高中物理 第八章 气体 第1节 气体的等温变化学案 新人教版选修3-3-新人教版高二选修3-3物理学案VIP免费

第1节气体的等温变化1.理解一定质量的气体，在温度不变的情况下压强与体积的关系．2.会通过实验的手段研究问题，探究物理规律，学习用电子表格与图象对实验数据进行处理与分析，体验科学探究过程．3.理解气体等温变化的p－V图象的物理意义．4.会用玻意耳定律计算有关的问题．一、探究气体等温变化的规律1．状态参量：研究气体的性质时，用压强、体积、温度这三个物理量来描述气体的状态，这三个物理量被称为气体的状态参量．2．等温变化：一定质量的气体，在温度不变时其压强与体积发生的变化．3．实验探究实验器材铁架台、注射器、气压计等研究对象(系统)注射器内被封闭的空气柱数据收集压强由气压计读出，空气柱体积(长度)由刻度尺读出数据处理以压强p为纵坐标，以体积的倒数为横坐标作出p－图象图象结果p－图象是一条过原点的直线实验结论压强跟体积的倒数成正比，即压强与体积成反比1．(1)被封闭气体的质量发生变化不影响实验结果．()(2)实验中空气柱体积变化快慢对实验没有影响．()(3)玻璃管外侧的刻度虽然是均匀的，但并非准确的等于1cm、2cm…这对实验结果的可靠性没有影响．()提示：(1)×(2)×(3)√二、玻意耳定律1．内容：一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强p与体积V成反比．2．公式：pV＝C(常量)或p1V1＝p2V2．3．适用条件：气体质量不变、温度不变．2．(1)玻意耳定律是英国科学家玻意耳和法国科学家马略特各自通过实验发现的．()(2)公式pV＝C中的C是常量，指当p、V变化时C的值不变．()(3)对于温度不同、质量不同、种类不同的气体，C值是相同的．()提示：(1)√(2)×(3)×三、气体等温变化的p－V图象1．形状：如图，一定质量的理想气体的p－V图线的形状为双曲线，它描述的是温度不变时的p－V关系，称为等温线．2．分析：一定质量的气体，不同温度下的等温线是不同的．3．(1)一定质量的气体的等温线上的两点的压强p和体积V的乘积相等．()(2)p－V图中的等温线上的一点代表一定质量的气体的一个状态．()(3)一定质量的某种气体在温度不变的条件下，其p－图象是过原点的一条直线．()提示：(1)√(2)√(3)√如图所示，一定质量气体的等温线为双曲线，采用哪种数学方法可将p、V的关系转化为线性关系？提示：倒数法．作p－图象．封闭气体压强的计算1．静止或匀速运动系统中压强的计算方法(1)取等压面法：根据同种液体在同一水平液面处压强相等，在连通器内灵活选取等压面．由两侧压强相等列方程求解压强．例如，图甲中，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)为研究对象，分析液片两侧受力情况，建立平衡方程消去面积，得到液片两侧压强相等，进而求得气体压强．例如，图甲中粗细均匀的U形管中封闭了一定质量的气体A，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，即pA＝p0＋ph.(3)力平衡法：选与封闭气体接触的液柱(或活塞、汽缸)为研究对象进行受力分析，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、汽缸或活塞为研究对象，并对其进行受力分析，然后由牛顿第二定律列方程，求出封闭气体的压强．如图乙，当竖直放置的玻璃管向上加速运动时，对液柱受力分析有：pS－p0S－mg＝ma得p＝p0＋.命题视角1水银封闭气体压强的计算如图所示，竖直放置的U形管，左端开口，右端封闭，管内有a、b两段水银柱，将A、B两段空气柱封闭在管内．已知水银柱a长10cm，水银柱b两个液面间的高度差为5cm，大气压强为75cmHg，求空气柱A、B的压强．[解析]设气体A、B产生的压强分别为pA、pB，管截面积为S，取a液柱为研究对象进行受力分析如图甲所示，得pAS＋mag＝p0S，而paS＝ρgh1S＝mag，故pAS＋paS＝p0S所以pA＝p0－pa＝75cmHg－10cmHg＝65cmHg取液柱b为研究对象进行受力分析如图乙所示，同理可得pBS＋pbS＝pAS所以pB＝pA－pb＝65cmHg－5cmHg＝60cmHg.[答案]65cmHg60cmHg命题视角2活塞封闭气体压强的计算一圆形汽缸静止于地面上，如图所示．汽缸筒的质量为M，活塞的质量为m，活塞的面积为S，大气压强为p0.现将活塞缓慢向上提，求汽缸刚离...