沪科版高中物理高一第二学期-第六章-B-气体的压强和体积的关系学案(无答案).doc

1、气体的压强与体积的关系【学习目标】知道气体的三个状态参量：体积、温度和压强。理解一定质量的气体在温度不变的情况下压强与体积的乘积是一个常量。通过探究温度不变时一定质量的气体压强与体积关系的实验探究，认识控制量、归纳法等科学方法，并在探究过程中养成认真、严谨的科学习惯。【学习重难点】1气体压强产生的原因2描述气体状态的三个物理量【学习过程】一、要点辨析1气体压强产生的原因从分子动理论观点来看，气体的压强是大量气体分子对器壁不断碰撞的平均效果。单位体积内分子数越多，单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数越多，压强越大；气体温度高，则分子的平均动能大，分子运动越剧烈。因为温度升高，一方面使单位时间内碰

2、到器壁单位面积上的分子数增多，另一方面也使一个分子与器壁碰撞一次时对器壁的平均作用力增大，使压强增大。所以气体压强的大小从宏观上看与温度和气体的密度有关，从微观上看与单位体积的分子数和分子平均速度的大小有关。2描述气体状态的三个物理量我们可以把物理量分为状态量和过程量两类。状态量是用来描述某一时刻研究对象所表现出来的物理特性，如物体的瞬时速度是描述物体在某一时刻运动快慢的物理量，它就是一个状态量。本章引进的气体的温度、压强和体积等物理量，也都是状态量。一定质量气体的状态发生变化，就意味这三个状态量中至少有两个发生了变化。过程量是指描述某一物理过程的物理量，如某段位移上力对物体所做的功就是一个过

3、程量。二、例题分析【例1】如图所示，一个横截面积为S的圆筒形容器，竖直放置，活塞A的质量为m。若不计活塞与容器内壁之间的摩擦，大气压强为p0，则被活塞封闭在容器中的气体压强p等于多少？【分析】分析气体压强，一般情况下都是分析与气体直接关联的活塞、气缸或汞柱的受力情况，图中的活塞实际上受到图中所示的三个力作用，再通过物体的平衡条件建立关系，就可以求出气体的压强。【解答】根据竖直方向的受力平衡条件，得pSp0Smg，所以pp0。【例2】U形管内充有空气，在其管口将质量均为m的两个活塞用外力维持在同一高度h处，如图所示。左管横截面积为2S，右管以及底部管的横截面积均为S，底部管的长度为3h，管内空气

4、压强等于大气压p0.现撤消外力放开活塞，求两个活塞的稳定高度。（不计活塞与管壁间的摩擦，且活塞的厚度大于水平管的直径；管内气体温度不变；初位置时，活塞的上表面与管口相平齐）【分析】刚开始由于U形管内的气体压强与外界压强相同，撤销外力后左右两端的活塞一定会向下移动，从而使内部气体压强增大。当气体压强增大到一定量时，一个活塞开始处于受力平衡，另一个活塞不可能平衡，继续下降，直到与U形管的底部接触。【解答】为了判断哪个活塞先达到平衡，分别假设左右两个活塞在接触底部前就平衡了，则可得到左边：p2Sp02Smg，所以，pp0。右边：pSp0Smg，所以，pp0。显然是左端首先达到平衡，左端活塞在达到平衡

5、后就不再下落，而右端活塞继续下落。随着右端活塞下落，左端活塞上升至稳定位置。稳定后右端活塞静止在U形管的底部。设左端活塞平衡时距底部x高，则有p1p0，V1h2ShS3hS6hS。（释放活塞前）p2p0，V2x2S3hS。（活塞稳定后）由于气体做等温变化，满足玻意耳定律，有p1V1p2V2所以x三、基本训练A组1如图（a）、（b）所示，一根玻璃管的左端用橡皮膜密封，管内有一个可以自由推拉的活塞。当缓慢拉出活塞时，被封闭在管内的气体的哪些物理量在发生变化？如何变化？下列说法中不正确的是（ ）。（A）封闭在容器的一定量气体的体积等于这些气体分子所能到达的空间的体积（B）封闭在容器的一定量气体的压强

6、是由组成这些气体的所有分子受到的重力而产生（C）封闭在容器的一定量气体的质量等于组成这些气体的所有分子的质量之和（D）气体温度的高低反映了大量分子无规则运动的剧烈程度2做托里拆利实验时，大气压将汞面压到管内h高处，汞柱上方为真空。若将玻璃管稍稍向下移动，则管内汞柱的高度h将_（选填“增大”“减小”或“不变”）；若玻璃管顶部突然破裂，则管内汞面将_（选填“向上”“向下”或“不动”）。3一定质量的气体，在温度不变的情况下，体积变为原来体积的2倍，则气体的压强变为原来的_，气体密度变为原来的_。4如图所示，某人用托里拆利管做测定大气压强的实验时。由于管内漏进了空气，测得管内汞柱的高度仅为70cm，但

7、当时的实际大气压强为一个标准大气压（相当于76厘米高的汞柱产生的压强）。今采用下述哪种方法，可使管内、外汞面的高度差大于70cm（ ）。（A）把托里拆利管逐渐倾斜（管子露出部分长度不变）（B）把托里拆利管慢慢向上提，但下端不离开汞槽（C）保持装置不动，往汞槽内加汞，以增大压强（D）整个装置竖直向上做加速运动5如图所示，U形管处于竖直平面内，管内和瓶内都装有汞，外界大气压相当于76厘米高的汞柱产生的压强，瓶塞塞紧，不漏气。由图中所示尺寸知，瓶内（管外）气体的压强相当于（ ）。（A）66厘米高的汞柱产生的压强（B）76厘米高的汞柱产生的压强（C）86厘米高的汞柱产生的压强（D）条件不足，不能确定6

8、如图所示，一汽缸竖直倒放，汽缸内有一质量不可忽略的活塞，将一定质量的理想气体封在气缸内，活塞与气缸壁无摩擦，气体处于平衡状态。现保持温度不变把气缸稍微倾斜一点，在达到平衡后，与原来相比，则（ ）。（A）气体的压强保持不变（B）气体的压强变小（C）气体的体积保持不变（D）气体的体积变小7如图所示，一玩具手枪用一个粗细均匀的圆管做成，前端用一塞子B塞住，后端有一个可滑动的活塞A，管壁上C处有一小孔，小孔距塞子B为25cm，管的横截为12cm2现将活塞A向B缓慢移动，当活塞A移动到距离B端10cm时，活塞B被弹出。若大气压强为1105Pa，且温度保持不变，则塞子弹出时作用在活塞A上的力F为_。B组一

9、个滴管，其尾部套有一个弹性橡胶球。先把滴管的玻璃嘴放入水中，然后挤压释放橡胶球，使水进入滴管内部。图中滴管内部的液面高出器皿内的液面0.15m，那么橡胶球内气体的压强是多少（设大气压p010105Pa）？如果把这套装置移到高山上，滴管吸水的效果有什么变化？为什么？在一只锥形瓶中放入一个气球，把气球的开口翻在锥形瓶的瓶颈上，如图所示。然后向气球吹气，将会发生什么现象？为什么？【小实验】吹气千斤顶如图所示，把一叠书放在一个家用一次性塑料袋上面，通过一根麦管向里吹气，就可以把书顶翻。做一做，并说明道理。有同学在做“研究温度不变时气体的压强跟体积的关系”实验时，用连接计算机的压强传感器直接测得注射器内

10、气体的压强值；如图所示，缓慢推动活塞，使注射器内空气柱从初始体积20.0mL变为120mL。实验共测了5次，每次体积值直接从注射器的刻度上读得并输入计算机，同时由压强传感器测得对应体积的压强值，实验完成后，汁算机屏幕上立刻显示出如下表中所示的实验结果。序号V/mLp/105PapV/105Paml120.01001020.02021801095219714316012313197014140140301964251201635119621（1）仔细观察不难发现，pV/105Paml一栏中的数值越来越小，造成这一现象的可能原因是（ ）（A）实验时注射器活塞与筒壁间的摩擦力不断增大（B）实验时环境

11、温度增大了（C）实验时外界大气压强发生了变化（D）实验时注射器内的空气向外发生了泄漏（2）根据你在（1）中的选择，说明为了减小误差，应采取的措施是_。五、学生实验【实验八】用DIS研究温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系。1实验目的探究一定质量的气体在温度不变的情况下，压强与体积之间的关系。2实验器材DIS（压强传感器、数据采集器、计算机等）、注射器等。3实验方案设计我们知道一定质量的气体在温度不变的情况下，如果气体的体积发生变化，那么气体的压强便会随之发生变化。请同学们猜想一下它们间可能会是怎样的变化？并画出函数图像。_。供参考的实验步骤如下：（1）实验装置如图所示，将压强传感器与数据

12、采集器相连。（2）开启电源，运行DIS应用软件，点击实验条目中的“研究温度不变时，一定质量气体的压强与体积的关系”，软件界面如图所示：（3）点击“开始记录”，观察压强传感器所测得的大气压强值。（4）将注射器的活塞置于初始位置（如11cm处），并与压强传感器探测口连接。（5）在数据表格中输入活塞初始位置所对应的气体体积值。点击“记录数据”，记录此刻针筒中密闭气体的压强值。（6）连续改变注射器活塞的位置使气体体积发生变化，将变化后的体积值输入到表格中，同时记录该体积所对应的压强值，获得多组压强数据。（7）点击“p-V绘图”，计算机根据数据点绘出“压强-体积”关系图线。（8）点击“p-绘图”，计算机绘出“压强-体积的倒数”关系图线。4请在图表中记录压强和体积的数据，并描绘p和V的关系图5实验结论（1）从压强和体积的乘积值可得出什么结论？_。（2）从两条图线可总结出压强和体积是什么关系？_。（3）在图中画出p-图，并分析结论。_。6问题讨论实验结果发现p-的图线未通过原点，如图所示，产生该误差的主要原因是什么？