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2017-2018学年高中创新设计物理粤教版选修3-3课件:2-7 气体实验定律(Ⅰ)_图文

高中物理·选修3-3·粤教版
第二章 固体、液体和气体
第七节 气体实验定律(Ⅰ)

[目标定位] 1.理解一定质量的气体,在温度不变的情况下压强 与体积的关系. 2.知道玻意耳定律的内容,表达式及适用条 件. 3.能运用玻意耳定律对有关问题进行分析,计算. 4.了 解p-V图、p-V1 图的物理意义.

预习导学
一、探究气体规律的方法 同时研究三个状态参量之间的变化关系比较困难,可以采 用控制变量法,控制其中 一个状态参量 不变,研究其他状 态参量的变化关系,然后确定三个状态参量的变化规律.
二、玻意耳定律 1.内容:一定质量的某种气体,在温度 不变的情况下,压强
与体积成反比 . 2.公式:pV=C或 p1V1=p2V2 . 3.条件:气体的质量 一定, 温度 不变.

预习导学
三、气体等温变化的图象(即等温线) 1.图象如图2-7-1所示:

p -V图象

p -V1图象 图2-7-1

预习导学

2.特点:一定质量的气体在温度不变时,由于压强与体积成

反比 ,在p -V图上等温线应为 双曲线 温线应为 过原点的直线 .

,在p -V1图上等

预习导学
想一想 如图2-7-2所示,为同一气体在不同温度下的等温 线,t1和t2哪一个大?
图2-7-2 答案 t1大于t2.因为体积相同时,温度越高,压强越大.

课堂讲义
一、玻意耳定律的理解及应用 1.成立条件:(1)质量一定,温度不变.
(2)温度不太低,压强不太大. 2.表达式:p1V1=p2V2或pV=常数或pp12=VV21. 3.应用玻意耳定律解题的一般步骤
(1)确定研究对象,并判断是否满足玻意耳定律的条件. (2)确定初、末状态及状态参量(p1V2,p2V2). (3)根据玻意耳定律列方程求解.(注意统一单位) (4)注意分析隐含条件,作出必要的判断和说明.

课堂讲义
例1 一种水下重物打捞方法的工作原理如图2-7-3.将一质量 M=3×103 kg、体积V0=0.5 m3的重物质捆绑在开口朝下的 浮筒上.向浮筒内冲入一定质量的气体,开始时筒内液面到 水面的距离h1=40 m,筒内气体体积V1=1 m3.
图2-7-3

课堂讲义
在 拉 力 作 用 下 浮 筒 缓 慢 上 升 , 当 筒 内 液 面 到 水 面 的 距 离 为 h2 时,拉力减为零,此时气体体积为V2,随后浮筒和重物自动上 浮.求V2和h2.已知大气压强P0=1×105 Pa,水的密度ρ=1×103 kg/m3,重力加速度的大小g=10 m/s2.不计水温变化,筒内气体 质量不变且可视为理想气体,浮筒质量和筒壁厚度可忽略. 答案 2.5 m3 10 m

课堂讲义
解析 当F=0时,由平衡条件得 Mg=ρg(V0+V2)① 代入数据得V2=2.5 m3② 设筒内气体初态、末态的压强分别为p1、p2,由题意得 p1=p0+ρgh1③ p2=p0+ρgh2④ 在此过程中筒内气体的温度和质量不变,由玻意耳定律得p1V1 =p2V2⑤ 联立②③④⑤式代入数据得h2=10 m⑥

课堂讲义
针对训练 粗细均匀的玻璃管,一端封闭,长为12 cm.一个人 手持玻璃管开口向下潜入水中,当潜到水下某深度时看到水进 入玻璃管口2 cm,求管口距液面的深度.(取水面上大气压强为 p0=1.0×105 Pa,g取10 m/s2,池水中温度恒定) 答案 2.02 m

课堂讲义
解析 确定研究对象为被封闭的一部分气体,玻璃管下潜的过 程中气体的状态变化可视为等温过程. 设潜入水下的深度为h,玻璃管的横截面为S.气体的初末状态参 量分别为:初状态:p1=p0,V1=12S 末状态:p2=p0+ρg(h-0.02),V2=10S 由玻意耳定律p1V1=p2V2,得p0+ρg?ph0-0.02?=1102SS 解得:h=2.02 m.

课堂讲义
二、等温变化中p -V图象和p -V1图象的理解和应用 1.一定质量的气体,在p -V图象中等温线是双曲线,双曲线上
的每一个点,均表示一定质量的气体在该温度下的一个状 态,而且同一条等温线上每个点对应的p、V坐标的乘积都 是相等的.一定质量的气体在不同温度下的等温线是不同的 双曲线,且pV乘积越大,温度越高,如图2-7-4所示: T2>T1.

课堂讲义
图2-7-4

课堂讲义
2.一定质量气体的等温变化过程,也可以用 p-V1图象来表示, 如图 2-7-5 所示.等温线是通过原点的直线,由于气体的 体积不能无穷大,所以靠近原点附近处应用虚线表示,该直 线的斜率 k=p/(V1)=pV∝T,即斜率越大,气体做等温变化 的温度越高.
图2-7-5

课堂讲义

例2 (双选)如图2-7-6所示,为一定质量的气体在不同温度

下的两条p-V1 图线,由图可知

()

图2-7-6

课堂讲义

A.一定质量的气体在发生等温变化时,其压强与体积成正比

B.一定质量的气体在发生等温变化时,其p-

1 V

图线的延长线

是经过坐标原点的

C.T1>T2 D.T1<T2

答案 BD

课堂讲义

解析

这是一定质量的气体在发生等温变化时的p-

1 V

图线,

由图线过原点可知p/

??1 ?? ??V??

=恒量,即斜率k=pV为恒量,所以p

与V成反比,A错、B正确;根据p-

1 V

图线斜率的物理意义可

知C错、D对.

借题发挥 由玻意耳定律可知,pV=C(常量),其中C的大小与

气体的质量及温度有关,质量越大,温度越高,C也越大,在p

-V1 图象中,斜率k=C也就越大.

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再见



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