高中物理 第八章 气体 第1节 气体的等温变化导学案 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

1气体的等温变化内容要求等温变化知道描述气体热学状态的参量及其物理意义，知道什么是等温变化，会用等温变化的规律解释有关的物理现象。玻意耳定律掌握玻意耳定律的条件、内容、表达式，会用公式分析、计算有关问题；理解气体等温变化的p-V图象。在一个恒温池中，一串串气泡由池底慢慢升到水面，有趣的是气泡在上升过程中体积逐渐增大，到达水面处破裂。同学们想一下，气泡在上升过程中体积为何会逐渐增大呢？提示：气泡在上升过程中可认为温度不变，由于在上升过程中压强不断变小，由玻意耳定律可知，体积会逐渐变大。一、等温变化1．概念：一定____的气体，在____不变的条件下其压强与体积间发生的变化，叫做等温变化。2．实验探究实验器材铁架台、______、气压计等研究对象注射器内被封闭的一定质量的______数据收集气体的压强由______读出，空气柱体积(长度)由______读出数据处理以______为纵坐标，以__________为横坐标，作出________图象图象结果p-图象是一条____________实验结论一定质量的气体，在温度不变的条件下，其压强与__________成正比，即压强与____成反比思考1：若实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？二、玻意耳定律1．内容：一定____的某种气体，在____不变的情况下，压强p与体积V成____比。2．公式：____＝C(常数)或p1V1＝____(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)。3．条件：气体的____一定，____不变。三、气体等温变化的p-V图象1．p-V图象一定质量的某种气体发生等温变化时的p-V图象为______的一支，如图所示。2．p-图象一定质量的某种气体发生等温变化时的p-图象为延长线过____的________，如图所示。思考2：如图所示有两条等温线，你能判断哪条等温线表示的温度比较高吗？为什么？1答案：一、1.质量温度2．注射器空气柱气压计刻度尺压强p体积的倒数p过原点的直线体积的倒数体积思考1提示：不能，也可能压强p与体积V的二次方(三次方)或与等成反比，只有作出p图象是直线，才能断定p与V成反比。二、1.质量温度反2．pVp2V23．质量温度三、1.双曲线2．原点倾斜直线思考2提示：T2，因为它的pV乘积大。一、封闭气体压强的计算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平衡法：选与气体接触的液柱为研究对象，进行受力分析，利用它的受力平衡，求出气体的压强。例如：在竖直放置的U形管内用密度为ρ的两部分液体封闭着两段空气柱。大气压强为p0，各部分尺寸如图甲所示。求A、B气体的压强。甲求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，如图乙(a)，则p0S＋ρgh1S＝pAS，所以pA＝p0＋ρgh1。乙求pB：取液柱h2为研究对象，由于h2的下端是连通器，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，液柱平衡如图乙(b)，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，由两侧压强相等建立方程求出压强，仍以图甲为例：求pB时从A气体下端面作等压面，则有pB＋ρgh2＝p0＋ρgh1，所以pB＝p0＋ρgh1－ρgh2。选取等压面时要注意气体下面一定是同种液体，否则就没有压强相等的关系。(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，找出气体压强与其他各力的关系。例如：一圆形汽缸静置于地面上，如图所示，汽缸的质量为m1，活塞的质量为m2，活塞面积为S，大气压强为p0，现将活塞缓慢上提，求汽缸刚离开地面时汽缸内气体的压强。(忽略摩擦)2此问题中的活塞和汽缸均处于平衡状态。以活塞为研究对象，受力分析如图甲所示，由平衡条件得：F＋pS＝m2g＋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＝(m1＋m2)g由以上两式可求得p＝p0－。也可只以汽缸为研究对象，有：pS＋m1g＝p0S，也可得：p＝p0－。...