物理3-3人教版8.1《氣體的等溫變化》課件2

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歡迎進(jìn)入物理課堂 第一節(jié)氣體的等溫變化 核心要點(diǎn)突破 課堂互動講練 知能優(yōu)化訓(xùn)練 第一節(jié) 課前自主學(xué)案 課標(biāo)定位 學(xué)習(xí)目標(biāo) 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)會利用等溫變化的規(guī)律解決有關(guān)問題 3 明確p V圖象中 等溫變化的圖線及其物理意義 課標(biāo)定位 重點(diǎn)難點(diǎn) 1 掌握玻意耳定律并利用定律進(jìn)行有關(guān)計(jì)算 2 理解等溫變化的p V圖象 并能利用圖象分析實(shí)際問題 課前自主學(xué)案 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 壓強(qiáng) 體積 溫度 溫度 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 課本圖8 1 1中 注射器內(nèi)封閉氣體的壓強(qiáng)可以從儀器上方的 讀出 空氣柱的長度可以在玻璃管側(cè)的 上讀出 空氣柱的長度l與 的乘積就是它的體積V 質(zhì)量 溫度 壓力表 刻度尺 橫截面積 5 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理 用p V圖象處理數(shù)據(jù)時(shí) 得到的圖線是 用p 1 V圖象處理數(shù)據(jù)時(shí) 得到的圖線是過 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 pV C 或 雙曲線 原點(diǎn)的直線 pV 質(zhì)量 溫度不變 反比 p1V1 p2V2 三 氣體等溫變化的p V圖象一定質(zhì)量的氣體發(fā)生等溫變化時(shí)的p V圖象如圖8 1 1所示 圖線的形狀為 由于它描述的是溫度不變時(shí)的p V關(guān)系 因此稱它為 一定質(zhì)量的氣體 不同溫度下的等溫線是 的 雙曲線 等溫線 不同 圖8 1 1 核心要點(diǎn)突破 一 封閉氣體壓強(qiáng)的計(jì)算1 液體封閉氣體的情況 1 靜止或勻速運(yùn)動系統(tǒng)中壓強(qiáng)的計(jì)算方法 參考液片法 選取假想的液體薄片 自身重力不計(jì) 為研究對象 分析液片兩側(cè)受力情況 建立平衡方程消去面積 得到液片兩側(cè)壓強(qiáng)相等 進(jìn)而求得氣體壓強(qiáng) 例如 圖8 1 2中粗細(xì)均勻的U形管中封閉了一定質(zhì)量的氣體A 在其最低處取一液片B 由其兩側(cè)受力平衡可知 pA ph0 S p0 ph ph0 S 即pA p0 ph 力平衡法 選與封閉氣體接觸的液柱 或活塞 汽缸 為研究對象進(jìn)行受力分析 由F合 0列式求氣體壓強(qiáng) 圖8 1 2 連通器原理 在連通器中 同一種液體 中間液體不間斷 的同一水平液面上的壓強(qiáng)相等 如圖8 1 2中同一液面C D處壓強(qiáng)相等 即pA p0 ph 2 容器加速運(yùn)動時(shí)封閉氣體壓強(qiáng)的計(jì)算當(dāng)容器加速運(yùn)動時(shí) 通常選與氣體相關(guān)聯(lián)的液柱為研究對象進(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 為研究對象 利用動力學(xué)知識求解 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 即時(shí)應(yīng)用 即時(shí)突破 小試牛刀 1 已知大氣壓強(qiáng)為p0 如圖8 1 3所示 豎直的U形管內(nèi)A B兩部分被水銀柱密封著 則兩部分氣體的壓強(qiáng)分別為 pA pB 圖8 1 3 答案 p0 l1 l2p0 l2二 對玻意耳定律的理解1 成立條件 玻意耳定律p1V1 p2V2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 p1V1 p2V2 恒量C該恒量C與氣體的種類 質(zhì)量 溫度有關(guān) 對一定質(zhì)量的氣體 溫度越高 該恒量C越大 3 等溫變化的圖象 圖8 1 4 1 p V圖 一定質(zhì)量的氣體 在溫度不變的情況下p與V成反比 因此等溫過程的p V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p V圖上的等溫線就越高 如圖8 1 4中 T1 T2 圖8 1 5 4 利用玻意耳定律解題的基本思路 1 確定研究對象 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)列方程求解會得到兩個(gè)結(jié)果 應(yīng)通過合理性的檢驗(yàn)決定取舍 即時(shí)應(yīng)用 即時(shí)突破 小試牛刀 2 如圖8 1 6所示 p表示壓強(qiáng) V表示體積 T為熱力學(xué)溫度 正確描述一定質(zhì)量的氣體發(fā)生等溫變化的是 圖8 1 6 解析 選ABC A圖表示溫度T始終不變 B C圖表示pV為定值 即溫度不變 A B C對 D中p V 此時(shí)溫度必然變化 故D錯(cuò) 課堂互動講練 求圖8 1 7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在水中 大氣壓強(qiáng)p0 76cmHg p0 1 01 105Pa g 10m s2 水 1 103kg m3 圖8 1 7 精講精析 1 pA p0 ph 76cmHg 10cmHg 66cmHg 2 pA p0 ph 76cmHg 10 sin30 cmHg 71cmHg 3 pB p0 ph2 76cmHg 10cmHg 86cmHg pA pB ph1 86cmHg 5cmHg 81cmHg 4 pA p0 水gh 1 01 105Pa 1 103 10 1 2 0 8 Pa 1 05 105Pa 答案 見精講精析 方法總結(jié) 以液柱為研究對象 根據(jù)受力平衡 可求得封閉氣體的壓強(qiáng)p p0 ph 其中h為兩氣體液面的高度差 若被封氣體的液面低 取 否則取 答案 C 如圖8 1 9所示為一定質(zhì)量的氣體在不同溫度下的兩條等溫線 則下列說法正確的是 A 從等溫線可以看出 一定質(zhì)量的氣體在發(fā)生等溫變化時(shí) 其壓強(qiáng)與體積成反比B 一定質(zhì)量的氣體 在不同溫度下的等溫線是不同的C 由圖可知T1 T2D 由圖可知T1 T2 圖8 1 9 精講精析 由等溫線的物理意義可知 A B正確 對于一定質(zhì)量的氣體 溫度越高 等溫線的位置就越高 C錯(cuò) D對 答案 ABD 方法總結(jié) 一定質(zhì)量的氣體 溫度不變時(shí) 壓強(qiáng)與體積成反比 溫度升高后 壓強(qiáng)與體積的乘積變大 等溫線表現(xiàn)為遠(yuǎn)離原點(diǎn) 變式訓(xùn)練2 2010年高考江蘇卷 為了將空氣裝入氣瓶內(nèi) 現(xiàn)將一定質(zhì)量的空氣等溫壓縮 空氣可視為理想氣體 下列圖象能正確表示該過程中空氣的壓強(qiáng)p和體積V關(guān)系的是 圖8 1 10 如圖8 1 11所示 粗細(xì)均勻的彎曲玻璃管A B兩端開口 管內(nèi)有一段水銀柱 右管內(nèi)氣體柱長為39cm 中管內(nèi)水銀面與管口A之間氣體柱長為40cm 先將B端封閉 再將左管豎直插入水銀槽中 設(shè)整個(gè)過程溫度不變 穩(wěn)定后右管內(nèi)水銀面比中管內(nèi)水銀面高2cm 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 大氣壓強(qiáng)p0 76cmHg 圖8 1 11 思路點(diǎn)撥 B端封閉 左管豎直插入水銀中 形成了兩部分封閉的質(zhì)量一定的氣體 因玻璃管的粗細(xì)均勻 可用氣柱的長度表示體積 然后用玻意耳定律對問題求解 答案 1 78cmHg 2 7cm 方法總結(jié) 用玻意耳定律解題時(shí) 確定初 末狀態(tài)的狀態(tài)參量p V 特別是壓強(qiáng)的確定 是解題的關(guān)鍵 答案 20cm 如圖8 1 14所示為某壓縮式噴霧器儲液桶 其容量是5 7 10 3m3 往桶內(nèi)倒入4 2 10 3m3的藥液后開始打氣 假設(shè)打氣過程中藥液不會向外噴出 如果每次能打進(jìn)2 5 10 4m3的空氣 要使噴霧器內(nèi)空氣的壓強(qiáng)達(dá)到4atm 應(yīng)打氣幾次 這個(gè)壓強(qiáng)能否使噴霧器內(nèi)的藥液全部噴完 設(shè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓為1atm 打氣過程中不考慮溫度的變化 圖8 1 14 思路點(diǎn)撥 本題是一道變質(zhì)量問題 我們可以靈活選取研究對象把變質(zhì)量問題轉(zhuǎn)化為等質(zhì)量問題 精講精析 設(shè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓為p0 藥桶中空氣的體積為V 打氣N次后 噴霧器中的空氣壓強(qiáng)達(dá)到4atm 打入氣體在1atm下的體積為2 5N 10 4m3 選取打氣N次后藥桶中的空氣為研究對象 由玻意耳定律得p0V p0 2 5N 10 4 4p0V 其中V 5 7 10 3m3 4 2 10 3m3 1 5 10 3m3 代入上式后解得N 18次 當(dāng)空氣完全充滿藥桶后 如果空氣壓強(qiáng)仍然大于大氣壓 則藥液可以全部噴出 否則不能完全噴出 由玻意耳定律得4p0V p 5 7 10 3 解得p 1 053p0 p0 所以藥液可以全部噴出 答案 18能 思維總結(jié) 此類問題我們可認(rèn)為打入噴霧器的氣體都在其周圍 且可以認(rèn)為是一次性打入的 初態(tài)的體積為內(nèi)外氣體的體積之和 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全