高中物理 第8章 第1节 气体的等温变化 新人教版选修3-3
人教版高二物理选修3-3第八章 《气体的等温变化》
思路
（4）根据p1V1=p2V2列式求解；
巩固练习：
1、一定质量气体的体积是5ml时，压强为1000Pa。 当气体的体积减小3mL时，压强为多大？（气体温 度不变）
2、如图所示，汽缸开口向左平方，内封闭着一定
温度的气体，气体长度为12cm。活塞质量为20kg， 横截面积为100cm²。已知大气压强为1×10 5 Pa。 求：当汽缸开口向上时，气体的长度为多少？ g=10N/kg（活塞与汽缸之间无摩擦，气体温度不变）
温度
热力学温度T ，单位：K， T = t ＋ 273 K
体积
体积 V ，单位：有L、mL等
压强
压强 p，单位：Pa（帕斯卡）
2、如何确定气体的状态参量呢？
温度（ T ）----------温度计 体积（ V ）----------容器的容积 压强（ p ）-----、 压力表
• 研究对象是什么？
•如何改变压强P、 体
积 V？
•如何测量压强P、体 积V ？
•如何控制气体的质量 m、温度T保持不变？
精讲点拨：
➢如何控制气体的质量m、 温度T保持不变？ ➢用橡胶塞密封小孔、用凡 士林涂抹柱塞； ➢不要用手握玻璃管；缓慢 压或拉柱塞、环境恒温。
【实验数据的采集与处理】
二、玻意耳定律
1、内容：一定质量某种气体，在温度不变 的情况下，压强P与体积V成反比。
2、公式：
注意
PPVVC1 PP1V1VCP2V2
适用条件:一定质量的气体，温度不变 适用范围：温度不太低，压强不太大
典例解析
例1、一定质量气体的体积是20L时，压强为
1×105Pa。当气体的体积减小到16L时，压强为多大？
高中物理新人教版选修３- ３系列课件
人教版高二物理选修3-3第八章课件 8.1 气体的等温变化
二.等温变化图象
1、特点:
(1)等温线是双曲线的一支
T2
T1
(2)温度越高,其等温线离原点越远
2、图象意义:
(1)物理意义:反映压强随体积的变化关系
(2)图像上每点的意义: 每一组数据---反映某一状态
谢谢！
、 温度 三个
（1）对于一定质量的气体，如果温度、体积、压强这三个 量 保持不变，我们就说气体处于一定的状态中。
（2）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。
二、探究气体等温变化的规律
1、气体等温变化：一定质量的气体，在温度不变的条 件下，其压强与体积变化的关系 2、实验探究： （1）实验器材：“新的”智能数字实验盘，注射器
第1节 气体的等温变化
课题的引入：
用热水烫一下可以使凹进去的兵乓球可使其恢复原状.
课题的引入：
打足气的自行车在烈日下暴晒，常常会爆胎，为什么？ 车胎内的气体因温度T升高而压强P增大，体积V膨胀。
一、气体的状态及参量
1、研究气体的性质，用 压强 、 体积 物理量描述气体的状态。
2、气体状态和状态参量的关系：
例1、一定质量气体的体积是20L时，压强 为1×105Pa。当气体的体积减小到16L时， 压强为多大？设气体的温度保持不变。
例2、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？ （假设温度不变）
T1
2.
问题：t1和t2哪个表示的温度高？
特点：斜率越大温度越高。
五、利用玻意耳定律解题的基本思路
(1)明确研究对象并判断是否满足玻意耳定律成立的条件。 (2)明确状态参量：找出气体状态变化前后的两组p、V值。 (3)列方程、求解：注意各参量要统一单位。 (4)检验结果 在等温变化中，有时列方程求解会得到两个结果，应通过 合理性的检验决定取舍。
【成才之路】高中物理 第八章气体 第一节气体的等温变化课时练习 新人教版选修3-3
第8章第1节1．一定质量的气体，在等温变化过程中，下列物理量中发生改变的有( )A．分子的平均速率B．单位体积内的分子数C．气体的压强D．分子总数答案：BC2．下列图中，p表示压强，V表示体积，T为热力学温度，各图中正确描述一定质量的气体不是等温变化的是( )答案：D3．在室内，将装有5atm的6L气体的容器的阀门打开后，从容器中逸出的气体相当于(设室内大气压强p0＝1atm)( )A．5atm,3LB．1atm,24LC．5atm,4.8LD．1atm,30L答案：BC解析：当气体从阀门跑出时，温度不变，所以p1V1＝p2V2，当p2＝1atm时，得V2＝30L，逸出气体30L－6L＝24L，B正确．据p2(V2－V1)＝p1V1′得V1′＝4.8L，所以逸出的气体相当于5atm下的4.8L气体．C正确，故应选B、C.4．某同学做“探究气体等温变化的规律”时，测得的数据如下表所示，发现第5组数据中的pV乘积有较大偏差，如果读数和计算无误，那么造成此偏差的原因可能是( ) 实验次序1234 5p(105Pa) 1.21 1.060.930.800.66V(mL)33.237.843.850.469.2pV(105Pa·mL)40.240.140.740.345.7 A.B．温度降低C．漏入气体D．漏出气体答案：AC5．如图所示，玻璃管中都灌有水银，分别求出几种情况被封闭的气体的压强(设大气压强为76厘米汞柱)．答案：(1)p A＝p0－p h＝71cm Hg(2)p A＝p0－p h＝66cm Hg(3)p A＝p0＋p h＝(76＋10×sin30°)cmHg＝81cmHg(4)p A＝p0－p h＝71cmHgp B＝p A－p h＝66cmHg6．粗细均匀的玻璃管，一端封闭，长为12cm，一个潜水员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中2cm，求潜水员潜入水中的深度．(取水面上大气压强p0＝1.0×105Pa，g取10m/s2)答案：2m解析：设潜水员潜入水下的深度为h，玻璃管的横截面积为S，管内气体的初状态：p0,12S，末状态：p0＋ρgh,10S.由玻意耳定律，得p0·12S＝(p0＋ρgh)·10S，得h＝0.2p0ρg＝2m.7．如图为气压式保温瓶的原理图，保温瓶内水面与出水口的高度差为h，瓶内密封空气体积为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ΔV 至少为多少？(设瓶内弯曲管的体积不计，压前水面以上管内无水，温度保持不变，各物理量的单位均为国际单位)答案：ρghV p0＋ρgh解析：压水前：p1＝p0，V1＝V压水后水刚流出时：p2＝p0＋ρghV2＝V－ΔV，由玻意耳定律：p1V1＝p2V2即p0V＝(p0＋ρgh)(V－ΔV)解得ΔV＝ρghVp0＋ρgh.能力提升1．如图所示是一定质量的某种气体状态变化的p－V图象，气体由状态A变化至状态B 的过程中，气体分子平均速率的变化情况是( )A．一直保持不变B．一直增大C．一直减小D．以上全错答案：D解析：由图象可看出p A V A＝p B V B，所以T A＝T B，但中间过程p、V乘积发生变化，温度发生变化，从而A、B、C全错，只能选D.2．容积为20L的钢瓶内，贮有压强为1.5×107Pa的氧气．打开钢瓶的阀门，让氧气分装到容积为5L的氧气袋中(袋都是真空的)，充气后的氧气袋中氧气压强都是1.0×106Pa，设充气过程不漏气，环境温度不变，则这瓶氧气最多可分装( )A．60袋B．56袋C．50袋D．40袋答案：B解析：设可分装n袋，取全部气体研究，据玻意耳定律有：p1V＝p2V＋np2V01．5×107Pa×20L＝1.0×106Pa×20L＋n×1.0×106×5L，解得n＝56，B选项正确．3．(2009·新海高二检测)在“探究气体等温变化的规律”实验中，封闭的空气如图所示，U型管粗细均匀，右端开口，已知外界大气压为76cm汞柱高，图中给出了气体的两个不同的状态．(1)实验时甲图气体的压强为________cm汞柱高；乙图气体压强为________cm汞柱高．(2)实验时某同学认为管子的横截面积S 可不用测量，这一观点正确吗？ 答：________(选填“正确”或“错误”)．(3)数据测量完后在用图象法处理数据时，某同学以压强p 为纵坐标，以体积V (或空气柱长度)为横坐标来作图，你认为他这样做能方便地看出p 与V 间的关系吗？答：________.答案：(1)76 80 (2)正确 (3)不能解析：(1)由连通器原理可知，甲图中气体压强为p 0＝76cmHg ，乙图中气体压强为p 0＋4cmHg ＝80cmHg.(2)由玻意耳定律p 1V 1＝p 2V 2，即p 1l 1S ＝p 2l 2S ，即p 1l 1＝p 2l 2(l 1、l 2为空气柱长度)，所以玻璃管的横截面积可不用测量．(3)以p 为纵坐标，以V 为横坐标，作出p －V 图是一条曲线，但曲线未必表示反比关系，所以应再作出p －1V图，看是否是过原点的直线，才能最终确定p 与V 是否成反比．4．一圆柱形气缸，内部截面积为S ，其活塞可在气缸内无摩擦地滑动，气缸内密封有理想气体，外部大气压强为p 0，当气缸卧放在水平面上时，活塞距缸底L 0，如图所示．当气缸竖直放置且开口向上时，活塞距缸底为45L 0；当用细绳系住活塞上的钩子，把气缸提离地面时，活塞距缸底为2L 0(忽略气体质量，保持温度不变)．求提离地面时，绳中张力多大？答案：34p 0S解析：气缸由卧放到竖直放置，对缸中气体运用玻意耳定律，有p 0L 0S ＝(Mg S ＋p 0)·45L 0S ，可得Mg ＝14p 0S ；气缸由卧放到吊起，对缸中气体运用玻意耳定律有：p 0L 0S ＝p ′·2L 0S ，可得p ′＝12p 0，气缸吊起时，以活塞为研究对象，根据力的平衡条件，有F T ＋p ′S ＝Mg ＋p 0S .所以张力F T ＝Mg ＋p 0S －p ′S ＝34p 0S .5．采用如图所示的装置探究一定质量的气体压强与体积的关系时，是通过调节左右水面的高度差达到改变气体压强体积的，某同学用该装置做实验发现pV ＝常数，但其他小组的同学得到的常数却不同，这是什么原因？若将该装置带到绕地球运行的卫星上做实验，能达到目的吗？答案：pV ＝常数C ，该常数与所封入空气的质量及温度有关，不同实验小组的常数C 不同，是因为封入的空气的质量不同(在同一实验室里，温度是相同的)．在绕地球运行的人造卫星上，因液体完全失重不产生压强，无法通过调节两管的液面差改变气体的压强，因此用该装置将无法完成探究实验．6．中国是世界上的人口大国，也是自行车的王国，随着社会的不断进步，虽然汽车已经进入家庭，但自行车以其轻便、经济、维修方便等独有的优势，依然成为人们目前重要的交通工具之一，轮胎“跑气”是自行车的常见故障之一，现用活塞气筒向一个容积为V 的自行车轮胎内打气，每次能把体积为V 0，压强为p 0的空气打入自行车轮胎内．若胎内原有空气的压强为p ，设打入气体的温度不变，则打了n 次后自行车轮胎内气体的压强为多大？并解释为何在打气过程中越打越费劲？答案：p ＋np 0V 0V，打入气的次数越多，轮胎内气体压强越大，再次将气体打入时，需用力越大即越费劲．解析：取胎内原有气体和n 次打入的气体为研究对象 由玻意耳定律知pV ＋np 0V 0＝p n V 所以p n ＝p ＋n (p 0V 0V) p 0、V 0、V 、p 各量不变，n 越多，p n 越大即打入气的次数越多，需要克服胎内气体对气筒(活塞)的压力越大，感觉越费劲．。
人教版高中物理选修(3-3)8.1《气体的等温变化》课件
2.如图所示，一根粗细均匀的细玻璃管开口向上，用一段长为ｈ＝20cm的 水银柱封闭一部分空气，空气柱长为Ｌ＝10cm，现在缓慢的向玻璃管中倒 入一部分水银，使水银柱的长度增加4cm，求管内气柱的长度？（外界大
气压强为p0＝76cmHg，封闭气体的温度恒定不变）
问题：
1、管内封闭气体发生了什么变化？
三.玻意耳定律 1.定律内容： 一定质量某种气体，在温度不变的情况下，压强p与体积V 成反比。 2.数学表达式： pV=c（常数） 或 p1V1=p2V2 3.定律成立条件:气体质量一定，温度不变。 4.图像
【学以致用】
1．利用玻意耳定律解释我们小竞赛所出现结果的原因。
（1）男生所吹的气球与瓶子之间封闭的气体（A部分气 体）发生了什么变化？ （2）这部分气体的体积怎么变？其压强又是怎么变的？
作业布置：巩固理解本节所学规律，完成课后习题
巩固训练： 1、一定质量的气体，温度保持不变，当体积发生变化时，其初末状态压
强之比为P1：P2=1：2，则其初末状态体积之比为V1：V2 =
末状态pV乘积之比为P1V1：P2V2 = 。
，初
2.在室温环境下，将一注射器中封闭一部分空气，其压强为p=1×105Pa， 体积为V=300mL，若环境温度恒定不变，将空气的体积缓慢地压缩一半， 其压强将变为多大？
一定质量的气体，在温度不变的条 件下其压强与体积变化时的关系叫做气 体的等温变化。
二、探究气体等温变化的规律 1．我们这节课的目的是探究“气体等温变化的规律”，请认真阅读课本 P18实验案例，并思考以下问题： （1）在实验案例中，我们研究的是哪一部分气体?
（2）怎样保证这部分气体的质量是一定的？
（3）实验中为了保持气体的温度不变，我们应该注意什么问题?
物理新人教版选修33第八章第一节《气体的等温变化》(G)精品PPT课件
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等温变化过程中压强与体积的定量关系
1.实验装置：
2、研究对象： 封闭在管内的空气柱
3.数改据变收气集体：的如体图积中，，记体录积气V体1=长度和该，状压态强下P1压= 强的 ？
大小，获得多组数据：
V2=
，P2=
。。。。
4.数据处理： 先猜想P与V是否成反比，
再作图象法验证：
作出： p 1 图象 ，看是否为直线 v
2、每一条P-V 图线代表了一 个相同的温度，因此称它为等温线。 3、不同的P-V 图线代表的温度也不相同。 4、PV 乘积越大的等温线代表的温度越高。
p/105 Pa
3
2
1
0
1
2
3
4
V
二.等温变化图象 1、特点: (1)等温线是双曲线的一支。
(2)温度越高,其等温线离原点越远.
同一气体，不同温度下等温线是不同的，你能判断
次
数1 2 3 4 5
压强（×105Pa) 3 . 0 2 . 5 2 . 0 1 . 5 1 . 0
体 积 ( L ) 1 . 3 1.6 2 . 0 2 . 7 4 . 0
p/105 Pa
3
实 验2
1
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1/V
探究结论：
一定质量的某种气体，在温
度不变时，压强p和体积V成
用气体定律解题的步骤
1．确定研究对象．被封闭的气体(满足质量不变的条 件)；
人教版高中物理选修3-3第8章第1节 气体的等温变化ppt (共14张PPT)
代入数据解得： V2=3cm3
4、利用玻意耳定律解题的基本思路 ①明确研究对象
即质量不变，温度不变的一部分气体，
②明确状态参量 即找出气体状态变化前后的两组p、V值．
③根据玻意耳定律列方程、求解 因为是比例式，计算中只需使相应量(p1、p2及V1、V2) 的单位统一，不一定用国际单位制的单位．
p1V1=p2V2
代入数据解得： h=20m
二、等温变化图像
1、等温线：气体等温变化的图线叫做等温线，如图1.
2、关于图象的几点说明． ①平滑的曲线是双曲线的一支，反映了等温情况下，一定
质量气体压强跟体积成反比的规律． ②图线上的点，代表的是一定质量气体的一个状态． ③这条曲线表示了一定质量的气体由一个状态过渡到另一
1、 教 师 谈
例1、有一池塘水深5m，大气压强1.0×105Pa,一个气 泡体积为2cm3，从水底升到水面，求：气泡到达水面 的体积为多少？（设从水底到水面整个过程中温度不 变）
解：取气泡内的气体为研究对象， 在水底时为状态一：
p1=p0+ρgh V1=V 升到水面为状态二：
p2=p0 V2 由玻意耳定律得
考 、 认 真 计 算的良 好习惯 。 2.教 学 目 标
(1)探 索 并 掌 握 两位 数减一 位数的 退位减 法的计 算方法 ,初步体 会计算方法的多样化 。
(2)引 导 学 生 提 出问 题并解 决问题 ,培养学 生思维 的灵活 性、独 立性和创造性、并感 受 数 的 计 算 和生活 的密切 联系,进 一步体 会减法 的意义 。 (3)培 养 学 生 的 合作 意识和 主动探 究的意 识。 3.教 学 重 点 与 难点
8.1气体的等温变化
在炎热的夏天，给自行车胎打气应注意什么？
人教版高中物理选修3-3 第八章第1节《气体的等温变化》(共33张PPT)
一、平衡态下液体封闭气体压强的计算
1. 理论依据
① 液体压强的计算公式 p = gh。 ② 液面与外界大气相接触。则液面下h处的压强为
p = p0 + gh ③ 连通器原理：在连通器中，同一种液体（中间液体
不间断）的同一水平面上的压强是相等的。
练习： 下列各图装置均处于静止状态。设大气压强 为P0，用水银（或活塞）封闭一定量的气体在 玻璃管（或气缸）中，求封闭气体的压强P
15cm
20cm
解：(1)以管内气体为研究对象，管口竖直向上为初态: 设管横截面积为S，则 P1=75＋15＝90cmHg V1=20S 水平放置为末态，P2=75cmHg 由玻意耳定律P1V1=P2V 2得： V2=P1V1／P2=（90×20S）／75=24S 所以，管内气体长24cm
(2)以管口竖直向上为初态，管口竖直向下为末态 P2=75－15＝60cmHg 由玻意耳定律得：V2= P1V1／P2＝30S 所以，管内气体长30cm 因为30cm＋15cm＜100cm，所以水银不会流出
P =ρgh
P—帕 h—米
h
P =? cmHg（柱）
当压强单位取帕斯卡（帕）时 当压强单位取cmHg时
1
P =P0+ρgh P =P0+h
h
②
P =P0- ρgh P =P0- h
2.计算方法
（1）连通器原理：根据同种液体 在同一水平液面处压强相等，在 连通器内灵活选取等压面．由两 侧压强相等列方程求解压强． 例如图中，求A侧封闭气体的压
2、公式表述：pV=常数 或p1V1=p2V2 3、条件:一定质量气体且温度不变 4、适用范围：温度不太低，压强不太大
练习1.一根一端封闭的玻璃管开口向下插入水银槽中, 内封一定质量的气体,管内水银面低于管外,在温度不变 时,将玻璃管稍向下插入一些,下列说法正确的是,如图 所示. ( ) AD
2020版高中物理 第八章 气体 1 气体的等温变化课件 新人教版选修3-3
[例2] 如图所示,一个上下都与大气相通的直圆筒,筒内横截面积S= 0.01 m2,中间用两个活塞A与B封住一定量的气体.A,B都可以无摩擦地 滑动,A的质量不计,B的质量为M,并与一劲度系数k=5×103 N/m 的弹簧 相连,已知大气压强p0=1×105 Pa,平衡时两活塞间距离为L0=0.6 m.现用 力压A,使之缓慢向下移动一定距离后保持平衡,此时用于压A的力F=500 N,求活塞A向下移动的距离.
答案:(2)以活塞为研究对象,受力分析如图,由平衡条件得 mg+p0S=pS,则 p=p0+ mg .
S
12
[要点归纳] 1.容器静止或匀速运动时封闭气体压强的计算 (1)取等压面法 同种液体在同一深度向各个方向的压强相等,在连通器中,灵活选取等压面, 利用同一液面压强相等求解气体压强.如图(甲)所示,同一液面C,D两处压 强相等,故pA=p0+ph;如图(乙)所示,M,N两处压强相等,从左侧管看有 pB=pA+ph2,从右侧管看,有pB=p0+ph1.
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(2)受力平衡法 选与封闭气体接触的液体(或活塞、汽缸)为研究对象进行受力分析,由平 衡条件列式求气体压强. 2.容器加速运动时封闭气体压强的计算 当容器加速运动时,通常选与气体相关联的液柱、汽缸或活塞为研究对象, 并对其进行受力分析,然后由牛顿第二定律列方程,求出封闭气体的压强. 如图所示,当竖直放置的玻璃管向上加速运动时,对液柱受力分析,由牛顿
答案:0.9l0
答案:实验中需要测量注射器内气体的压强和体积.
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(3)测量气体体积时,是否一定要测量空气柱的横截面积? 答案:由于体积的变化与空气柱的长度有关,因此,只要测量出空气柱的 长度,即可代替气体的体积,实验中不需测量空气柱的横截面积.