高中物理 第二章 固体、液体和气体 第七讲 气体实验定律（Ⅰ）教案 粤教版选修3-3-粤教版高二选修3-3物理教案VIP免费

第七讲气体实验定律(Ⅰ)目标定位]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.知道玻意耳定律的内容，表达式及适用条件.3.能运用玻意耳定律对有关问题进行分析、计算.4.了解p－V图象、p－图象的物理意义.一、探究气体规律的方法同时研究三个状态参量之间的变化关系比较困难，可以采用控制变量法，控制其中一个状态参量不变，研究其他状态参量的变化关系，然后确定三个状态参量的变化规律.二、玻意耳定律1.内容：一定质量的气体，在温度不变的情况下，压强与体积成反比.2.公式：pV＝C或p1V1＝p2V2.3.条件：气体的质量一定，温度不变.三、气体等温变化的图象(即等温线)1.图象如图1所示：p－V图象p－图象图12.特点：一定质量的气体在温度不变时，由于压强与体积成反比，在p－V图上等温线应为双曲线，在p－图上等温线应为过原点的直线.想一想如图2所示，为同一气体在不同温度下的等温线，t1和t2哪一个大？图2答案t1大于t2.因为体积相同时，温度越高，压强越大.解决学生疑难点_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________一、玻意耳定律的理解及应用1.成立条件：(1)质量一定，温度不变.(2)温度不太低，压强不太大.2.表达式：p1V1＝p2V2或pV＝常数或＝.3.应用玻意耳定律解题的一般步骤(1)确定研究对象，并判断是否满足玻意耳定律的条件.(2)确定初、末状态及状态参量.(p1V1，p2V2)(3)根据玻意耳定律列方程求解.(注意统一单位)(4)注意分析隐含条件，作出必要的判断和说明.例1一种水下重物打捞方法的工作原理如图3.将一质量M＝3×103kg、体积V0＝0.5m3的重物捆绑在开口朝下的浮筒上.向浮筒内冲入一定质量的气体，开始时筒内液面到水面的距离h1＝40m，筒内气体体积V1＝1m3.在拉力作用下浮筒缓慢上升，当筒内液面到水面的距离为h2时，拉力减为零，此时气体体积为V2，随后浮筒和重物自动上浮.求V2和h2.已知大气压强p0＝1×105Pa，水的密度ρ＝1×103kg/m3，重力加速度的大小g＝10m/s2.不计水温变化，筒内气体质量不变且可视为理想气体，浮筒质量和筒壁厚度可忽略.图3答案2.5m310m解析当F＝0时，由平衡条件得Mg＝ρg(V0＋V2)①代入数据得V2＝2.5m3②设筒内气体初态、末态的压强分别为p1、p2，由题意得p1＝p0＋ρgh1③p2＝p0＋ρgh2④在此过程中筒内气体的温度和质量不变，由玻意耳定律得p1V1＝p2V2⑤联立②③④⑤式代入数据得h2＝10m⑥针对训练粗细均匀的玻璃管，一端封闭，长为12cm.一个人手持玻璃管开口向下潜入水中，当潜到水下某深度时看到水进入玻璃管口2cm，求管口距液面的深度.(取水面上大气压强为p0＝1.0×105Pa，g取10m/s2，池水中温度恒定)答案2.02m解析以被封闭的一部分气体为研究对象，玻璃管下潜的过程中气体的状态变化可视为等温过程.设潜入水下的深度为h，玻璃管的横截面积为S.气体的初末状态参量分别为：初状态：p1＝p0，V1＝12S末状态：p2＝p0＋ρg(h－0.02)，V2＝10S由玻意耳定律p1V1＝p2V2，得＝，解得：h＝2.02m.二、等温变化中p－V图象和p－图象的理解和应用1.一定质量的气体，在p－V图象中等温线是双曲线，双曲线上的每一个点，均表示一定质量的气体在该温度下的一个状态，而且同一条等温线上每个点对应的p、V坐标的乘积都是相等的.一定质量的气体在不同温度下的等温线是不同的双曲线，且pV乘积越大，温度越高，如图4所示：T2>T1.图42.一定质量气体的等温变化过程，也可以用p－图象来表示，如图5所示.等温线是通过原点的直线，由于气体的体积不能无穷大，所以靠近原点附近处应用虚线表示，该直线的斜率k＝p/()＝pV∝T，即斜率越大，气体做等温变化的温度越高.图5例2如图6所示，为一定质量的气体在不同温度下的两条p－图线，由图可知()图6A.一定质量的气体在发生等温变化时，其压强与体积成正比B.一定质量的气体在发生等温变化时，其p－图线的延长线是经过坐标原点的C.T1>T2D.T1