高中物理 第2章 气体定律与人类生活 2.1 气体的状态 2.2 玻意耳定律教师用书 沪科版选修3-3-沪科版高二选修3-3物理学案VIP免费

2．1气体的状态2．2玻意耳定律学习目标知识脉络1.知道描述气体状态的三个状态参量及其物理意义．(重点)2.了解热力学第零定律以及理想气体模型．(难点)3.知道等温变化的特点，会用玻意耳定律计算相关问题．(重点)4.理解气体等温变化的微观解释及p－V图像．(难点)用T、V、p描述气体的状态[先填空]1．平衡状态一个热力学系统如果它与外界没有能量交换，内部也没有任何形式的能量转换，系统的温度和压强将不随时间变化．这时，我们就称系统处于平衡状态．2．状态参量研究气体的性质时，常用气体的压强、温度和体积描述气体的状态．3．热力学第零定律(1)定义：跟第三个系统处于热平衡的两个系统，彼此间也必定处于热平衡．这个规律叫做热平衡定律，也称做热力学第零定律．(2)热平衡的标志：系统的温度相同，热力学温度的单位是“开尔文”，符号K，热力学温度T与摄氏度t的关系是T＝t＋273.15K.4．理想气体当温度不太低、压强不太大时，所有的气体都可以看作理想气体．[再判断]1．在探究气体压强、体积、温度三个状态参量之间关系时采用控制变量法．(√)2．利用压强、体积和温度可以描述气体的状态．(√)3．现代科学技术可以达到绝对零度．(×)[后思考]物体温度升高了1℃就是升高了273.15K吗？【提示】不是．温度升高了1℃，也就是升高了1K，即在表示温差时，ΔT＝Δt数值上相等．1气体压强的确定1．静止或匀速运动系统中封闭气体压强的确定(1)液体封闭的气体的压强①参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211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＋ph0)S＝(p0＋ph＋ph0)S.即pA＝p0＋ph.选取参考液片时要注意，参考液片下一定是同种液体．否则就没有压强相等的关系．图211②连通器原理在连通器中，同一种液体(中间液体不间断)的同一水平液面上的压强相等，如图211甲中同一液面C、D处压强相等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．例如：在竖直放置的U形管内由密度为ρ的两部分液体封闭着两段空气柱．大气压强为p0，各部分尺寸如图211乙所示．求A、B气体的压强．求pA：取液柱h1为研究对象，设管截面积为S，大气压力和液柱重力向下，A气体压力向上，液柱h1静止，则p0S＋ρgh1S＝pAS所以pA＝p0＋ρgh1.求pB：取液柱h2为研究对象，由于h2的下端以下液体的对称性，下端液体自重产生的压强可不考虑，A气体压强由液体传递后对h2的压力向上，B气体压力、液柱h2重力向下，液柱平衡，则pBS＋ρgh2S＝pAS，所以pB＝p0＋ρgh1－ρgh2.熟练后，可直接由压强平衡关系写出待测压强，不一定非要从力的平衡方程式找起．(2)固体(活塞或汽缸)封闭的气体的压强由于该固体必定受到被封闭气体的压力，所以可通过对该固体进行受力分析，由平衡条件建立方程，来找出气体压强与其它各力的关系．例如：一圆形汽缸静置于地面上，如图212所示，汽缸筒的质量为M，活塞的质量为m，活塞面积为S，大气压强为p0，现将活塞缓慢上提，求汽缸刚离地面时汽缸内气体的压强．(忽略摩擦)2图212此问题中的活塞和汽缸均处于平衡状态．先以活塞为研究对象，受力分析如图213甲所示，由平衡条件得F＋pS＝mg＋p0S，由于F未知，再以活塞和汽缸整体为研究对象，受力如图乙(由于外界大气压力相互抵消，不再画出)，则有F＝(M＋m)g由以上两式可求得p＝p0－.也可只以汽缸为研究对象，有pS＋Mg＝p0S也可得p＝p0－.在分析活塞、汽缸受力时，要特别注意大气压力何时必须考虑，何时可不考虑．图2132.容器变速运动时封闭气体压强的计算通常选与气体相关联的液柱、汽缸或活塞为研究对象，首先对研究对象进行受力分析，然后由牛顿第二定律列方程，求出封闭的压强．如图214所示，当竖直放置的玻璃管向上加速时，对液柱有pS－p0S－mg＝ma，得p＝p0＋.图2141．下列关于热力学温度的说法中，正确的是()A．热力学温度的零值等于－273.15℃B．热力学温度变化1K和摄氏温度变化1℃，变化量的大小是相等的C．绝对...