山東省德州市武城二中高中物理 第八章第1節(jié) 氣體學(xué)案 新人教版選修3

1、山東省德州市武城二中高中物理 第八章第1節(jié) 氣體學(xué)案 新人教版選修3【學(xué)習(xí)目標(biāo)導(dǎo)航】目標(biāo)定位核心提示1.知道什么是等溫變化及描述氣體的三個(gè)狀態(tài)參量2通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究得出玻意耳定律，并掌握定律的內(nèi)容學(xué)會(huì)利用等溫變化的規(guī)律解決有關(guān)問(wèn)題3明確pV圖象中，等溫變化的圖線及其物理意義重點(diǎn)：玻意耳定律的理解及應(yīng)用.難點(diǎn)：等溫變化的pV圖象的理解考綱：氣體實(shí)驗(yàn)定律 I【課前基礎(chǔ)梳理】一、探究氣體等溫變化的規(guī)律1狀態(tài)參量：研究氣體的性質(zhì)時(shí)，用_、_、_這三個(gè)物理量來(lái)描述氣體的狀態(tài)，這三個(gè)物理量被稱為氣體的狀態(tài)參量2等溫變化：一定質(zhì)量的氣體，在_不變時(shí)其壓強(qiáng)隨體積發(fā)生的變化3實(shí)驗(yàn)條件：在探究氣體等溫變化規(guī)律的實(shí)驗(yàn)過(guò)

2、程中，必須保證氣體的_、_不變4實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的收集：課本演示實(shí)驗(yàn)中，注射器內(nèi)封閉氣體的壓強(qiáng)可以從儀器上方的_讀出，空氣柱的長(zhǎng)度可以在玻璃管側(cè)的_上讀出空氣柱的長(zhǎng)度l與_的乘積就是它的體積V.5實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理：用pV圖象處理數(shù)據(jù)時(shí)，得到的圖線是_，用p1/V圖象處理數(shù)據(jù)時(shí)，得到的圖線是過(guò)_，圖線的斜率表示_，且保持不變二、玻意耳定律1內(nèi)容：一定_的某種氣體，在_的情況下，壓強(qiáng)p與體積V成_2公式：pVC，或_.三、氣體等溫變化的pV圖象一定質(zhì)量的氣體發(fā)生等溫變化時(shí)的pV圖象如圖所示圖線的形狀為_(kāi)由于它描述的是溫度不變時(shí)的pV關(guān)系，因此稱它為_(kāi)一定質(zhì)量的氣體，不同溫度下的等溫線是_的四、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1

3、保證氣體質(zhì)量溫度變，所以應(yīng)該密封氣體.并且不能用手觸摸注射器，由于柱塞對(duì)氣體做功，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該緩慢推拉柱塞，目的是不改變氣體的溫度.2氣體體積等于L與S的乘積，我們的目的是定性探究溫度不變時(shí)，P與V的關(guān)系，V等于L與S的乘積，所以只要知道P與S的關(guān)系即可，沒(méi)有必要求S.3 p1V1p2V2計(jì)算時(shí)，等式兩邊相同的物理量單位可以不用國(guó)際單位，但必須一致.【課堂互動(dòng)探究】一、封閉氣體壓強(qiáng)的計(jì)算1液體封閉氣體的情況(2)容器加速運(yùn)動(dòng)時(shí)封閉氣體壓強(qiáng)的計(jì)算當(dāng)容器加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，通常選與氣體相關(guān)聯(lián)的液柱為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，然后由牛頓第二定律列方程，求出封閉氣體的壓強(qiáng)2活塞汽缸結(jié)構(gòu)封閉氣體的情況通常以活塞(汽缸

4、)為研究對(duì)象，利用動(dòng)力學(xué)知識(shí)求解若活塞(汽缸)處于平衡狀態(tài)，求解時(shí)列平衡方程即可；若處于加速狀態(tài)，求解時(shí)列牛頓第二定律方程即可【典例1】求圖中被封閉氣體A的壓強(qiáng)其中(1)、(2)、(3)圖中的玻璃管內(nèi)都灌有水銀，(4)圖中的小玻璃管浸沒(méi)在水中大氣壓強(qiáng)p076 cmHg.(p01.01×105Pa，g10 m/S2，水1×103kg/m3)【自主解答】【變式訓(xùn)練】如圖所示，活塞的質(zhì)量為m，缸套的質(zhì)量為M，通過(guò)彈簧吊在天花板上，汽缸內(nèi)封有一定質(zhì)量的氣體，缸套和活塞間無(wú)摩擦，活塞面積為S，大氣壓強(qiáng)為p0，則封閉氣體的壓強(qiáng)為()App0 Bpp0Cpp0 Dp二、對(duì)玻意耳定律的理解

5、1成立條件：玻意耳定律p1V1p2V2是實(shí)驗(yàn)定律只有在氣體質(zhì)量一定、溫度不變的條件下才成立2恒量的定義：p1V1p2V2恒量C該恒量C與氣體的種類、質(zhì)量、溫度有關(guān)，對(duì)一定質(zhì)量的氣體，溫度越高，該恒量C越大3等溫變化的圖象(1)pV圖一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的情況下p與V成反比，因此等溫過(guò)程的pV圖象是雙曲線的一支一定質(zhì)量的氣體，溫度越高，氣體壓強(qiáng)與體積的乘積必然越大，在pV圖上的等溫線就越高，圖中，T1<T2.(2)p圖一定質(zhì)量的氣體，溫度不變時(shí)，pV恒量，p與V成反比，p與就成正比，在p圖上的等溫線應(yīng)是過(guò)原點(diǎn)的直線，直線的斜率即為p與V的乘積，斜率越大，pV乘積越大，溫度就越高，圖中

6、，T2>T1.4利用玻意耳定律解題的基本思路(1)確定研究對(duì)象：根據(jù)題意，確定所研究的氣體(2)明確初、末狀態(tài)：找出氣體變化前后的初、末狀態(tài)，并確定初、末狀態(tài)的p、V值(3)列方程求解：根據(jù)玻意耳定律列方程，必要時(shí)還應(yīng)由力學(xué)或幾何知識(shí)列出輔助方程；求解時(shí)注意同一物理量的單位要統(tǒng)一(4)檢驗(yàn)結(jié)果：有時(shí)列方程求解會(huì)得到兩個(gè)結(jié)果，應(yīng)通過(guò)合理性的檢驗(yàn)決定取舍【變式訓(xùn)練】如圖所示，粗細(xì)均勻的 U 形玻璃管，右端開(kāi)口，左端封閉，管內(nèi)用水銀將一部分空氣封閉在管中，開(kāi)口朝上豎直放置時(shí)，被封閉的空氣柱長(zhǎng) 24 cm，兩邊水銀高度差為 15 cm，若大氣壓強(qiáng)為 75 cmHg，問(wèn)再向開(kāi)口端倒入長(zhǎng)為 46 c

7、m 的水銀柱時(shí)，封閉端空氣柱長(zhǎng)度將是多少？三、化變質(zhì)量為定質(zhì)量問(wèn)題變質(zhì)量問(wèn)題我們可以靈活選取研究對(duì)象把變質(zhì)量問(wèn)題轉(zhuǎn)化為等質(zhì)量問(wèn)題【典例3】一個(gè)體積為V的鋼瓶中，裝有壓強(qiáng)為p的理想氣體在恒溫情況下，用容積為V的抽氣機(jī)抽氣，如圖所示求抽n次后鋼瓶中的氣體壓強(qiáng)多大？【自主解答】 【基礎(chǔ)知識(shí)達(dá)標(biāo)】1一定質(zhì)量的氣體，在等溫變化過(guò)程中，下列物理量中發(fā)生改變的有()A分子的平均速率 B單位體積內(nèi)的分子數(shù)C氣體的壓強(qiáng) D分子總數(shù)4各種卡通形狀的氫氣球，受到孩子們的喜歡，特別是年幼的小孩，小孩一不小心松手，氫氣球會(huì)飛向天空，上升到一定高度會(huì)脹破，是因?yàn)?)A球內(nèi)氫氣溫度升高 B球內(nèi)氫氣壓強(qiáng)增大C球外空氣壓強(qiáng)減小

8、 D以上說(shuō)法均不正確5如圖水銀柱上面封閉一段氣體，管內(nèi)外水銀面高度差h72cm，大氣壓強(qiáng)為76cmHg，下列說(shuō)法正確的是()A將管稍上提，h不變B將管稍上提，h變大C將管下插至管頂與管外水銀面高度差為70cm時(shí)，管內(nèi)外水銀面高度差也是70cmD將管下插至C項(xiàng)所述位置時(shí)，管內(nèi)外水銀面高度差小于70cm【知能鞏固作業(yè)】1已知兩端開(kāi)口的“”型管，且水平部分足夠長(zhǎng)，一開(kāi)始如右圖所示，若將玻璃管稍微上提一點(diǎn)，或稍微下降一點(diǎn)時(shí)，被封閉的空氣柱的長(zhǎng)度分別會(huì)如何變化()A變大；變小 B變大；不變C不變；不變 D不變；變大2在室內(nèi)，將裝有5atm的6L氣體的容器的閥門打開(kāi)后，從容器中逸出的氣體相當(dāng)于(設(shè)室內(nèi)大氣

9、壓強(qiáng)p01atm)()A5atm,3L B1atm,24L C5atm,4.8L D1atm,30L3容積為20L的鋼瓶?jī)?nèi)，貯有壓強(qiáng)為1.5×107Pa的氧氣.打開(kāi)鋼瓶的閥門，讓氧氣分裝到容積為5L的氧氣袋中(袋都是真空的)，充氣后的氧氣袋中氧氣壓強(qiáng)都是1.0×106Pa，設(shè)充氣過(guò)程不漏氣，環(huán)境溫度不變，則這瓶氧氣最多可分裝()A60袋 B56袋 C50袋 D40袋5.如圖所示，粗細(xì)均勻的彎曲玻璃管A、B兩端開(kāi)口，管內(nèi)有一段水銀柱，右管內(nèi)氣體柱長(zhǎng)為39 cm，中管內(nèi)水銀面與管口A之間氣體柱長(zhǎng)為40 cm.先將B端封閉，再將左管豎直插入水銀槽中，設(shè)整個(gè)過(guò)程溫度不變，穩(wěn)定后右管

10、內(nèi)水銀面比中管內(nèi)水銀面高2 cm，(大氣壓強(qiáng)p076 cmHg)求：(1)穩(wěn)定后右管內(nèi)的氣體壓強(qiáng)p；(2)左管A端插入水銀槽的深度h.【課后小結(jié)提升】第1節(jié) 氣體的等溫變化（答案）第1節(jié) 氣體的等溫變化【基礎(chǔ)自主梳理】【課堂互動(dòng)探究】【典例1】【解析】(1)pAp0ph76 cmHg10 cmHg66 cmHg.(2)pAp0ph76 cmHg10×sin30° cmHg71 cmHg.(3)pBp0ph276 cmHg10 cmHg86 cmHg，pApBph186 cmHg5 cmHg81 cmHg.(4)pAp0水gh1.01×105 Pa1×10

11、3×10×(1.20.8) Pa1.05×105 Pa【答案】（1）66 cmHg （2）71 cmHg （3）86 cmHg （4）1.05×105 Pa【變式訓(xùn)練】【解析】選C.對(duì)氣缸和活塞整體由平衡條件得F-（M+m）g=0，對(duì)活塞由平衡條件得，解得pp0，C正確.【變式訓(xùn)練】【解析】倒入水銀前對(duì)封閉端的氣體有：V1SL124S，p1(7515) cmHg60 cmHg倒入水銀后，左端水銀面將上升，右端水銀面將下降，設(shè)左端水銀面上升 x，則此時(shí)封閉端氣柱長(zhǎng) L2L1x24x此時(shí)兩邊水銀面的高度差h246(152x)2L217此時(shí)封閉端氣體的壓強(qiáng) p

12、275h2582L2根據(jù)玻意耳定律 p1V1p2V2得 24×60L2×(582 L2)即 L2229L27200解得：L245 cm(舍去)，L216 cm.【答案】16cm【典例3】【解析】由于每一次抽氣均為等溫變化過(guò)程，可根據(jù)玻意耳定律得第一次抽氣：pVp1(VV) 可得p1第二次抽氣：p1Vp2(VV) 可得p2p2則第n次抽氣后氣體壓強(qiáng)為pnpn.【答案】pn【知能鞏固作業(yè)】1.【解析】選D.上提時(shí)空氣柱壓強(qiáng)不變，空氣柱的長(zhǎng)度不變；下降時(shí)空氣柱壓強(qiáng)變小，空氣柱長(zhǎng)度變大，所以D選項(xiàng)正確.2【解析】BC.當(dāng)氣體從閥門跑出時(shí)，溫度不變，所以p1V1p2V2，當(dāng)p21atm時(shí)，得V230L，逸出氣體30L6L24L，B正確.據(jù)p2(V2V1)p1V1得V14.8L，所以逸出的氣體相當(dāng)于5atm下的4.8L氣體.C正確，故應(yīng)選B、C.3【解析】選B.設(shè)可分裝n袋，取全部氣體研究，據(jù)玻意耳定律有：p1Vp2Vnp2V015×107Pa×20L1.0×106Pa×20Ln×1.0×106Pa×5L，解得n56，B選項(xiàng)正確.4.【解析】選B.題圖中試管在水下某深度處于靜止?fàn)顟B(tài)，浮力(等于排開(kāi)水的重力)與試管重力相平衡.當(dāng)試管中空氣壓強(qiáng)稍大些，即試管稍下移或向廣口瓶中加水時(shí)，試管內(nèi)的空氣被壓縮，浮力