第8章第1节气体的等温变化—20202021人教版高中物理选修33课件.ppt

1、第八章气体气体返回导航第八章气体 情情 景景 切切 入入空气是地球上的动植物生存的必要条件。动物呼吸、植物光合作用都离不空气是地球上的动植物生存的必要条件。动物呼吸、植物光合作用都离不开空气；大气层可以使地球上的温度保持相对稳定，如果没有大气层，白天温开空气；大气层可以使地球上的温度保持相对稳定，如果没有大气层，白天温度会很高，而夜间温度会很低；风、云、雨、雪的形成都离不开大气。假设没度会很高，而夜间温度会很低；风、云、雨、雪的形成都离不开大气。假设没有空气，我们的地球上将是一片荒芜的沙漠，没有一丝生机。为更好地认识我有空气，我们的地球上将是一片荒芜的沙漠，没有一丝生机。为更好地认识我们赖以生

2、存的空气就需要掌握气体的性质和变化规律。们赖以生存的空气就需要掌握气体的性质和变化规律。返回导航第八章气体 知知 识识 导导 航航本章知识是热学部分的重要内容，研究的是气体实验三定律、理想气体状本章知识是热学部分的重要内容，研究的是气体实验三定律、理想气体状态方程以及对气体热现象的微观解释。本章可分为两个单元：第一单元为前三态方程以及对气体热现象的微观解释。本章可分为两个单元：第一单元为前三节，介绍理想气体的三个实验定律和在此基础上推导出的理想气体状态方程。节，介绍理想气体的三个实验定律和在此基础上推导出的理想气体状态方程。第二单元为第四节，学习用分子动理论和统计观点对气体实验定律进行具体和第

3、二单元为第四节，学习用分子动理论和统计观点对气体实验定律进行具体和比较详细的解释。比较详细的解释。本章重点：本章重点：理想气体状态方程。理想气体状态方程。本章难点：本章难点：气体热现象的微观意义。气体热现象的微观意义。返回导航第八章气体 学学 法法 指指 导导本章的学习内容，是分子动理论和统计观点的一次具体应用。学习本章知本章的学习内容，是分子动理论和统计观点的一次具体应用。学习本章知识，要注重两个方面：一是通过实验，发现气体的宏观规律，并能灵活应用这识，要注重两个方面：一是通过实验，发现气体的宏观规律，并能灵活应用这些规律解决气体的状态变化问题；二是能用分子动理论和统计观点解释这些规些规律解

4、决气体的状态变化问题；二是能用分子动理论和统计观点解释这些规律。同时，对理想气体这种理想化模型也要能从宏观、微观两个角度加深理律。同时，对理想气体这种理想化模型也要能从宏观、微观两个角度加深理解。解。返回导航第八章气体 第一节气体的等温变化第一节气体的等温变化返回导航第八章气体【素养目标定位】【素养目标定位】掌握玻意耳定律的内容、表达式及适用条件掌握玻意耳定律的内容、表达式及适用条件了解了解pV图象的物理意义图象的物理意义返回导航第八章气体【素养思维脉络】【素养思维脉络】1 1课前预习反馈课前预习反馈2 2课内互动探究课内互动探究3 3核心素养提升核心素养提升4 4课堂巩固达标课堂巩固达标5

5、5课时强化作业课时强化作业返回导航第八章气体 课前预习反馈课前预习反馈返回导航第八章气体 知识点知识点 11气体的状态参量气体的状态参量研究气体的性质时常用气体的研究气体的性质时常用气体的_、_和体积，这三个参量来和体积，这三个参量来描述气体的状态。描述气体的状态。2等温变化等温变化一定质量的气体，在一定质量的气体，在_的条件下其压强与的条件下其压强与_变化时的关变化时的关系。系。等温变化等温变化温度温度 压强压强 温度不变温度不变 体积体积 返回导航第八章气体 知识点知识点 21实验器材实验器材如图所示，有铁架台，带压力表的注射器、铁夹等。如图所示，有铁架台，带压力表的注射器、铁夹等。2研究

6、对象研究对象注射器内注射器内_。3数据收集数据收集空气柱的压强空气柱的压强p由上方的由上方的_读出，读出，体积体积V用刻度用刻度尺上读出的空气柱的尺上读出的空气柱的_乘以气柱的乘以气柱的_计算。计算。用手把柱塞向下或向上拉，读出体积与压强的几组值。用手把柱塞向下或向上拉，读出体积与压强的几组值。实验：探究等温变化的规律实验：探究等温变化的规律被封闭的一段空气柱被封闭的一段空气柱 压力表压力表 长度长度l 横截面积横截面积S 返回导航第八章气体 压强压强p 正正 反反 返回导航第八章气体 知识点知识点 31内容内容一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强一定质量的某种气体，在温度不变的情况下

7、，压强p与体积与体积V成成_比。比。2公式公式_C，或，或p1V1_。3适用条件适用条件气体的质量一定，温度不变。气体的质量一定，温度不变。玻意耳定律玻意耳定律反反 pV p2V2 返回导航第八章气体 知识点知识点 4为了直观地描述压强为了直观地描述压强p跟体积跟体积V的关系，通常建立的关系，通常建立_坐标系，如图所坐标系，如图所示。图线的形状为示。图线的形状为_。由于它描述的是温度不变时的。由于它描述的是温度不变时的pV关系，因此关系，因此称它为称它为_。一定质量的气体，不同温度下的等温线是一定质量的气体，不同温度下的等温线是_的。的。气体等温变化的气体等温变化的pV图象图象pV 双曲线双曲

8、线 等温线等温线 不同不同 返回导航第八章气体 判一判判一判(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。的。()(2)公式公式pVC中的中的C是常量，指当是常量，指当p、V变化时变化时C的值不变。的值不变。()(3)对于温度不同、质量不同、种类不同的气体，对于温度不同、质量不同、种类不同的气体，C值是相同的。值是相同的。()(4)在探究气体的等温变化实验中空气柱体积变化快慢对实验没有影响。在探究气体的等温变化实验中空气柱体积变化快慢对实验没有影响。()(5)气体等温变化的气体等温变化的pV图象是一条倾斜的

9、直线。图象是一条倾斜的直线。()(6)一定质量的某种气体，在温度保持不变的情况下，压强一定质量的某种气体，在温度保持不变的情况下，压强p与体积与体积V成正成正比。比。()辨析思考辨析思考返回导航第八章气体 选一选选一选(多选多选)下列图中，下列图中，p表示压强，表示压强，V表示体积，表示体积，T为热力学温度，各图中正确描为热力学温度，各图中正确描述一定质量的气体是等温变化的是述一定质量的气体是等温变化的是()解析：解析：气体的等温变化指的是一定质量的气体在温度不变的情况下，气体气体的等温变化指的是一定质量的气体在温度不变的情况下，气体压强与体积成反比，压强与体积成反比，BC正确，正确，D错误；

10、温度不变，错误；温度不变，A正确。正确。ABC 返回导航第八章气体 想一想想一想借助铅笔，把气球塞进一只瓶子里，并拉出气球的吹气口，反扣在瓶口借助铅笔，把气球塞进一只瓶子里，并拉出气球的吹气口，反扣在瓶口上，如图所示，然后给气球吹气，无论怎么吹，气球不过大了一点，想把气球上，如图所示，然后给气球吹气，无论怎么吹，气球不过大了一点，想把气球吹大，非常困难，为什么？吹大，非常困难，为什么？答案：答案：由题意由题意“吹气口反扣在瓶口上吹气口反扣在瓶口上”可知瓶内封闭着一定质量的空气。可知瓶内封闭着一定质量的空气。当气球稍吹大时，瓶内空气的体积缩小，根据气体压强、体积的关系，空气的当气球稍吹大时，瓶内

11、空气的体积缩小，根据气体压强、体积的关系，空气的压强增大，阻碍了气球的膨胀，因而再要吹大气球是很困难的。压强增大，阻碍了气球的膨胀，因而再要吹大气球是很困难的。返回导航第八章气体 课内互动探究课内互动探究返回导航第八章气体 封闭气体压强的计算封闭气体压强的计算探究探究 一一 思考讨论思考讨论 1如图所示，玻璃管中都灌有水银，且水银柱都处在平衡状态，大气压相当如图所示，玻璃管中都灌有水银，且水银柱都处在平衡状态，大气压相当于于76 cm高的水银柱产生的压强。高的水银柱产生的压强。返回导航第八章气体(1)静止或匀速运动系统中气体的压强，一般采用什么方法求解？静止或匀速运动系统中气体的压强，一般采用

12、什么方法求解？(2)图中被封闭气体图中被封闭气体A的压强各是多少？的压强各是多少？提示：提示：(1)选与封闭气体接触的液柱选与封闭气体接触的液柱(或活塞、汽缸或活塞、汽缸)为研究对象进行受力分为研究对象进行受力分析，列平衡方程求气体压强。析，列平衡方程求气体压强。(2)pAp0ph71 cmHgpAp0ph66 cmHgpAp0ph(7610sin30)cmHg81 cmHgpAp0ph71 cmHgpBpAph66 cmHg返回导航第八章气体 归纳总结归纳总结1容器静止时求封闭气体的压强容器静止时求封闭气体的压强(1)求由液体封闭的气体压强，应选择最低液面列压强平衡方程。求由液体封闭的气体压

13、强，应选择最低液面列压强平衡方程。(2)在考虑与气体接触的液柱所产生的附加压强时，应特别注意液柱产生的在考虑与气体接触的液柱所产生的附加压强时，应特别注意液柱产生的压强压强gh中的中的h是表示竖直高度是表示竖直高度(不是倾斜长度不是倾斜长度)。(3)连通器原理：在连通器中同一液体连通器原理：在连通器中同一液体(中间液体不间断中间液体不间断)的同一水平液面上的同一水平液面上压强是相等的。压强是相等的。(4)求由固体封闭求由固体封闭(如气缸或活塞封闭如气缸或活塞封闭)气体的压强，应对此固体气体的压强，应对此固体(气缸或活塞气缸或活塞)进行受力分析，列合力平衡方程。进行受力分析，列合力平衡方程。返回

14、导航第八章气体 2容器加速时求封闭气体的压强容器加速时求封闭气体的压强恰当地选择研究对象，进行受力分析，然后依据牛顿第二定律列式求封闭恰当地选择研究对象，进行受力分析，然后依据牛顿第二定律列式求封闭气体的压强，把求解压强问题转化为动力学问题求解。气体的压强，把求解压强问题转化为动力学问题求解。特别提醒特别提醒压强关系的实质反应力的关系，力的关系由物体的运动状态来确定。压强关系的实质反应力的关系，力的关系由物体的运动状态来确定。返回导航第八章气体 典例典例 1典例剖析典例剖析(2020山东省淄川中学高二下学期段考山东省淄川中学高二下学期段考)如图所示，一个横截面如图所示，一个横截面积为积为S的圆

15、筒形容器竖直放置，金属圆板的上表面是水平的，下表面是倾斜的，的圆筒形容器竖直放置，金属圆板的上表面是水平的，下表面是倾斜的，下表面与水平面的夹角为下表面与水平面的夹角为，圆板的质量为，圆板的质量为M，不计圆板与容器内壁的摩擦。若，不计圆板与容器内壁的摩擦。若大气压强为大气压强为p0，则被圆板封闭在容器中的气体的压强等于，则被圆板封闭在容器中的气体的压强等于()D 返回导航第八章气体 解题指导：解题指导：当由液体或固体当由液体或固体(活塞活塞)封闭一部分气体，而且处于平衡状态封闭一部分气体，而且处于平衡状态时，确定气体的压强，可以以封闭气体的液体或固定为研究对象，分析其受力时，确定气体的压强，可

16、以以封闭气体的液体或固定为研究对象，分析其受力情况，由平衡条件列出方程，从而求得气体的压强。情况，由平衡条件列出方程，从而求得气体的压强。返回导航第八章气体 返回导航第八章气体 对点训练对点训练1.如图所示的是医院用于静脉滴注的装置示意图，倒置的输液瓶如图所示的是医院用于静脉滴注的装置示意图，倒置的输液瓶上方有一气室上方有一气室A，密封的瓶口处的软木塞上插有两根细管，其中，密封的瓶口处的软木塞上插有两根细管，其中a管与管与大气相通，大气相通，b管为输液软管，中间又有一气室管为输液软管，中间又有一气室B，而其，而其c端则通过针头接端则通过针头接人体静脉。人体静脉。(1)若气室若气室A、B中的压强

17、分别为中的压强分别为pA、pB则它们与外界大气压强则它们与外界大气压强p0间间的大小关系应为的大小关系应为_；(2)当输液瓶悬挂高度与输液软管内径确定的情况下，药液滴注的当输液瓶悬挂高度与输液软管内径确定的情况下，药液滴注的速度是速度是_。(填填“越滴越快越滴越快”、“越滴越慢越滴越慢”或或“恒定恒定”)pBp0pA 恒定恒定 返回导航第八章气体 解析：解析：(1)因因a管与大气相通，故可以认为管与大气相通，故可以认为a管上端处压强即为大气压强，这管上端处压强即为大气压强，这样易得样易得pAp0，即有，即有pBp0pA。(2)当输液瓶悬挂高度与输液软管内径确定时，由于当输液瓶悬挂高度与输液软管

18、内径确定时，由于a管上端处的压强与人管上端处的压强与人体血管中的压强都保持不变，故体血管中的压强都保持不变，故b管上方气体部分的压强也不变，所以药液滴注管上方气体部分的压强也不变，所以药液滴注的速度是恒定不变的。的速度是恒定不变的。返回导航第八章气体 玻意耳定律玻意耳定律探究探究 二二 思考讨论思考讨论 2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，体积逐渐变大，到水面时就会破裂。过程中，体积逐渐变大，到水面时就会破裂。返回导航第八章气体 请思考：请思考：(1)上升过程中，气泡内气体的温度发生改变吗？上

19、升过程中，气泡内气体的温度发生改变吗？(2)上升过程中，气泡内气体的压强怎么改变？上升过程中，气泡内气体的压强怎么改变？(3)气泡在上升过程中体积为何会变大？气泡在上升过程中体积为何会变大？提示：提示：(1)因为在恒温池中，所以气泡内气体的温度保持不变。因为在恒温池中，所以气泡内气体的温度保持不变。(2)变小。变小。(3)由玻意耳定律由玻意耳定律pVC可知，压强变小，气体的体积增大。可知，压强变小，气体的体积增大。返回导航第八章气体 归纳总结归纳总结返回导航第八章气体 3气体等温变化的两种图象气体等温变化的两种图象返回导航第八章气体 返回导航第八章气体 4.利用玻意耳定律解题的基本思路利用玻意

20、耳定律解题的基本思路(1)明确研究对象明确研究对象根据题意确定所研究的气体，质量不变，温度不变，有时气体的质量发生根据题意确定所研究的气体，质量不变，温度不变，有时气体的质量发生变化时，需通过设想，把变质量转化为定质量，才能应用玻意耳定律。变化时，需通过设想，把变质量转化为定质量，才能应用玻意耳定律。(2)明确状态参量明确状态参量即找出气体状态变化前后的两组即找出气体状态变化前后的两组p、V值。值。(3)列方程、求解列方程、求解因为是比例式，计算中只需使相应量因为是比例式，计算中只需使相应量(p1、p2及及V1、V2)的单位统一，不一定的单位统一，不一定用国际单位制的单位。用国际单位制的单位。

21、(4)检验结果，在等温变化中，有时列方程求解会得到两个结果，应通过合检验结果，在等温变化中，有时列方程求解会得到两个结果，应通过合理性的检验决定取舍。理性的检验决定取舍。返回导航第八章气体 典例剖析典例剖析农村常用来喷射农药的压缩喷雾器的结构农村常用来喷射农药的压缩喷雾器的结构如图所示，如图所示，A的容积为的容积为7.5 L，装入药液后，药液上方体积，装入药液后，药液上方体积为为1.5 L，关闭阀门，关闭阀门K，用打气筒，用打气筒B每次打进每次打进105 Pa的空气的空气250 cm3。求：。求：(1)要使药液上方气体的压强为要使药液上方气体的压强为4105 Pa，打气筒活，打气筒活塞应打几次

22、？塞应打几次？(2)当当A中有中有4105 Pa的空气后，打开阀门的空气后，打开阀门K可喷射药可喷射药液，直到不能喷射时，喷射器剩余多少体积的药液。液，直到不能喷射时，喷射器剩余多少体积的药液。典例典例 2返回导航第八章气体 解题指导：解题指导：向喷雾器容器向喷雾器容器A中打气，是一个等温压缩过程。按实际情况，中打气，是一个等温压缩过程。按实际情况，在在A中装入药液后，药液上方必须留有空间，而已知有中装入药液后，药液上方必须留有空间，而已知有105 Pa的空气的空气1.5 L，把这，把这部分空气和历次打入的空气一起作为研究对象，变质量问题便转化成了定质量部分空气和历次打入的空气一起作为研究对象

23、，变质量问题便转化成了定质量问题。向问题。向A中打入空气后，打开阀门中打入空气后，打开阀门K喷射药液，喷射药液，A中空气则经历了一个等温膨中空气则经历了一个等温膨胀过程，根据两过程中气体的初、末状态量，运用玻意耳定律，便可顺利求解胀过程，根据两过程中气体的初、末状态量，运用玻意耳定律，便可顺利求解本题。本题。返回导航第八章气体 返回导航第八章气体 返回导航第八章气体 对点训练对点训练2(2020湖北省部分重点高中高二下学期期中湖北省部分重点高中高二下学期期中)如图，水平放置的导热气如图，水平放置的导热气缸被导热活塞隔成左右两部分，两部分气体缸被导热活塞隔成左右两部分，两部分气体a和和b为同种理

24、想气体，活塞静止时为同种理想气体，活塞静止时到左右两侧的距离之比为到左右两侧的距离之比为1 2，活塞质量为，活塞质量为m、面积为、面积为S，活塞可无摩擦左右移，活塞可无摩擦左右移动。现在把气缸转动动。现在把气缸转动90度，度，a在上、在上、b在下，结果活塞正好在气缸中间。已知气在下，结果活塞正好在气缸中间。已知气体温度始终不变，求开始时气体体温度始终不变，求开始时气体a的压强是多少？的压强是多少？返回导航第八章气体 返回导航第八章气体 核心素养提升核心素养提升返回导航第八章气体 探究气体等温变化规律的实验探究气体等温变化规律的实验返回导航第八章气体(2020上海市建平中学高二下学期期中上海市建

25、平中学高二下学期期中)用用DIS研究一定质量气体研究一定质量气体在温度不变时，压强与体积关系的实验装置如图甲所示，实验步骤如下：在温度不变时，压强与体积关系的实验装置如图甲所示，实验步骤如下：案案 例例返回导航第八章气体 返回导航第八章气体 在注射器活塞上涂润滑油在注射器活塞上涂润滑油 移动活塞要缓慢移动活塞要缓慢 不能用手握住注射器封闭气体部分不能用手握住注射器封闭气体部分 注射器与压强传感器连接部位的气体体积注射器与压强传感器连接部位的气体体积 返回导航第八章气体 解析：解析：(1)为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是在注射为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是在注射器活塞上涂润滑油。这样可以保持气密性。器活塞上涂润滑油。这样可以保持气密性。(2)为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是移动活塞要缓为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是移动活塞要缓慢；不能用手握住注射器封闭气体部分。这样能保证装置与外界温度一样。慢；不能用手握住注射器封闭气体部分。这样能保证装置与外界温度一样。(3)如果实验操作规范正确，但图线不过原点，则如果实验操作规范正确，但图线不过原点，则V0代表注射器与压强传感代表注射器与压强传感器连接部位的气体体积。器连接部位的气体体积。