2024_2025学年新教材高中物理第二章气体固体和液体2.2气体的等温变化学案新人教版选择性必修第三册.docxVIP

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第2课时气体的等温改变

学问结构导图

核心素养目标

物理观念：(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．

(2)驾驭玻意耳定律的内容和公式，知道定律的适用条件．

(3)理解气体等温改变的p－V图像的物理意义．

科学思维：能用玻意耳定律解决实际问题．

科学看法与责任：培育学生探讨热现象中压强和体积的关系的内在动机，坚持实事求是观点.

学问点一、气体的等温改变

1．三个状态参量：

探讨气体的性质，用________、________、________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作气体的________．

2．等温改变：

我们首先探讨一种特别的状况：________，在________的条件下，其压强与体积改变时的关系，我们把这种改变叫作气体的等温改变．

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________．

2．公式：________＝C，或p1V1＝p2V2.

3．适用条件：

(1)气体质量不变、________不变．

(2)气体温度不太低、压强不太大．

4．气体等温改变的p－V图像：

(1)p－V图像：肯定质量的气体的p－V图像为一条________，如图甲所示．

(2)p－eq\f(1,V)图像：肯定质量的气体的p－eq\f(1,V)图像为过原点的________，如图乙所示．

点睛

“C是常量”，意思是当p、V改变时C的值不变．但是对于温度不同、质量不同、种类不同的气体，C的数值一般不同．

要点一封闭气体压强的计算

容器处于平衡状态时封闭气体压强的计算

(1)依据连通器原理：在连通器中，同一液体(只有一种液体且液体不流淌)的同一水平液面上的压强相等．

例如，右图中，同一水平液面C、D处压强相等，故pA＝p0＋ph.

(2)参考液片法：选取假想的液体薄片(自身重力不计)为探讨对象，分析液片两侧受力状况，建立平衡方程消去面积，液片两侧压强相等，进而求得气体压强．

例如，图中，在其最低处取一液片B，由其两侧受力平衡可知(pA＋ρgh0)S＝(p0＋ρgh＋ρgh0)S，得pA＝p0＋ph.

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

拓展：

容器加速运动时封闭气体压强的计算

如图，当竖直放置的玻璃管向上加速运动时，对液柱受力分析有：

【例1】当大气压强为76cmHg时，如图中四种状况下(图中h＝10cm)被水银封闭气体的压强分别为：

(1)p甲＝________cmHg；(2)p乙＝________cmHg；(3)p丙＝________cmHg；

(4)p丁＝________cmHg.

变式训练1如图所示，活塞的质量为m，缸套的质量为M.通过弹簧吊在天花板上，汽缸内封有肯定质量的气体．缸套和活塞间无摩擦，活塞面积为S，大气压强为p0.则封闭气体的压强为()

A．p0＋eq\f(mg,S)B．p0＋eq\f(?M＋m?g,S)

C．p0－eq\f(Mg,S)D.eq\f(mg,S)

pS－p0S－mg＝ma

得p＝p0＋eq\f(m?g＋a?,S).

求气体压强的思路：

①以封闭气体的液面或固体为探讨对象；

②分析其受力状况；

③由平衡条件或牛顿其次定律列出方程，从而求得气体的压强；

④液体产生的压强也可以用cmHg(或用液柱高度ph)表示，等式两边单位统一即可，没有必要换算成国际单位．

要点二玻意耳定律及其应用

1．成立条件：玻意耳定律p1V1＝p2V2是试验定律，只有在气体质量肯定、温度不变的条件下才成立．

2．常量C：玻意耳定律的数学表达式pV＝C中的常量C不是一个普适恒量，它与气体的种类、质量、温度有关，对肯定质量的气体，温度越高，该恒量C越大．

运用玻意耳定律解题的技巧

应用玻意耳定律求解时，①要明确探讨对象，确定探讨对象的质量不变，温度不变；②依据题目的已知条件和求解的问题，分别找出初、末状态的参量；③正确确定压强是解题的关键；④依据玻意耳定律列方程求解．

题型1玻意耳定律的应用

【例2】如图所示，水银柱长度为19cm，大气压强为1×105Pa(相当于76cm高的水银柱产生的压强)，玻璃管是粗细匀称的．玻璃管开口向上竖直放置时，被封闭的气柱长15cm，当开口竖直向下放置时(水银没有溢出管外)，被封闭的气柱的长度是多少？

变式训练2图中竖直圆筒固定不动，粗筒横截面积是细筒的4倍，细筒足够长，粗筒中A、B两轻质活塞间封有空气，气柱长l＝20cm，活塞A的上方的水银深H＝10cm，两活塞与筒壁间的摩擦不计，用外力向上托住活塞B，使之处于平衡状态，