反比．

3．等温变更

肯定质量的某种气体，在温度不变时其压强随体积的变更而变更，把这种变更叫做等温变更．

[思索]

若试验数据呈现气体体积减小，压强增大的特点能否断定压强与体积成反比？

【提示】不能，也可能压强p与体积V的二次方(三次方)或与eq\r(V)成反比，只有作出p－eq\f(1,V)图线是直线，才能判定p与V成反比．

[推断]

1．利用压强、体积和温度可以描述气体的状态．(√)

2．肯定质量的气体，其温度、压强不变，只有体积变更是可能的．(×)

3．肯定质量的气体，温度、压强、体积可以都发生变更．(√)

学问点二玻意耳定律

1．内容

肯定质量的某种气体，在温度不变的状况下，压强p与体积V成反比．即pV＝常量或p1V1＝p2V2.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．

2．探讨对象

肯定质量的气体，且这一部分气体保持温度不变．

3．气体等温变更的p－V图象

肯定质量的气体发生等温变更时的p－V图象如图8-1-1所示，图线的形态为双曲线．

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．肯定质量的气体，不同温度下的等温线是不同的．

[思索]

如图8-1-2，是肯定质量的气体不同温度下的两条等温线，如何推断T1、T2的凹凸？

【提示】作压强轴的平行线，与两条等温线分别交于两点，两交点处气体的体积相等，则对应压强大的等温线温度高，即T1＜T2.

[推断]

1．肯定质量的气体压强跟体积成反比．(×)

2．肯定质量的气体在温度不变时，压强跟体积成反比．(√)

考点一气体压强的计算方法(深化理解)

1．系统处于静止或匀速直线运动状态时，求封闭气体的压强

(1)连通器原理：在连通器中，同一液体(中间液体不间断)的同一水平液面上的压强是相等的．

(2)在考虑与气体接触的液柱所产生的附加压强p＝ρgh时，应特殊留意h是表示液面间竖直高度，不肯定是液柱长度．

(3)求由液体封闭的气体压强，应选择最低液面列平衡方程．

(4)求由固体封闭(如汽缸或活塞封闭)的气体压强，应对此固体(如汽缸或活塞)进行受力分析，列出力的平衡方程．

2．容器加速运动时，求封闭气体的压强

(1)当容器加速运动时，通常选择与气体相关联的液柱、固体活塞等作为探讨对象，进行受力分析，画出分析图示．

(2)依据牛顿其次定律列出方程．

(3)结合相关原理解方程，求出封闭气体的压强．

(4)依据实际状况进行探讨，得出结论．

【例题1】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，下表面是倾斜的，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的摩擦．若大气压强为p0，则被圆板封闭在容器中的气体的压强等于()

A.eq\f(p0＋mgcosθ,S)B.eq\f(p0,cosθ)＋eq\f(mg,Scosθ)

C．p0＋eq\f(mgcos2θ,S) D．p0＋eq\f(mg,S)

【答案】D

【规律总结】封闭气体压强的求解方法

1．容器静止或匀速运动时封闭气体压强的计算：

(1)取等压面法．

依据同种液体在同一水平液面处压强相等，在连通器内敏捷选取等压面．由两侧压强相等列方程求解压强．

(2)力平衡法．

选与封闭气体接触的液柱(或活塞、汽缸)为探讨对象进行受力分析，由F合＝0列式求气体压强．

2．容器加速运动时封闭气体压强的计算：

当容器加速运动时，通常选与气体相关联的液柱、汽缸或活塞为探讨对象，并对其进行受力分析，然后由牛顿其次定律列方程，求出封闭气体的压强．

【即时训练