氣體實驗定律 高二下學(xué)期物理粵教版

第一節(jié)氣體實驗定律（Ⅰ）學(xué)習(xí)目標1.通過實驗認識一定質(zhì)量的氣體在等溫條件下壓強與體積的關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度與實事求是的科學(xué)精神；2.知道等溫函數(shù)圖像，懂得運用數(shù)學(xué)工具分析問題；3.會運用玻意耳定律解釋生產(chǎn)生活中的一些現(xiàn)象，解決一些實際問題。我們已經(jīng)知道，構(gòu)成物質(zhì)的大量分子都在永不停息地做無規(guī)則運動，每一個分子的運動狀態(tài)不同且都在不斷變化，每一時刻的運動情況完全是偶然的，是不可確定的。那么，大量分子的無規(guī)則運動是否存在規(guī)律？課堂導(dǎo)入氣體狀態(tài)參量在熱學(xué)中，為確定系統(tǒng)的狀態(tài)，也需要用到一些物理量，這些物理量叫作系統(tǒng)的狀態(tài)參量。研究某一容器中氣體的熱學(xué)性質(zhì)，其研究對象是容器中的大量分子組成的系統(tǒng)，這在熱學(xué)中叫作一個熱力學(xué)系統(tǒng)，簡稱系統(tǒng)。幾何參量——體積

V力學(xué)參量——壓強p熱學(xué)參量——溫度T在沒有外界影響的情況下，只要經(jīng)過足夠長的時間，系統(tǒng)內(nèi)各部分的狀態(tài)參量能夠達到穩(wěn)定狀態(tài)。這種狀態(tài)叫作平衡態(tài)。怎樣研究氣體的狀態(tài)變化？當(dāng)氣體與外界發(fā)生能量交換時，氣體的狀態(tài)就會發(fā)生變化。氣體從一個狀態(tài)變化到另一狀態(tài)所經(jīng)歷的過程叫做狀態(tài)變化過程。氣體發(fā)生狀態(tài)變化時，描述氣體狀態(tài)的參量中，至少有兩個參量發(fā)生了變化。那么，怎樣研究氣體的狀態(tài)變化規(guī)律呢？在物理學(xué)上，忽略分子本身體積及分子間的引力和斥力作用的氣體叫做理想氣體。建立理想氣體模型理想氣體模型是由德國物理學(xué)家克勞修斯于1850年首先提出來的。建構(gòu)理想氣體，有助于在一定條件下應(yīng)用理想氣體模型分析和研究實際氣體的問題，能用等溫、等壓、等容的理想過程正確認識和分析現(xiàn)實生活中的氣體狀態(tài)變化。采用控制變量法研究氣體的狀態(tài)變化，就是要找出溫度、體積、壓強這三個參量之間的變化關(guān)系。為了便于研究，可以先保持其中一個參量不變，研究其他兩個參量之間的關(guān)系，進而確定三個參量之間的變化規(guī)律，即理想氣體在狀態(tài)變化過程中所遵循的規(guī)律。使一定質(zhì)量的氣體在溫度保持不變的情況下發(fā)生的狀態(tài)變化過程叫做等溫過程、等容過程和等壓過程。氣體壓強【例2】如圖所示，一個圓柱形汽缸，缸內(nèi)有一個可以無摩擦滑動的活塞。已知活塞的橫截面積為S，活塞所受重力為G，大氣壓強為p0。當(dāng)按圖中三種方式放置時，活塞均保持平衡，則缸內(nèi)氣體的壓強分別為?！纠?】已知地球的半徑R=6370km，請你設(shè)計一個簡單的實驗，估算出包圍地球的大氣的總質(zhì)量。氣體壓強【例3】如圖所示的各裝置均處于靜止狀態(tài)，若已知大氣壓強為p0，重力加速度為g，液體密度均為ρ，求各段被封閉氣體的壓強．氣體壓強【例4】如圖所示，一段水銀柱把空氣封閉在一端開口、粗細均勻、豎直固定的U形玻璃管內(nèi)。已知兩水銀面的高度差h=10cm，外界的大氣壓強p0=75cmHg，玻璃管內(nèi)空氣的壓強是多少？氣體壓強【例5】如圖所示，水平放置的氣缸上有一質(zhì)量為m1、底面積為S1的活塞，在活塞上方再放置一個質(zhì)量為m2、底面積為S2的圓柱體金屬塊。忽略活塞與氣缸間的摩擦，若外界大氣壓強為

p0，請從以上信息中選擇相關(guān)條件，求氣缸內(nèi)氣體的壓強p。玻意耳定律1、內(nèi)容：一定質(zhì)量的理想氣體，在溫度不變的情況下，壓強p與體積V成反比。2、表達式：玻意耳定律3、等溫線：在溫度不變的情況下，p與V的函數(shù)圖像是雙曲線的一支。這種表示等溫過程的圖線稱為氣體的等溫線。一定質(zhì)量的氣體，在不同溫度下，等溫線的位置也不相同。等溫變化的微觀解釋4、微觀解釋：溫度保持不變時，分子平均動能保持不變。當(dāng)氣體體積減小時，單位體積內(nèi)的分子數(shù)增多，氣體的壓強也就增大；當(dāng)氣體體積增大時，單位體積內(nèi)的分子數(shù)減少，氣體的壓強也就減小。玻意耳定律【例題1】如圖所示，將粗細均勻且一端開口的玻璃管放置在水平桌面上，管內(nèi)用長為h的水銀封閉著一段長度為l0的空氣柱。已知大氣壓強為p0，當(dāng)把玻璃管開口朝上緩慢地豎立起來時，管內(nèi)空氣柱的長度變?yōu)槎嗌?？分?本題研究對象是玻璃管內(nèi)的氣體。將玻璃管緩慢豎立，可認為管內(nèi)氣體的溫度始終等于外界氣溫，為等溫變化過程。玻璃管水平放置時氣體狀態(tài)為初態(tài)，豎立后的氣體狀態(tài)為末態(tài)。玻意耳定律【遷移1】給某包裝袋充入氮氣后密封，在室溫下，袋中氣體壓強為1個標準大氣壓，體積為1L。將其緩慢壓縮到壓強為1.5個標準大氣壓時，氣體的體積變?yōu)?.6L。請通過計算判斷該包裝袋是否漏氣?！纠}2】一個氣泡從水面下40m深處緩緩上升到水面，假定水的溫度均勻，水面上方的壓強為1atm，則氣泡到達水面時的體積約為原來的多少倍？玻意耳定律【例題3】用打氣筒給一個自行車內(nèi)胎打氣。設(shè)每按一次打氣筒，可打入壓強為1.0×105Pa的空氣125cm3。這個自行車內(nèi)胎的容積是2.0L，假設(shè)胎內(nèi)原來沒有空氣，那么按了20次后，胎內(nèi)空氣的壓強是多大？設(shè)打氣過程中溫度不變?！咀兪健坑么驓馔步o一個自行車內(nèi)胎打氣。設(shè)每按一次打氣筒，可打入壓強為1.0×105Pa的空氣125cm3。這個自行車內(nèi)胎的容積是2.0L，假設(shè)胎內(nèi)原來氣體壓強為1.0×105Pa，那么按了20次后，胎內(nèi)空氣的壓強是多大？設(shè)打氣過程中溫度不變。玻意耳定律

【例題4】一個足球的容積是2.5L。用打氣筒給這個足球