高中物理人教版 (新课标)选修31 气体的等温变化导学案

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气体的等温变化 [学习目标]知道气体的状态及三个参量。掌握玻意耳定律，并能应用它解决气体的等温变化的问题、解释生活中的有关现象。知道气体等温变化的p—v图象，即等温线。了解用实验探究气体等温变化规律的方法和思路，培养动手操作能力、采集数据能力及运用计算机处理数据的能力。[自主学习]一、气体的状态及参量1、研究气体的性质，用 、 、 三个物理量描述气体的状态。描述气体状态的这三个物理量叫做气体的 。2、温度：温度是表示物体 的物理量，从分子运动论的观点看，温度标志着物体内部 的剧烈程度。 在国际单位制中，用热力学温标表示的温度，叫做 温度。用符号 表示，它的单位是 ，简称 ，符号是 。 热力学温度与摄氏温度的数量关系是：T= t+ 。3、体积：气体的体积是指气体 。在国际单位制中，其单位是 ，符号 。体积的单位还有升（L）毫升、（mL）1L= m3，1mL= m3。4、压强： 叫做气体的压强，用 表示。在国际单位制中，压强的的单位是 ，符号 。气体压强常用的单位还有标准大气压（atm）和毫米汞柱（mmHg），1 atm= Pa= mmHg。5、气体状态和状态参量的关系：对于一定质量的气体，如果温度、体积、压强这三个量 ，我们就说气体处于一定的状态中。如果三个参量中有两个参量发生改变，或者三个参量都发生了变化，我们就说气体的状态发生了改变，只有一个参量发生改变而其它参量不变的情况是 发生的。二、玻意耳定律1、英国科学家玻意耳和法国科学家马略特各自通过实验发现：一定质量的气体，在温度不变的情况下，压强p与体积v成 。这个规律叫做玻意耳定律。vpot1t2图8—12、玻意耳定律的表达式：pv=C（常量）或者 。其中p1 、v1和p2、v2分别表示气体在1、2两个不同状态下的压强和体积。三、气体等温变化的p—v图象一定质量的气体发生等温变化时的p—v图象如图8—1所示。图线的形状为 。由于它描述的是温度不变时的p—v关系，因此称它为 线。一定质量的气体，不同温度下的等温线是不同的。在图8—1中，一定质量的气体，不同温度下的两条等温线，判断t1、t2的高低。画出p—图象，说明图线的形状，图线的斜率与温度的关系。[典型例题]ABh图8—2如图8—2所示，粗细均匀的U形管的A端是封闭的，B端开口向上。两管中水银面的高度差h=20cm。外界大气压强为76cmHg。求A管中封闭气体的压强。例2、在温度不变的情况下，把一根长为100cm，上端封闭的玻璃管竖直插入水银槽中，插入后管口到槽内水银面的距离是管长的一半，若大气压为75cmHg，求水银进入管内的长度。vpoT1T2图8—3例3、如图8—3所示，为一定质量的气体在不同温度下的两条等温线，则下列说法正确的是：（ ）从等温线可以看出，一定质量的气体在发生等温变化时，其压强与体积成反比一定质量的气体，在不同温度下的等温线是不同的有图可知T1＞T2有图可知T1＜T2例4、汽车轮胎的容积是2.5×10－2m3，轮胎原有1atm的空气。向轮胎内打气，直至压强增加到8atm为止。应向轮胎里打进1atm的多少体积的空气。（温度不变）loBA图8—4例5、如图8—4所示，一个上下都与大气相通的直圆筒。内部横截面的面积S=0.01米2，中间有两个活塞A与B封住一定质量的理想气体，A、B都可沿圆筒无摩擦地上下滑动，但不漏气。A的质量可不计，B的质量为M，并与一倔强系数K=5×103牛/米的较长的弹簧相连。已知大气压强P0=1×105帕。平衡时，两活塞间的距离l0=0.6米。现用力压A，使之向下缓慢移动一定距离后，保持平衡，此时，用于压A的力F=5×102牛。求活塞A向下移动的距离（假定气体温度不变）[针对训练]θ图8—5如图8—5所示，一个横截面积为S的圆筒形容器竖直放置，金属圆板的上表面是水平的，下表面与水平面的夹角为θ，圆板的质量为M，不计圆板与容器内壁间的摩擦。若大气压强为P0，则被圆板封闭在容器中的气体压强等于A、P0+Mgcosθ/S B、P0/cosθ+Mg /ScosθC、P0+Mgcos2θ/S D、P0+Mg /S2、一个气泡从水底升到水面上时，增大2倍，设水的密度为ρ=1×103Kg/m3，大气压强P0=1×105Pa，水底与水面温差不计，求水的深度。（g=10m/s2）P1/v图8—60T2T13、如图8—6所示，为一定质量的气体在不同温度下的两条p—图线。由图可知（ ）一定质量的气体在发生等温变化时，其压强与体积成正比一定质量的气体在发生等温变化时，其p—图线的延长线是经过坐标原点的T1＞T2 D、T1＜T24、喷雾器筒内药液面上方有打气孔，可通过打气筒将外界空气压入筒内液面上方，使被封闭的空气压强增大。设喷雾器筒内上方的空气体积为1.5L，然后用打气筒缓慢向药液上方打气，每次打进1atm的空气0.25L，设打气过程中温度不变，要使喷雾器里的压强达到4atm，打气筒应打气 次。hV图8—75、如图8—7所示，若气压式保温瓶内水面与出水口的距离为h时，密封空气体积为V，设水的密度为ρ，大气压强为P0，欲使水从出水口流出，瓶内空气压缩量（即体积减小量）△V至少为多少？（设瓶内弯曲管的容积不计，压水前管内无水，温度保持不变）[能力训练]1、下列过程可能发生的是（ ）A、气体的温度变化，但压强、体积保持不变B、气体的温度、压强保持不变，而体积发生变化C、气体的温度保持不变，而压强、体积发生变化D、气体的温度、压强、体积都发生变化2、一定质量的气体发生等温变化时，若体积增大为原来的n倍，则压强变为原来的 倍A、2n B、n C、1/n D、2/n3、在温度均匀的水池中，有一空气泡从池底缓缓地向上浮起，在其上浮的过程中，泡内气体（可看成理想气体）（ ）A、内能减少，放出热量B、内能增加，吸收热量C、对外做功，同时吸热，内能不变D、对外做的功等于吸收的热量VCOPBA图8—84、如图8—8所示，一定质量的气体由状态A变到状态B再变到状态C的过程，A、C两点在同一条双曲线上，则此变化过程中（ ）A、从A到B的过程温度升高B、从B到C的过程温度升高C、从A到C的过程温度先降低再升高D、A、C两点的温度相等图8—9h2h15、如图8—9所示，两端开口的均匀玻璃管竖直插入水银槽中，管中有一段水银柱h1封闭一定质量的气体，这时管下端开口处内外水银面高度差为h2，若保持环境温度不变，当外界压强增大时，下列分析正确的是（ ）A、h2变长 B、h2变短C、h1上升 D、h1下降6、一个容积是10升的球，原来盛有1个大气压的空气，现在使球内气体压强变为5个大气压，应向球内打入 升1个大气压的空气（设温度不变）7、抽气机对某容器抽气，已知被抽容器的容积是抽气机最大活动容积的两倍，在按最大活动容积抽气2次后，容器中气体的压强变为原来的 倍。图8—108、如图8—10所示，横截面积为0.01m2的气缸内被重G=200N的封闭了高30cm的气体。已知大气压P0=1.0×105Pa，现将气缸倒转竖直放置，设温度不变，求此时活塞到缸底的高度？9、在粗细均匀的细玻璃管中部放置一水银柱，管两端封闭，当玻璃管水平放置时，水银柱恰好在管中部，此时管内气体压强都为76cmHg，当管竖直放置时，水银柱上部空气柱长为下部空气柱长的2倍，求管内水银柱的长度？10、潜水艇的贮气筒与水箱相连，当贮气筒中的空气压入水箱后，水箱便排出水以使潜水艇浮起。某潜水艇贮气筒的容积是2m3，贮有压强为2×107Pa的压缩空气，若贮气筒内一部分空气压入水箱后，贮气筒内压缩气体的压强变为9.5×106Pa，求贮气筒内排出的压强为2×107Pa的压缩空气的体积为多少？[学后反思]参考答案[自主学习]气体的状态及参量压强、体积、温度；状态参量冷热程度，分子热运动；热力学，T，开尔文，开，K；273.15K分子所能占据空间的体积，米3，m3，10－3，10－6气体作用在器壁单位面积上的压力，P，帕斯卡，Pa，1.015×105，760都不变，不会玻意耳定律反比P1V1=P2V2气体等温变化的P—V图象双曲线，等温t2＞t1通过原点的直线，斜率越大温度越高[典型例题]例1、56cmHg 例2、25cm 例3、A、B、D 例4、1.75×10－1m3 例5、0.3m[针对训练]D 2、10m 3、B、D 4、18 5、△V≥ρghv/（ρ0+ρgh）[能力训练]1、C、D 2、C 3、C、D 4、A、D 5、D 6、40 7、4/98、45m 9、57cm 10、1.05m3