高二物理氣體等溫變化4

1、高中物理新人教版選修- 系列課件8.1氣體的等溫變化第八章第八章氣體教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo) 1知識(shí)要求知識(shí)要求：（1）知道什么是等溫變化；（2）知道玻意耳定律是實(shí)驗(yàn)定律；掌握玻意耳定律的內(nèi)容和公式；知道定律的適用條件。（3）理解氣體等溫變化的 p-V 圖象的物理意義（4）知道用分子動(dòng)理論對(duì)玻意耳定律的定性解釋；（5）會(huì)用玻意耳定律計(jì)算有關(guān)的問題。2能力要求：能力要求： 通過對(duì)演示實(shí)驗(yàn)的研究，培養(yǎng)學(xué)生的觀察、分析能力和從實(shí)驗(yàn)得出物理規(guī)律的能力。3方法要求：方法要求： 當(dāng)需要研究?jī)蓚€(gè)以上物理量間的關(guān)系時(shí)，先保持某個(gè)或某幾個(gè)物理量不變，從最簡(jiǎn)單的情況開始研究，得出某些規(guī)律，然后再進(jìn)一步研究所涉及的各個(gè)物理

2、量間的關(guān)系。 二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析 1重點(diǎn)是通過實(shí)驗(yàn)使學(xué)生知道并掌握一定質(zhì)量的氣體在等溫變化時(shí)壓強(qiáng)與體積的關(guān)系，理解 p-V 圖象的物理意義，知道玻意耳定律的適用條件。 2學(xué)生往往由于“狀態(tài)”和“過程”分不清，造成抓不住頭緒，不同過程間混淆不清的毛病，這是難點(diǎn)。在目前這個(gè)階段，有相當(dāng)多學(xué)生尚不能正確確定密閉氣體的壓強(qiáng)。 三、教具三、教具 1定性演示一定質(zhì)量的氣體在溫度保持不變時(shí)壓強(qiáng)與體積的關(guān)系。橡皮膜（或氣球皮）、直徑為5cm左右兩端開口的透明塑料筒（長(zhǎng)約25cm左右）、與筒徑匹配的自制活塞、20cm6cm薄木板一塊。 2較精確地演示一定質(zhì)量的氣體在溫度保持不變時(shí)壓強(qiáng)與體積的關(guān)

3、系實(shí)驗(yàn)儀器。一一. .引入引入: :思考題思考題1.1.被封氣體被封氣體V V如何變化如何變化? ?2.2.是不是壓強(qiáng)變大體積一定變小是不是壓強(qiáng)變大體積一定變小? ?不一定如果不一定如果T T升高升高,P,P變大變大,V,V也可能大也可能大不一定不一定, ,如果給自行車輪胎充氣如果給自行車輪胎充氣,P,P增大增大, ,氣體并沒有變小氣體并沒有變小. .3.3.怎么樣研究怎么樣研究P.T.VP.T.V三者關(guān)系三者關(guān)系? ?控制變量法控制變量法二等溫變化二等溫變化1.1.氣體的等溫變化氣體的等溫變化: :一定質(zhì)量的氣體溫度保持不變的狀一定質(zhì)量的氣體溫度保持不變的狀態(tài)變化過程態(tài)變化過程. .2.2.

4、研究一定質(zhì)量的氣體等溫變化的規(guī)律研究一定質(zhì)量的氣體等溫變化的規(guī)律（1 1）介紹實(shí)驗(yàn)裝置）介紹實(shí)驗(yàn)裝置(2)(2)觀察實(shí)驗(yàn)裝置，并回答：觀察實(shí)驗(yàn)裝置，并回答：研究哪部分氣體？研究哪部分氣體？怎樣保證怎樣保證MM不變不變? ?A A管中氣體體積怎樣表示？管中氣體體積怎樣表示？（LS）閥門閥門a a打開時(shí)，打開時(shí)，A A管中氣管中氣體壓強(qiáng)多大？閥門體壓強(qiáng)多大？閥門a a閉合時(shí)閉合時(shí)A A管中氣體壓強(qiáng)多大？管中氣體壓強(qiáng)多大？（p p0 0）欲使欲使A A管中氣體體積減小，壓強(qiáng)增大，管中氣體體積減小，壓強(qiáng)增大，B B管應(yīng)怎樣操管應(yīng)怎樣操作？寫出作？寫出A A管中氣體壓強(qiáng)的表達(dá)式管中氣體壓強(qiáng)的表達(dá)式（p=

5、pp=p0 0+gh+gh）欲使欲使A A管中氣體體積增大，壓強(qiáng)減小，管中氣體體積增大，壓強(qiáng)減小，B B管應(yīng)怎樣操管應(yīng)怎樣操作？寫出作？寫出A A管中氣體壓強(qiáng)的表達(dá)式管中氣體壓強(qiáng)的表達(dá)式（p=pp=p0 0-gh-gh）實(shí)驗(yàn)過程中的恒溫是什么溫度？為保證實(shí)驗(yàn)過程中的恒溫是什么溫度？為保證A A管中氣體管中氣體的溫度恒定，在操作的溫度恒定，在操作B B管時(shí)應(yīng)注意什么？管時(shí)應(yīng)注意什么？（緩慢）（緩慢）(3)(3)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)次數(shù)次數(shù)12345壓強(qiáng)壓強(qiáng)(105Pa)1 . 6 8 1.26 1 . 0 1 0 . 8 4 0 . 7 8體 積體 積 ( L ) 1 . 2 0 1.60 2 .

6、0 0 2 . 4 0 2 . 6 0(4)作圖作圖(a)坐標(biāo)軸選擇坐標(biāo)軸選擇p1/V0Vp0AA(b)(b)描點(diǎn)描點(diǎn)仔細(xì)觀察表格的數(shù)據(jù)，并將坐標(biāo)上的各點(diǎn)用光滑的曲仔細(xì)觀察表格的數(shù)據(jù)，并將坐標(biāo)上的各點(diǎn)用光滑的曲線連接，發(fā)現(xiàn)了什么？線連接，發(fā)現(xiàn)了什么？（a a：VpVp，VpVp；b b：是一條光滑的曲線）：是一條光滑的曲線）等溫變化圖象的特點(diǎn)等溫變化圖象的特點(diǎn): :(1)(1)等溫線是雙曲線的一支。等溫線是雙曲線的一支。(2)(2)溫度越高溫度越高, ,其等溫線離原點(diǎn)越遠(yuǎn)其等溫線離原點(diǎn)越遠(yuǎn). .思考與討論思考與討論 同一氣體，不同溫度下等溫線是不同的，你能判斷同一氣體，不同溫度下等溫線是不同的

7、，你能判斷那條等溫線是表示溫度較高的情形嗎？你是根據(jù)什么那條等溫線是表示溫度較高的情形嗎？你是根據(jù)什么理由作出判斷的？理由作出判斷的？Vp1230結(jié)論結(jié)論:t3t2t1恒量隨溫度升高而增大恒量隨溫度升高而增大(與氣體的質(zhì)量與氣體的質(zhì)量種類溫度有關(guān)種類溫度有關(guān))。(5)(5)圖象意義圖象意義(1)(1)物理意義物理意義: :反映壓強(qiáng)隨體積的變化關(guān)系反映壓強(qiáng)隨體積的變化關(guān)系(2)(2)點(diǎn)意義點(diǎn)意義: :每一組數(shù)據(jù)每一組數(shù)據(jù)-反映某一狀態(tài)反映某一狀態(tài) (3) (3)結(jié)論結(jié)論: :體積縮小到原來(lái)的幾分之一體積縮小到原來(lái)的幾分之一, ,壓強(qiáng)壓強(qiáng)增大到原來(lái)的幾倍增大到原來(lái)的幾倍. .體積增大到原來(lái)的幾倍體

8、積增大到原來(lái)的幾倍, ,它的壓強(qiáng)就減小為原來(lái)的幾分之一它的壓強(qiáng)就減小為原來(lái)的幾分之一. .三三 、實(shí)驗(yàn)結(jié)論、實(shí)驗(yàn)結(jié)論-玻意耳定律玻意耳定律1、文字表述：一定質(zhì)量某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強(qiáng)p與體積V成反比。 2 2、公式表述：、公式表述：pVpV= =常數(shù)常數(shù) 或或p p1 1V V1 1=p=p2 2V V2 23.3.條件條件: :一定質(zhì)量氣體且溫度不變一定質(zhì)量氣體且溫度不變4、適用范圍：溫度不太低，壓強(qiáng)不太大例例1. 1. 將一端封閉的均勻直玻璃管開口向下，豎直插入將一端封閉的均勻直玻璃管開口向下，豎直插入水銀中，當(dāng)管頂距槽中水銀面水銀中，當(dāng)管頂距槽中水銀面8cm8cm時(shí)，管內(nèi)水銀

9、面比時(shí)，管內(nèi)水銀面比管外水銀面低管外水銀面低2cm2cm要使管內(nèi)水銀面比管外水銀面高要使管內(nèi)水銀面比管外水銀面高2cm2cm，應(yīng)將玻璃管豎直向上提起多少厘米？已知大氣，應(yīng)將玻璃管豎直向上提起多少厘米？已知大氣壓強(qiáng)壓強(qiáng)p p0 0支持支持76cmHg76cmHg，設(shè)溫度不變，設(shè)溫度不變分析：均勻直玻璃管、分析：均勻直玻璃管、U U形玻璃管、汽缸活塞中封閉形玻璃管、汽缸活塞中封閉氣體的等溫過程是三種基本物理模型，所以在復(fù)習(xí)中氣體的等溫過程是三種基本物理模型，所以在復(fù)習(xí)中必須到位在確定初始條件時(shí)，無(wú)論是壓強(qiáng)還是體積必須到位在確定初始條件時(shí)，無(wú)論是壓強(qiáng)還是體積的計(jì)算，都離不開幾何關(guān)系的分析，那么，畫好

10、始末的計(jì)算，都離不開幾何關(guān)系的分析，那么，畫好始末狀態(tài)的圖形，對(duì)解題便會(huì)有很大作狀態(tài)的圖形，對(duì)解題便會(huì)有很大作用本題主要目的就是怎樣去畫始用本題主要目的就是怎樣去畫始末狀態(tài)的圖形以找到幾何關(guān)系，來(lái)末狀態(tài)的圖形以找到幾何關(guān)系，來(lái)確定狀態(tài)參量確定狀態(tài)參量解：根據(jù)題意，由圖知解：根據(jù)題意，由圖知p p1 1=p=p0 0+2cmHg+2cmHg78cmHg78cmHg，V V1 1=(8+2)S=10S=(8+2)S=10S，p p2 2=p=p0 0-2cmHg=74cmHg-2cmHg=74cmHg，V V2 2=(8+x)-2S=(6+x)S=(8+x)-2S=(6+x)S用氣體定律解題的步驟

11、用氣體定律解題的步驟1 1確定研究對(duì)象被封閉的氣體確定研究對(duì)象被封閉的氣體( (滿足質(zhì)量不變的條滿足質(zhì)量不變的條件件) )；2 2用一定的數(shù)字或表達(dá)式寫出氣體狀態(tài)的初始條件用一定的數(shù)字或表達(dá)式寫出氣體狀態(tài)的初始條件(p(p1 1，V V1 1，T T1 1，p p2 2，V V2 2，T T2 2) )；3 3根據(jù)氣體狀態(tài)變化過程的特點(diǎn)，列出相應(yīng)的氣體公根據(jù)氣體狀態(tài)變化過程的特點(diǎn)，列出相應(yīng)的氣體公式式( (本節(jié)課中就是玻意耳定律公式本節(jié)課中就是玻意耳定律公式) )；4 4將各初始條件代入氣體公式中，求解未知量；將各初始條件代入氣體公式中，求解未知量；5 5對(duì)結(jié)果的物理意義進(jìn)行討論對(duì)結(jié)果的物理意

12、義進(jìn)行討論練習(xí)練習(xí)11一根一端封閉的玻璃管開口向下插入水銀槽中一根一端封閉的玻璃管開口向下插入水銀槽中, ,內(nèi)封一定質(zhì)量的氣體內(nèi)封一定質(zhì)量的氣體, ,管內(nèi)水銀面低于管外管內(nèi)水銀面低于管外, ,在溫度不變?cè)跍囟炔蛔儠r(shí)時(shí), ,將玻璃管稍向下插入一些將玻璃管稍向下插入一些, ,下列說法正確的是下列說法正確的是, ,如圖如圖所示所示. .A.A.玻璃管內(nèi)氣體體積減小玻璃管內(nèi)氣體體積減小; ; B.B.玻璃管內(nèi)氣體體積增大玻璃管內(nèi)氣體體積增大; ;C.C.管內(nèi)外水銀面高度差減小管內(nèi)外水銀面高度差減小; ;D.D.管內(nèi)外水銀面高度差增大管內(nèi)外水銀面高度差增大. .AD 練習(xí)練習(xí)2 2 如圖所示，注有水銀的

13、如圖所示，注有水銀的U U型管，型管，A A管上端封閉，管上端封閉，A A、B B兩管用橡皮管相通開始時(shí)兩管液面相平，現(xiàn)將兩管用橡皮管相通開始時(shí)兩管液面相平，現(xiàn)將B B管緩慢降低，在這一過程中，管緩慢降低，在這一過程中，A A管內(nèi)氣體體積管內(nèi)氣體體積_，B B管比管比A A管液面管液面_ 強(qiáng)調(diào)思路，由強(qiáng)調(diào)思路，由V V的變化的變化壓強(qiáng)變壓強(qiáng)變化化借助借助p p的計(jì)算判斷液面的高的計(jì)算判斷液面的高低低 例例2 2 均勻均勻U U形玻璃管豎直放置，用水銀將一些空氣封形玻璃管豎直放置，用水銀將一些空氣封在在A A管內(nèi)，當(dāng)管內(nèi)，當(dāng)A A、B B兩管水銀面相平時(shí)，大氣壓強(qiáng)支持兩管水銀面相平時(shí)，大氣壓強(qiáng)支

14、持72cmHg72cmHgA A管內(nèi)空氣柱長(zhǎng)度為管內(nèi)空氣柱長(zhǎng)度為10cm10cm，現(xiàn)往，現(xiàn)往B B管中注管中注入水銀，當(dāng)兩管水銀面高度差為入水銀，當(dāng)兩管水銀面高度差為18 cm18 cm時(shí)，時(shí)，A A管中空管中空氣柱長(zhǎng)度是多少？注入水銀柱長(zhǎng)度是多少？氣柱長(zhǎng)度是多少？注入水銀柱長(zhǎng)度是多少？解：解： p1=p0=72cm Hg，V1=10S，分析：如圖所示，由于水銀是不可壓縮的，所以分析：如圖所示，由于水銀是不可壓縮的，所以A A管管水銀面上升高度水銀面上升高度x x時(shí)，時(shí)，B B管原水銀面下降同樣高度管原水銀面下降同樣高度x x那么，當(dāng)那么，當(dāng)A A、B B兩管水銀面高兩管水銀面高度差為度差為1

15、8cm18cm時(shí)，在時(shí)，在B B管中需注入管中需注入的水銀柱長(zhǎng)度應(yīng)為的水銀柱長(zhǎng)度應(yīng)為(18+2x)cm(18+2x)cmV V2 2lS lSp p2 2=p=p0 0+18+1890 cm Hg90 cm Hg例例3 3 密閉圓筒內(nèi)有一質(zhì)量為密閉圓筒內(nèi)有一質(zhì)量為100g100g的活塞，活塞與圓的活塞，活塞與圓筒頂端之間有一根勁度系數(shù)筒頂端之間有一根勁度系數(shù)k=20N/mk=20N/m的輕彈簧；圓筒的輕彈簧；圓筒放在水平地面上，活塞將圓筒分成兩部分，放在水平地面上，活塞將圓筒分成兩部分，A A室為真室為真空，空，B B室充有空氣，平衡時(shí)，室充有空氣，平衡時(shí)，ll0 0=0.10m=0.10m，

16、彈簧剛好沒，彈簧剛好沒有形變?nèi)鐖D有形變?nèi)鐖D5 5所示現(xiàn)將圓筒倒置，問這時(shí)所示現(xiàn)將圓筒倒置，問這時(shí)B B室的高度室的高度是多少？是多少？分析：汽缸類問題，求壓強(qiáng)是關(guān)鍵：分析：汽缸類問題，求壓強(qiáng)是關(guān)鍵：應(yīng)根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件或牛頓第二應(yīng)根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件或牛頓第二定律計(jì)算壓強(qiáng)定律計(jì)算壓強(qiáng)解：圓筒正立時(shí)：解：圓筒正立時(shí)：圓筒倒立時(shí)，受力分析如圖所示，有圓筒倒立時(shí)，受力分析如圖所示，有p p2 2S+mg=kxS+mg=kx，x=l-lx=l-l0 0，則，則溫度不變，根據(jù)玻意耳定律：溫度不變，根據(jù)玻意耳定律：p p1 1V V1 1=p=p2 2V V2 2例例4. 4. 某個(gè)容器的容積是某個(gè)容器的容積是10L10L，所裝氣體的壓強(qiáng)是，所裝氣體的壓強(qiáng)是202010105 5PaPa。如果溫度保持不變，把容器的開關(guān)打開。如果溫度保持不變，把容器的開關(guān)打開以后，容器里剩下的氣體是原來(lái)的百分之幾？設(shè)大氣以后，容器里剩下的氣體是原來(lái)的百分之幾？設(shè)大氣壓是壓是1.01.010105 5PaPa。解解 設(shè)容器原裝氣體為研究對(duì)象。設(shè)容器原裝氣體為研究對(duì)象。初態(tài)初態(tài)