2018-2019学年高中物理 第八章 气体 1 气体的等温变化优质课件 新人教版选修3-3

4．等温变化的图象： (1)p－V 图象． ①一定质量的气体，在温度不变的情况下 p 与 V 成 反比，因此等温过程的 p－V 图象是双曲线的一支(如图所 示)．
②图象上的点，代表的是一定质量气体的一个状态． ③一定质量的气体在不同温度下的等温线是不同 的．如图所示的两条等温线，分别是一定质量的气体在 较低温度 T1 和较高温度 T2 时的等温线．气体的温度越高， 气体压强与体积的乘积必然越大，它的等温线越远离两 坐标轴，即 T1<T2. ④对等温线上任意一点作两坐标轴的平行线，其与 坐标轴围成的矩形面积，表示该状态下的 pV 值，面积越 大，pV 值就越大，对应的温度就越高．
题后反思 1．在求解活塞封闭气体的压强时，活塞气缸中任意 一个均可作为研究对象，一般取受力简单并且其中一个力 为气体压力的物体进行分析，根据运动情况或其状态列出 方程进行求解． 2．对于液体封闭的气体，要灵活地应用连通器原理．
1．一端封闭的玻璃管倒插入水银槽中，管竖直放置 时，管内水银面比管外高 h，上端空气柱长为 L，如图所 示，已知大气压强为 H cmHg，下列说法正确的是( )
判断正误
1．如果容器的空间足够大，气体分子便不能充满容 器的空间．(×)
2．一定质量的气体，三个状态参量是相互关联的， 有一个发生变化，另两个一定会随之变化．(×)
3．三个状态参量中只有一个状态参量发生改变是不 可能的．(√)
小试身手
1．(多选)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( )
难点
1.理解气体等温变化 的p－V图象的物理意 义. 2.会用玻意耳定律 计算有关的问题.
知识点一 状态参量和等温变化 提炼知识 1．研究气体的性质时，用温度、体积、压强这三个 物理量来描述气体的状态，这三个物理量被称为气体的状 态参量． 2．等温变化：一定质量的气体在温度不变的情况下， 研究其体积和压强的关系，这种方法叫控制变量法．
对活塞受力平衡：p0S＝pS， 则压强：p＝p0.
2．水银管压强的求法． (1)开口向上：
a．对水银柱受力平衡，类似开口向上的气缸： pS＝mg＋p0S. 又由：m＝ρV＝ρhS， 则压强：p＝mSg＋p0＝p0＋ρgh.
h 表示汞柱时：p＝p0＋h. b．类似开口向上的弯管：
则压强：p＝mSg＋p0＝p0＋ρgh， h 表示汞柱时：p＝p0＋h.
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
解析：温度不变，对于一定质量的气体，分子的平均 动能不变，分子的平均速率也不会变；但体积和压强可以 发生变化，故选 B、C.
答案：BC
知识点二 玻意耳定律
提炼知识 1．实验：英国玻意耳和法国马略特各自独立发现： 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，这个规律叫玻意耳定律，也叫玻马定律． 2．公式：pV＝C 或 p1V1＝p2V2． 3．条件：质量不变，温度不变；气体温度不太低， 压强不太大．
(2)p－V1 图象．
一定质量的气体，温度不变时，pV＝ 恒量，p 与 V 成反比，p 与V1就成正比， 在 p－V1图上的等温线应是过原点的直线，直线的斜率即 为 p 与 V 的乘积，斜率越大，pV 乘积越大，温度就越高， 如图中，T2>T1.
【典例 2】如图所示，一定质量的某种理想气体被活
塞封闭在可导热的气缸内，活塞相对于底部的 高度为 h，可沿气缸无摩擦地滑动．取一小盒 沙子缓慢地倒在活塞的上表面上．沙子倒完时， 活塞下降了h4.再取相同质量的一小盒沙子缓慢 地倒在活塞的上表面上．外界大气的压强和温度始终保持 不变，求此次沙子倒完时活塞距气缸底部的高度．
B．一定质量的气体，在不同温度下的等温线是不同 的
C．由图可知 T1>T2 D．由图可知 T1<T2 解析：根据等温图线的物理意义可知 A、B 选项都 对．气体的温度越高时，等温图线的位置就越高，所以 C 错，D 对． 答案：ABD
拓展一 气体压强的求法
1．在给自行车打气的过程中，一不小心充气充过了， 自行车的车胎便爆了，车胎爆的原因是什么？
第八章是等温变化 ，玻意耳定律是实验定 律.
2.掌握玻意耳定律的内 容和公式. 3.理解气体等温变化的 p－V图象的物理意义. 4.会用玻意耳定律计算 有关的问题.
重点难点
重点
1.掌握玻意耳定律的 内容和公式. 2.理解气体等温变化 的p－V图象的物理意 义.
题后反思 1．明确研究对象，注意玻意耳定律的条件：质量和 温度均不变． 2．明确状态参量，找准初末位置的 p、V 值． 3．根据玻意耳定律列方程求解．
1.如图所示，某种自动洗衣机进 水时，与洗衣缸相连的细管中会封闭 一定质量的空气，通过压力传感器感 知管中的空气压力，从而控制进水量．设温度不变，洗衣 缸内水位升高，则细管中被封闭的空气( )
A．此时封闭气体的压强是(L＋h)cmHg B．此时封闭气体的压强是(H－h)cmHg C．此时封闭气体的压强是(H＋h)cmHg D．此时封闭气体的压强是(H－L)cmHg 解析：利用等压法，选管外水银面为等压面，则封闭
气体压强 p＋ph＝p0，得 p＝p0－ph，即 p＝(H－h)cmHg，
故 B 项正确．
判断正误
1．一定质量的气体在等温变化时的 PV 图象是双曲 线，不同温度下的两条等温线，外侧的温度高一些．(√)
2．一定质量的气体在 P－V 图象中，不同温度下两 条等温线可以相交．(×)
小试身手
3. (多选)如图所示，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( )
A．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
D.H2 ＜h＜H
解析：封闭气体是等温变化，B 管沿竖直方向缓慢下
移一小段距离 H，压强变小，故气体体积要增大，但最终
平衡时，封闭气体的压强比大气压小，一定是 B 侧水银
面低，B 侧水银面下降的高度(H－h)大于 A 侧水银面下
降的高度
h，故有：H－h＞h，故
H h< 2 .
答案：B
拓展二 玻意耳定律的理解和应用
判断正误
1．玻意耳定律只要满足质量和温度都不变就可以 用．(×)
2．由 pV＝C 知，对一定质量的气体，温度越高则常 数 C 越大．(√)
小试身手
2．一定质量的气体在温度保持不变时，压强增大到
原来的 4 倍，则气体的体积变为原来的( )
A．4 倍
B．2 倍
C.12
D.14
解析：根据玻意耳定律 P1V1＝P2V2，得VV21＝pp12＝14，
气泡从水底逐渐上升，在上升过程中气泡逐渐变大， 这是什么原因呢？
提示：从水底逐渐上升，温度变化很小可认为是等温 变化，在上升过程中压强逐渐减小，由玻意耳定律知体积 逐渐变大．
1．条件：质量一定，温度不变；温度不太低，压强 不太大．
2．表达式：pV＝C 或 p1V1＝p2V2 或pp12＝VV21. 3．使用玻意耳定律的步骤： (1)确定研究对象，并判断是否满足玻意耳定律条件； (2)确定初末状态及状态参量(p1，V1，p2，V2)； (3)根据玻意耳定律列方程求解(注意单位统一)； (4)注意分析隐含条件，作出必要的判断和说明．
就必须给瓶内补充空气，插空针头就是使内外空气可 以相通，从而保证瓶内气压为一个大气压值．
1．带活塞气缸压强的求法． (1)气缸开口向上：
对活塞受力平衡：pS＝mg＋p0S， 则压强：p＝p0＋mSg.
(2)气缸开口向下：
对活塞受力平衡：p0S＝mg＋pS， 则压强：p＝p0－mSg.
(3)气缸开口水平：
A．体积不变，压强变小 B．体积变小，压强变大 C．体积不变，压强变大 D．体积变小，压强变小
解析：由图可知空气被封闭在细管内，缸内水位升高 时，气体体积减小；根据玻意耳定律，气体压强增大，B 项正确．
答案：B
2．(多选)下列图中，p 表示压强，V 表示体积，T 为 热力学温度，其中正确描述一定质量的气体发生等温变 化的是( )
解析：A 图中可以直接看出温度不变；B 图说明 p∝V1， 即 pV＝常数，是等温过程；C 图是双曲线，但横坐标不 是体积 V，不是等温线；D 图的 p－V 图线不是双曲线， 故也不是等温线．
答案：AB
谢谢欣赏
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p0，则被圆板封闭在容器中的气体的压强为( )
A．p0＋MgcoSs θ C．p0＋MgcoSs2 θ
B.pS0＋MgcoSs θ D．p0＋MSg
解析：以圆板为研究对象，如图所示，竖直方向受力 平衡．
pAS′cos θ＝p0S＋Mg， S′＝S/cos θ， 所以 pA(S/cos θ)cos θ＝p0S＋Mg， 所以 pA＝p0＋Mg/S，故此题应选 D. 答案：D
即气体的体积变为原来的14.
答案：D
知识点三 气体等温变化的 P－V 图象
提炼知识 1．以纵坐标表示气体的压强，横坐标表示气体的体 积，图线反映一定质量的气体压强随体积变化的规律． 2．一定质量的气体等温变化的 P－V 图象为双曲线， 为了使图象变为直线可描绘 P－1/V 图象．不同温度下的 P－V 图象是相互平行的．
(2)开口向下：
a．对水银柱受力平衡，类似开口向下的气缸： p0S＝mg＋pS. 又由：m＝ρV＝ρhS， 则压强：p＝p0－mSg＝p0－ρgh.
h 表示汞柱时：p＝p0－h.
b．类似开口向下的弯管： 则压强：p＝p0－mSg＝p0－ρgh. h 表示汞柱时：p＝p0－h.
(3)水平放置：
对水银柱受力平衡，类似开口水平的气缸： p0S＝pS， h 表示汞柱时：p＝p0.
解析：设大气和活塞对气体的总压强为 p0，加一小盒
沙子对气体产生的压强为 p，由玻意耳定律得 1