气体的等温变化教案
第一节气体的等温变化
教学目标：
1.理解一定质量的气体在温度不变下压强与体积的关系；
2.会通过实验的手段研究问题探索物理规律；
3.通过对实验数据的分析与评估，培养学生严谨的科学态度；
4.能利用波意耳定律处理有关问题。
重点：会用波意耳定律解决实际问题。
难点：如何设计等温变化的实验。
教法：诱导学习法
教学内容：
一。引入：物体存在有三种形式：固体液体和气体，这一点我们可利用刚学习的分子动理论来解释。首先我们来研究气体的性质。为了描述气体的性质，首先要引入几个状态参量，为描述气体的几何性质引入体积，为描述气体的热学性质引入温度，为描述力学性质引入压强。并且实践表明气体的状态只与着三种状态有关系，那么它们之间竟就有怎样的关系，是我们这一章所研究的主要内容。
要想研究三个变量之间的关系，我们需要用到一个特殊的方法：控制变量法。即先保持一个量不变，研究其余两个量的相互关系：再保持另一个量不变，看其他两个量的关系，最后把结论总结起来推出三个量之间的关系。我们在研究牛顿第二定律是就用到了这个方法。这一节我们首先学习对一定质量的气体，当温度不变的情况下，压强随体积的变化关系，我们把它叫做等温变化。
二。实验探究
1.由于研究的是一定质量的气体，则我们可以选取封闭的气体作为研究对象，注意实验过程不能漏气。实践表明，当气体状态缓慢变化时，封闭的气体与外界空间构成动态的热平衡，我们认为外界温度不变，则气体的温度也保持不变。所以实验过程我们要注意过程要缓慢进行。当水中的气泡从水底升到水面上过程中我们发现压强在减小，体积在增大。根据这样的实践经验我们可以猜测压强岁体积的增大而减小，可能成反比关系。
2.实验设计
实验的体积非常容易测得，关键是如何测量压强。压强的测量有好多方法，比如我们可以在封闭气体的活塞上改变砝码的数量来改变压强。课本是用压力表直接来测量压强。注意不加压力是他显示的压强即为大气压强。但这样做存在误差，因为没有考虑压力表和活塞本身产生的压强。
将压力表固定在注射器的活塞上，注射器的下端用橡皮塞塞住，并且在活塞上涂上润滑头避免摩擦，更重要的是避免气体泄漏。缓慢推动压力表，记下几组pv值。
3.数据处理
A.计算法：看pv是否等于定值。
B.作图法：作出pv图像，发现是一条曲线，不便确定pv的函数关系。这时我们需要改变横坐标，将曲线转变为直线。当把横坐标用1/V来表示时，就会发现数据在过原点的一条直线上。则表示pv成反比关系。
4.注意事项
A.注射器下端要用橡皮塞封闭，活塞涂上润滑油防止漏气：
B.缓慢推动注射器，保持气体温度不变：
C.多记几组数据减小偶然误差。
三。波意耳定律
英国科学家波意耳和法国科学家马略特在十七世纪就发现了这一定律，物理学将其命名为波意耳定律。
1.内容：一定质量的物体，在温度保持不变的情况下，气体的压强与体积成正比关系。
2.公式：pv=C
C由气体的质量，种类，温度决定
或p1v1==p2v2
p1v1,, p2v2分别表示等温变化中某两个状态对应的压强和温度。
3.pv图像虽然不能直观反映压强随温度变化的函数关系，但可以清楚表示压强随温度的变化情况。我们画出等温下的pv图像是一条曲线，曲线表示的温度是相同的，我们叫做等温线。同一气体的两条等温线，如何比较温度的搞定哪？学生思考后回答：根据pv=C,C与温度有关系，当体积相同时温度高的压强大。即做等容线分析解答。
四。练习处理
例1 某容器的容积是5L，里面所装的气体的压强为1*106p a,如果温度保持不变，把容器开关打开以后，容器剩下的气体是原来的百分之几？外界压强为1*105p a
点拨：以原来气体为研究对象，求出压强改变后体积应为多少。
例2 长度为19cm的水银柱封闭一段15cm空气柱，现在将玻璃管有开口向上放置转到开口向下放置，此时水银没有溢出，被封闭气体的长度为多长？
点拨：封闭气体的压强可以对封闭气体的液柱做受力分析来解决
五。板书设计
1.气体的性质
用控制变量法探究PVT之间的关系
2。等温变化
一定质量的气体，保持温度不变，气体压强随体积的变化
3.实验探究
A.实验原理：封闭气体状态缓慢变化时温度保持不变
B.实验过程
C.数据处理
D.注意事项
4.波意耳定律
A 内容
B公式：pv=c或p1v1==p2v2
C pv图像
5.练习处理
六。作业布置
课后1，2题
高中物理-气体的等温变化教学设计 (3)
高中物理-气体的等温变化教学设计
内容直观形象,教学过程自然,提高课堂效率。 2.使用压强传感器测量数据在测量数据时,用传感器代替了传统的气压计测量压强,使实验数据准确度更高,大大提高了实验精确度,最大化的减小了实验误差。 3.使用excel软件绘制函数图像用excel画图功能非常强大,提高了画图的效率 ,实验环节和实验数据处理环节使用了这一项技术,取得了让学生一目了然的效果。 4.投影仪展示教学中需要适时展示学生学习情况,投影仪具备具有形象直观、内容丰富、适时呈现、信息容量大等特点,非常有利于他们知识的获取、存储与纠正。在图像处理中和当堂达标的环节中用到了这项信息技术。 六、教学流程设计（可加行） 教学环节 （如：导入、讲授、 复习、训练、实验、研讨、探究、评价、 建构）教师活动学生活动 信息技术支持（资源、方法、 手段等） 导入新课演示实验展示：一 定质量的气体在 温度相等时,压强 与体积的关系,一 定质量的气体在 体积相等时,压强 与温度的关系─ ─进一步引导学 生猜想它们的关 系。 猜想与假设： 通过视频猜 想加速度与 力和质量的 关系。 演示实验展示和课件展示 制定计划与设计实验引导学生设计过学生完成设课件PPT展示
程计过程展示, 并相互补充 进行实验老师巡视指导学 生发现问题,及时 解决问题 进行实验与 收集证据学 生分组进行, 用投影仪适时展示学生用传 感器测量数据； 分析与论证教师组织同学们 讨论、归纳处理数 据的方法 1.小组讨论, 组长做好记 录,小组内交 流。 2.学生比 较讨论釆用 什么方法处 理收集到的 数据 3.请学生猜 想一下可能 是什么图像, 并试着画出 来。 1.用投影仪展示学生画的等 温线图像 2再用多媒体excel软件模拟 出函数图,并加以评价和纠 正 得出结论引导学生作出一 定质量的气体,压 强和体积的关系。 并提出问题：在不 同温度下的几条 等温线,如何比 用冰袋粗略 测量不同温 度下的气体 等温线 用视频录播软件展示结论
高中物理1.气体的等温变化
高中精品试题 高中物理选修3-3同步训练试题解析 一、选择题 1．一个气泡由湖面下20 m深处上升到湖面下10 m深处，它的体积约变为原来体积的(温度不变)() A．3倍B．2倍 C．1.5倍D．0.7倍 解析：外界大气压相当于10 m水柱产生的压强，对气泡p1＝3p0，p2＝2p0，由p1V1＝p2V2知V2＝1.5V1，故C项正确． 答案： C 2．如图所示，在一端封闭的玻璃管中，用一段水银将管内气体与外界隔绝，管口向下放置，若将管倾斜，待稳定后则呈现的物理现象是() A．封闭端内气体的压强增大B．封闭端内气体的压强减小 C．封闭端内气体的压强不变D．封闭端内气体的体积减小 解析：玻璃管由竖直到倾斜，水银柱压强p h减小，由p＋p h＝p0知气体压强增大，再由玻意耳定律知其体积减小，故A、D正确． 答案：AD 3．如图为一定质量的气体的两条等温线，则下列关于各状态温度的说法正确的有() A．t A＝t B B．t B＝t C C．t C＞t A D．t D＞t A 解析：两条等温线，故t A＝t B，t C＝t D，故A项正确．两条等温线比较，t D＞t A，t C＞t A，故B项错，C、D项正确． 答案：ACD 4．放飞的氢气球上升到一定高度会胀破，是因为() A．球内氢气温度升高B．球内氢气压强增大 C．球外空气压强减小D．以上说法均不正确
解析：气球上升时，由于高空处空气稀薄，球外气体的压强减小，球内气体要膨胀，到一定程度时，气球就会胀破． 答案： C 5．如图所示，活塞的质量为m，缸套的质量为M.通过弹簧吊在天花板上，汽缸内封有一定质量的气体．缸套和活塞间无摩擦，活塞面积为S.大气压强为p0.则封闭气体的压强为() A．p＝p0＋mg/S B．p＝p0＋(M＋m)g/S C．p＝p0－Mg/S D．p＝mg/S 答案： C 6．氧气瓶在储存过程中，由于密封不严，出现缓慢漏气，其瓶内氧气的压强和体积变化如图中A到B所示，则瓶内氧气的温度(设环境温度不变)() A．一直升高B．一直下降 C．先升高后降低D．不变 解析：易错选B，错误原因是只简单地对A、B及A到B的过程进行分析后，作出各状态下的等温线，如图所示，从图中可以看出t A>t1>t2>t B，从而误选B，而忽略了只有一定质量的气体才满足t A>t1>t2>t B. 正确答案应为D.密封不严说明漏气，说明气体质量变化，B不正确；漏气缓慢进行，故氧气瓶中氧气可充分同外界进行热交换，隐含与外界“等温”． 答案： D 7．用活塞气筒向一个容积为V的容器内打气，每次能把体积为V0，压强为p0的空气打入容器内，若容器内原有空气的压强为p，打气过程中温度不变，则打了n次后容器内气体的压强为()
高中物理-气体的等温变化练习
高中物理-气体的等温变化练习 A级抓基础 1．一定质量的气体，压强为3 atm，保持温度不变，当压强减小了2 atm，体积变化了4 L，则该气体原来的体积为( ) A.4 3 L B．2 L C. 8 3 L D．3 L 解析：设原来的体积为V， 则3V＝(3－2)(V＋4)，得V＝2 L. 答案：B 2．一个气泡由湖面下20 m深处缓慢上升到湖面下10 m深处，它的体积约变为原来体积的( ) A．3倍 B．2倍 C．1.5倍 D．0.7倍 解析：气泡缓慢上升过程中，温度不变，气体等温变化，湖面下20 m处，水的压强约为2个标准大气压(1个标准大气压相当于10 m水产生的压强)，故 p 1＝3 atm，p2＝2 atm，由p1V1＝p2V2，得： V 2 V 1 ＝ p 1 p 2 ＝ 3 atm 2 atm ＝1.5，故C项正确．答案：C 3.(多选)一位质量为60 kg的同学为了表演“轻功”，他用打气筒给4只相 同的气球充以相等质量的空气(可视为理想气体)，然后将这4只气球以相同的方式放在水平木板上，在气球的上方放置一轻质塑料板，如图所示．在这位同学慢慢站上轻质塑料板正中间位置的过程中，球内气体温度可视为不变．下列说法正确的是( ) A．球内气体压强变大 B．球内气体压强变小 C．球内气体体积变大 D．球内气体体积变小 解析：气球被压后，气压变大，根据玻意耳定律公式pV＝C，故体积缩小，即A、D正确，B、C错误． 答案：AD 4.如图所示，活塞的质量为m，缸套的质量为M，通过弹簧吊在天花板上，汽缸内封住一定质量的气体，缸套和活塞间无摩擦，活塞面积为S，大气压强为
气体的等温变化(习题)
气体的等温变化 一、选择题 1．关于温度有如下说法： ①物体的温度不可能达到绝对零度；②随着低温技术的发展，绝对零度是可能达到的； ③人的正常体温约310 K；④一个物体的温度由10℃升高到20℃，与它从288 K升高到298 K所升高的温度是相同的．其中正确的是（）． A．①④B．②④C．①③④D．②③④ 2．封闭在容器中的气体的压强（）． A．是由气体重力产生的 B．是由气体分子间相互作用（引力和斥力）产生的 C．是由大量分子频繁碰撞器壁产生的 D．当充满气体的容器自由下落时，由于失重，气体压强将减小为零 3．著名的马德堡半球实验可简化成如图所示的示意图．设两个半球壳拼成的球形容器的半径为R，大气压强为p，则要使这两个半球壳分离，施加的拉力，至少为（）． A．4πR2p B．2πR2p C．πR2p D．1 2 πR2p 4．一定质量的气体发生等温变化时，若体积增大为原来的2倍，则压强变为原来的（）倍． A．2 B．1 C．1 2 D． 1 4 5．一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（）倍． A．4 B．2 C．1 2 D． 1 4 6．如图所示，D→A→B→C表示一定质量的某种气体状态变化的一个过程，则下列说法正确的是（）． A．D→A是一个等温过程B．A→B是一个等温过程 C．A与B的状态参量相同D．B→C体积减小，压强减小，温度不变 7．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．先增大后减小 8．如图所示，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（）． A．玻璃管内气体体积减小B．玻璃管内气体体积增大 C．管内外水银面高度差减小D．管内外水银面高度差增大 9．如图所示，上端封闭的连通器A、B、C三管中水银面相平，三管横截 面积的关系是S A＞S B＞S C．管内水银上方的空气柱长度为L A＜L B＜L C．若从下 方通过阀门K流出少量水银（保持三管中均有水银），则三管中水银面的高度关 系是（）． A．A管中水银面最高B．C管中水银面最高 C．一样高D．条件不足，无法确定
人教版选修3-3 8.1气体的等温变化 作业
第八章气体 1 气体的等温变化 记一记 气体的等温变化知识体系 一个方法——控制变量法 一个定律——玻意耳定律 两个图象——p-V图象和p-1 V 图象 四种方法——求封闭气体压强的方法：连通器原理法、液片平衡法、固体平衡法、牛顿第二定律法 辨一辨 1.描述气体状态的参量是密度、压强、温度．(×) 2．描述气体状态的参量是体积、压强、温度．(√) 3．若一定质量的气体的温度、压强保持不变，其体积可能发生变化．(×) 4．若一定质量的气体的温度保持不变，其压强增大时体积增大．(×) 想一想
1．如图所示为“探究气体等温变化规律”的装置． (1)本实验应用了什么物理方法？ (2)在探究过程中，需要测定哪些物理量？如何测量？ 提示：(1)控制变量法． (2)探究过程需要测量气体的体积和压强．体积可由注射器刻度读出，压强可由压力表读出． 2．一定质量的气体在不同温度下有两条等温线，如图，试比较温度的高低． 提示：由玻意耳定律知pV＝C，C与温度有关，pV越大则温度越高，即T1 解析：由玻意耳定律pV ＝C 得P ＝C ·1V 即p ∝1 V ，由于C 为常 数，则T 是常数，温度保持不变． 答案：C 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：由pV ＝C ，知温度不变时，C 不变，当p 增大到原来4倍时，V 应变为原来的1/4. 答案：D 3．(多选)如图水银柱上面封闭一段气体，管内外水银面高度差h ＝72 cm ，大气压强为76 cmHg ，下列说法正确的是( ) A ．将管稍上提，h 不变 B ．将管稍上提，h 变大 C ．将管下插至管顶与管外水银面高度差为70 cm 时，管内外水银面高度差也是70 cm D ．将管下插至C 项所述位置时，管内外水银面高度差小于70 cm 解析：水银柱产生的压强加上封闭气体的压强大小等于大气压．将玻璃管上提时，封闭气柱体积增大，因温度不变，故压强减小，所以管内水银柱产生的压强须增大才能重新平衡，故h 变大；将管下插时，封闭气柱变短，压强增大，内外液面差应变小，才能重新平衡，故选BD. 答案：BD §8.1气体的等温变化 贵州省织金县第三中学物理组蔡明发 一、教学目标 （一）知识与技能： 1、理解玻意耳定律的内容、表达式及等温图象． 2、能运用玻意耳定律分析和求解一定质量的气体在等温变化过程中压强和体积的关系问题．（二）过程与方法： 1、能运用实验得到一定质量的气体等温变化过程中压强和体积的关系，理解四种不同坐标下的等温图线及其物理意义． 2、理解控制变量法在物理学研究中的重要意义． （三）情感、态度与价值观： 1、通过探究性实验的观察，培养发现和解决问题的能力，体验学习的乐趣． 2、养成团结协作、分享成果、勇于纠正错误的良好习惯． 二、重点、难点 1、重点：一定质量的理想气体在温度不变的条件下，压强和体积的关系． 2、难点：让学生养成分析气体变化过程、确定初始条件的习惯及等温线中的信息． 三、教学过程 (一)引入新课 吹气球比赛：准备两个一样的空矿泉水瓶，两瓶内装有气球，气球口和矿泉水瓶口重合并固定，瓶A事先扎了小孔，瓶B完好无损。 师：现在请两个同学来进行一场吹气球比赛，看看谁能把气球吹得更大。（女同学吹瓶A中气球，男同学吹瓶B气球） 问：两个同学谁吹得更大呢？ 师：向全体同学展示两瓶的验证结果，明确A瓶漏气，故A瓶内气球更容易吹起来。 总结性问题1：现在请同学们根据已有的知识解释一下，为什么在密闭的瓶子中更难将气球吹鼓呢? 引导学生回答: 密闭瓶子中本身装有有一定量气体，当瓶中气球胀大时，瓶中气体被压缩，瓶中气体压强变大，使得吹大的气球更加困难。而漏气的瓶中的气体由于和外界连通，气压始终等于外界大气压，故吹起气球就和平时无异。 总结性问题2：这个比赛告诉我们，对于质量一定的气体，其压强跟什么因素有关呢？ ——体积 (二) 探究性实验的观察得出玻意耳定律（控制变量法） 1、定性分析一定质量的气体，压强与体积的关系 气体等温变化的定性演示： 2、定量分析一定质量的气体，压强与体积的关系 探究气体等温变化的定量视频演示： 实验装置及实验过程(注意A、B两管中液面的升降分析)． 8.1气体的等温变化习题 基础夯实 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：BC 2.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 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 一定程度时，气球就会胀破。 5.如图水银柱上面封闭一段气体，管内外水银面高度差h＝72cm，大气压强为76cmHg，下列说法正确的是( ) A.将管稍上提，h 不变 B.将管稍上提，h 变大 C.将管下插至管顶与管外水银面高度差为 70cm 时，管内外水银面高度差也是 70cm D．将管下插至 C 项所述位置时，管内外水银面高度差小于 70cm 答案：BD 解析：由p·V＝C 知上提体积变大，压强变小，内外液面差变大，B 对。同样下插时，体积变小，压强变大，内外液面差变小，D 对。 6．(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cmHg；乙图气体压强为cmHg。 (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？ 高中气体的等温变化教 案 Last revised by LE LE in 2021 第一节气体的等温变化 青岛第九中学高丽娟【教学目标】 一、知识与技能 1．通过实验确定气体的压强与体积之间的关系。 2．玻意耳定律的内容。 二、过程与方法 1．培养良好的实验习惯。 2．掌握研究两个以上物理量之间关系常用的方法──控制变量法。 三、情感态度价值观 通过探究性实验，培养发现和解决问题的能力，体验学习的乐趣。【教学重点】 1．数据处理 2 .玻意耳定律的内容 【教学过程】 一、复习气体的状态参量 一定质量的气体压强P 、体积V和温度T.当它们改变时，气体状态就发生了变化。 二、实验探究 演示实验展示：一定质量的气体在温度相等时，压强与体积的关系，一定质量的气体在体积相等时，压强与温度的关系──培养学生的观察发现问题的能力，同时渗透确定二个以上物理量之间关系时常用的方法──控制变量法。 猜想与假设：猜想P与V的关系：V越小，P越大；V越大，P越小。 制定计划与设计实验：实验的方案很多，但本节是师生根据提供的器材来探究气体的压强与温度的关系。内容包括如何探究p与V之间的关系、测量哪些量、控制哪些量、改变哪些量、需要哪些器材实验步骤怎样等。 进行实验与收集证据：通过教师演示实验，采用电脑记录数据，学生记录数据到学案的表格内。 分析与论证：本环节是一个重点。这是培养学生分析问题、解决问题能力环节。通过教师引导，首先通过计算PV、P2V和PV2得到PV接近与一个常量，再讨论还可以用什么方法处理收集到的数据教师示范p－V图象，学生画p－1/V 图象。通过不同的方法来处理数据，让学生体验通过实验得到结论的过程。 总结：通过数据分析，请同学们自己得出结论，分别用不同的方法来描述（文字、数学表达式、图象） 三、玻意耳定律 气体的等温变化、玻意耳定律典型例题 【例1】一个气泡从水底升到水面时，它的体积增大为原来的3倍，设水的密度为ρ=1×103kg／m3，大气压强p0=1.01×105Pa，水底与水面的温度差不计，求水的深度。取g=10m／s2。 【分析】气泡在水底时，泡内气体的压强等于水面上大气压与水的静压强之和。气泡升到水面上时，泡内气体的压强减小为与大气压相等，因此其体积增大。由于水底与水面温度相同，泡内气体经历的是一个等温变化过程，故可用玻意耳定律计算。 【解答】设气泡在水底时的体积为V1、压强为： p1=p0+ρgh 气泡升到水面时的体积为V2，则V2=3V1，压强为p2=p0。 由玻意耳定律 p1V1=p2V2，即 （p0+ρgh）V1=p0·3V1 得水深 【例2】如图1所示，圆柱形气缸活塞的横截面积为S，下表面与水平面的夹角为α，重量为G。当大气压为p0，为了使活塞下方密闭气体的体积减速为原来的1/2，必须在活塞上放置重量为多少的一个重物（气缸壁与活塞间的摩擦不计） 【误解】活塞下方气体原来的压强 设所加重物重为G′，则活塞下方气体的压强变为 ∵气体体积减为原的1/2，则p2=2p1 【正确解答】据图2，设活塞下方气体原来的压强为p1，由活塞的平衡条件得 同理，加上重物G′后，活塞下方的气体压强变为 气体作等温变化，根据玻意耳定律： 得 p2=2p1 ∴ G′=p0S+G 【错因分析与解题指导】【误解】从压强角度解题本来也是可以的，但 免发生以上关于压强计算的错误，相似类型的题目从力的平衡入手解题比较好。在分析受力时必须注意由气体压强产生的气体压力应该垂直于接触面，气体压强乘上接触面积即为气体压力，情况就如【正确解答】所示。 【例3】一根两端开口、粗细均匀的细玻璃管，长L=30cm，竖直插入水银槽中深h0=10cm处，用手指按住上端，轻轻提出水银槽，并缓缓倒转，则此时管内封闭空气柱多长？已知大气压P0=75cmHg。 【分析】插入水银槽中按住上端后，管内封闭了一定质量气体，空气柱长L1=L-h0=20cm，压强p1=p0=75cmHg。轻轻提出水银槽直立在空气中时，有一部分水银会流出，被封闭的空气柱长度和压强都会发生变化。设管中水银柱长h，被封闭气体柱长为L2=L-h。倒转后，水银柱长度仍为h不变，被封闭气体柱长度和压强又发生了变化。设被封闭气体柱长L3。 8.1 气体的等温变化学案导学 【组内交流】 【小组展示】 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 内部 的剧烈程度。 的物理量，从分子运动论的观点看，温度标志着物体 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= m 3， 1mL= m 3。 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。 2、玻意耳定律的表达式： pv=C （常量）或者 。其中 p 1 、 v 1 和 p 2、 v 2 分别表示气体在 1、2 两个不同状态下的压强和体积。 p 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 t 2 的是温度不变时的 p — v 关系，因此称它为 线。 o t 1 v 一定质量的气体，不同温度下的等温线是不同的。 图 8—1 1、 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 t 1、 t 2 的高低。 2、 画出 p — 1 图象，说明图线的形状，图线的斜率与温度的关系。 V 气体的等温变化玻意耳定律 一、教学目标 ．在物理知识方面要求： （1）知道什么是等温变化； （2）知道玻意耳定律是实验定律；掌握玻意耳定律的内容和公式；知道定律的适用条件。 （3）理解气体等温变化的 p-V 图象的物理意义； （4）知道用分子动理论对玻意耳定律的定性解释； （5）会用玻意耳定律计算有关的问题。 ．通过对演示实验的研究，培养学生的观察、分析能力和从实验得出物理规律的能力。 ．渗透物理学研究方法的教育：当需要研究两个以上物理量间的关系时，先保持某个或某几个物理量不变，从最简单的情况开始研究，得出某些规律，然后再进一步研究所涉及的各个物理量间的关系。 二、重点、难点分析 ．重点是通过实验使学生知道并掌握一定质量的气体在等温变化时压强与体积的关系，理解 p-V 图象的物理意义，知道玻意耳定律的适用条件。 ．学生往往由于“状态”和“过程”分不清，造成抓不住头绪，不同过程间混淆不清的毛病，这是难点。在目前这个阶段，有相当多学生尚不能正确确定密闭气体的压强。 三、教具 ．定性演示一定质量的气体在温度保持不变时压强与体积的关系 橡皮膜（或气球皮）、直径为5cm左右两端开口的透明塑料筒（长约25cm左右）、与筒径匹配的自制活塞、20cm×6cm薄木板一块。 2．较精确地演示一定质量的气体在温度保持不变时压强与体积的关系实验仪器。 四、主要教学过程 （一）引入新课 对照牛顿第二定律的研究过程先m一定，a∝F；再F一定，a∝ 现在我们利用这种控制条件的研究方法，研究气体状态参量之间的关系。 （二）教学过程设计 ．一定质量的气体保持温度不变，压强与体积的关系 实验前，请同学们思考以下问题： ①怎样保证气体的质量是一定的？ ②怎样保证气体的温度是一定的？ （密封好；缓慢移活塞，筒不与手接触。） ．较精确的研究一定质量的气体温度保持不变，压强与体积的关系 （1）介绍实验装置 观察实验装置，并回答： ①研究哪部分气体？ ② A管中气体体积怎样表示？（l·S） ③阀门a打开时，A管中气体压强多大？阀门a闭合时A管中气体压强多大？（p0） ④欲使A管中气体体积减小，压强增大，B管应怎样操作？写出A管中气体压强的表 达式（p=p0+h）。 ⑤欲使A管中气体体积增大，压强减小，B管应怎样操作？写出A管中气体压强的 表达式（p=p0-h）。 高二物理选修3-3第八章《气体》 第一节《气体的等温变化》学案 命题人：周立群审核：高二物理组 知识要求： 1、知道什么是等温变化； 2、知道玻意耳定律是实验定律；掌握玻意耳定律的内容和公式；知道定律的适用条件。 3、理解气体等温变化的p-V 图象的物理意义 4、知道用分子动理论对玻意耳定律的定性解释； 5、会用玻意耳定律计算有关的问题。 【探究过程】 一、玻意耳定律 1．气体状态参量 气体的三个状态参量为、、．2．实验探究 (1)实验装置：如图所示，实验的研究对象是． (2)实验数据收集 空气柱的压强p可以从上读出，空气柱的 长度L可以从注射器两侧的上读出，则空气柱的 体积为长度L与横截面积S的乘积，即V＝LS。用手把柱塞 向下压或向上拉，读出若干组与的值． (3)实验数据处理 ①猜想：由实验观察及记录数据可知，空气柱的体积越小， 其压强就，空气柱的压强与体积可能 成． ②检验：以压强P为纵坐标，以体积的倒数1 V 为横坐标，把 以上各组数据在坐标系中描点，作出图线，若各点位于过原 点的同一条直线上，则压强与体积的倒数成正比（ 1 P V ），即压强与体积成反比， 若不在一直线上，则尝试其他关系 3．玻意耳定律 (1)内容：一定的气体，在温度保持不变时，它的压强和体积成反比；或者说，压强和体积的乘积保持．此即玻意耳定律． (2)数学表达式：pV＝C(常量)或p1V1＝p2V2. (3)适用条件：①气体质量不变、温度不变； ②气体温度不太低、压强不太大． 二、气体等温变化的p－V图象 1．p－V图象 一定质量的理想气体的p－V图象如图 甲所示，图线为双曲线的一支，且温度 t1 图8.1— 5 图8.1—7 图8.1—9 图8.1— 10 图8.1—11 8.1气体的等温变化 一、选择题 1．一个气泡由湖面下20m 深处上升到湖面下10m 深处，它的体积约变为原来的体积的（温度不变，水的密度为1.0×103 kg/m 3 ，g 取10m/s 2 ） （ ） A ．3倍 B ．2倍 C ．1.5倍 D ．0.7 倍 2．一个开口玻璃瓶内有空气，现将瓶口向下按入水中，在水面下5m 深处恰能保持静止不动，下列说法中正确的是 （ ） A ． 将瓶稍向下按，放手后又回到原来位置 B ． 将瓶稍向下按，放手后加速下沉 C ． 将瓶稍向上提，放手后又回到原处 D ． 将瓶稍向上提，放手后加速上升 3．如图8.1—5，两个半球壳拼成的球形容器内部已抽成真空，球形容器的半径为R ，大气压强为p 。为使两个半球壳沿图箭头方向互相分离，应施加的力F 至少为： （ ） A ．4πR 2 p B ．2π R 2 p C ．πR 2 p D ．πR 2 p/2 4、一定质量的气体，在做等温变化的过程中，下列物理量发生变化的有：（ ） A 、气体的体积 B 、单位体积内的分子数 C 、气体的压强 D 、分子总数 5、如图8.1—6所示，开口向下插入水银槽的玻璃管内封闭着长为H 的空气柱，管内外水银 高度差为h ，若缓慢向上提起玻璃管（管口未离开槽内水银面），H 和h 的变化情况是（ ） A 、h 和H 都增大 B 、h 和H 都减小 C 、h 增大，H 减小 D 、h 减小，H 增大 6．一定质量的气体由状态A 变到状态B 的过程如图 8.1—7所示，A 、B 位于同一双曲线上，则此变化过 程中，温度 （ ） A 、一直下降 B 、先上升后下降 C 、先下降后上升 D 、一直上升 7、如图8.1—8所示，U 形管的A 端封有气体，B 端也有一 小段气体。先用一条小铁丝插至B 端气体，轻轻抽动，使B 端上下两部分水银柱相连接，设外界温度不变，则A 端气柱 的： （ ） A 、体积减小 B 、体积不变 C 、压强增大 D 、压强减小 8、一定质量的理想气体，压强为3atm ，保持温度不变，当压强减小2 atm 时，体积变化4L ，则该气体原来的体积为： （ ） A 、4/3L B 、2L C 、8/3L D 、8L 9、竖直倒立的U 形玻璃管一端封闭，另一端开口向下，如图8.1—9所示，用水银柱封闭一定质量的理想气体，在保持温度不变的情况下，假设在管子的D 处钻一小孔，则管内被封闭的气体压强p 和气体体积V 变化的情况为： （ ） A 、p 、V 都不变 B 、V 减小，p 增大 C 、V 增大，p 减小 D 、无法确定 二、填空题： 10、如图8.1—10所示，质量分别为m １和m ２的同种气体，分别以恒定的温度t １和t ２等温变化，变化过程分别用图中等温线1和2表示，如m 1=m 2，则t 1____t 2 ；如t 1=t 2，则m 1______m 2，(填“>”“=”或“<”) 三、计算题： 11、一个右端开口左端封闭的U 形玻璃管中装有水银，左侧封有一定质量的空气，如图8.1—11所示，已知，空气柱长是40cm ，两侧水银面高度差56cm ，若左侧距管顶66cm 处的k 点处突然断开，断开处上方水银能否流出？这时左侧上方封闭气柱将变为多高？（设大气压强为1.013×105 Pa ） 图8.1—8 第一节气体的等温变化练习题（一） 1、如图所示，注有水银的U型管，A管上端封闭，A、B两管用橡皮 管相通．开始时两管液面相平，现将B管缓慢降低，在这一过程中， A管内气体体积____，B管比A管液面____． 2．在一端封闭、粗细均匀的玻璃管内，用水银封闭了一部分空气，当 玻璃管开口向上而处于静止时，管内空气柱长为L，当玻璃管自由 下落时，空气柱长度将__________。 3、如图1所示，圆柱形气缸活塞的横截面积为S，下表面与水平面的夹角为α，重量为G。 当大气压为p0，为了使活塞下方密闭气体的体积减速为原来的1/2，必须在活塞上放置重量为多少的一个重物（气缸壁与活塞间的摩擦不计） 4．一个贮气筒内装有30L一个大气压的空气，现在要使筒内压强增为5个大气压，则应向筒内再打入一个大气压的空气的体积。（设此过程中温度保持不变） 5、某个容器的容积是10L，所装气体的压强是20×105Pa。如果温度保持不变，把容器的开关打开以后，容器里剩下的气体是原来的百分之几？设大气压是1.0×105Pa。 6．容积为20L的钢瓶，充满氧气后，压强为150atm，打开钢瓶的阀门，把氧气分装到每个容积为5L的小瓶中去，原来小瓶是真空的，装至压强为10atm时为止。假设在分装过程中不漏气，并且温度不变，那么最多能分装多少瓶氧气？ 7、容器A的容积是10L，用一根带阀门的细管，与容器B相连。开始时阀门关闭， A内充有 10atm的空气，B是真空。后打开阀门把A中空气放一些到B中去，当A内压强降到4atm 时，把阀门关闭，这时B内压强是3atm。求容器B的容积。假设整个过程中温度不变。 8、将一端封闭的均匀直玻璃管开口向下，竖直插入水银中，当管顶距槽中水银面8cm时， 管内水银面比管外水银面低2cm．要使管内水银面比管外水银面高2cm，应将玻璃管竖直向上提起多少厘米？已知大气压强p0支持76cmHg，设温度不变． 第八章 第1节 气体的等温变化 基础夯实 一、选择题(1～3题为单选题，4题为多选题) 1．各种卡通形状的氢气球，受到孩子们的喜欢，特别是年幼的小孩，小孩一不小心松手，氢气球会飞向天空，上升到一定高度会胀破，是因为( C ) A ．球内氢气温度升高 B ．球内氢气压强增大 C ．球外空气压强减小 D ．以上说法均不正确 解析：以球内气体为研究对象，气球上升时，由于高空处空气稀薄，球外气体的压强减小，球内气体要膨胀，到一定程度时，气球就会胀破。 2．(威海市2016年高三模拟)如图所示，D →A →B →C 表示一定质量的某种气体状态变化的一个过 程，则下列说法正确的是( A ) A ．D →A 是一个等温过程 B ．A →B 是一个等温过程 C ．A 与B 的状态参量相同 D ．B →C 体积减小，压强减小，温度不变 解析：D →A 是一个等温过程，A 对；A 、B 两状态温度不同，A →B 的过程中1 V 不变，则体 积V 不变，此过程中气体的压强、温度会发生变化，B 、C 错，B →C 是一个等温过程，V 增大，p 减小，D 错。 3.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( B ) 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：以细管中封闭气体为研究对象，当洗衣缸内水位升高时，细管中封闭气体压强变大，而气体温度不变，则由玻意尔定律知，气体体积变小，故B项正确。 4．(陕西省黄陵中学2017年高二下学期检测)如图所示，内径均 匀、两端开口的V形管，B支管竖直插入水银槽中，A支管与B支管之 间的夹角为θ，A支管中有一段长为h的水银柱保持静止，下列说法 中正确的是 ( BD ) A．B管内水银面比管外水银面高h B．B管内水银面比管外水银面高h cosθ C．B管内水银面比管外水银面低h cosθ D．管内封闭气体的压强比大气压强小h cosθ高水银柱 解析：以A管中的水银柱为研究对象，则有pS＋h cosθS＝p0S，B管内压强p＝p0－ h cosθ，显然p 8.1《气体的等温变化》(2016学案) 8.1《气体的等温变化》导学案 1．描述气体状态的三个物理量，分别为________、________、________，如果三个量中有两个或三个都发生了变化，我们就说______________发生了变化． 2．玻意耳定律：一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强p与体积V成________，即____________或____________． 3．在气体的温度保持不变的情况下，为研究气体的压强和体积的关系，以________为纵轴，以________为横轴建立坐标系．在该坐标系中，气体的等温线的形状为____________． 4.一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1所示，已知大气压强为H cmHg，下列说法正 确的是( ) 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 5．如图2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．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 6．一定质量的气体发生等温变化时，若体积增大为原来的2倍，则压强变为原来的( ) A．2 B．1 C.1 2 D. 1 4 【概念规律练】 知识点一玻意耳定律 1．一个气泡由湖面下20 m深处缓慢上升到湖面下10 m深处，它的体积约变为原来体积的( ) A．3倍 B．2倍 C．1.5倍 D．0.7倍 2．在温度不变的情况下，把一根长为100 cm、上端封闭的玻璃管竖 直插入水银槽中如图3所示，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75 cmHg，求水银进入管内的长度． 知识点二气体等温变化的p—V图 3.如图4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 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 第一节气体的等温变化 课堂探究 探究一探究气体等温变化的规律 问题导引 1．在用如图所示的装置做“探究气体等温变化规律” 的实验中如何保证气体的质量和温度不变？ 提示：柱塞上涂润滑油防止漏气，以保证气体的质量不变。缓慢移动柱塞，手不与筒接触，以保证气体的温度不变。 2．物理学中探究三个物理量之间的关系时常采用什么方法？结合本实验具体说一下。 提示：控制变量法。在本实验中，我们是通过控制一定质量的气体温度不变，来研究其压强随体积变化的规律。 名师精讲 1．气体的状态和状态参量 (1)用以描述气体宏观性质的物理量，叫状态参量。对于一定质量的某种气体来说，描述其宏观性质的物理量有温度T、体积V、压强p三个。 ①体积V：气体分子所能达到的空间，即气体所能充满的容器的容积。 ②温度T：从宏观角度看，表示物体的冷热程度。从微观角度看，温度是物体分子热运动的平均动能的标志。 ③压强p：垂直作用于容器壁单位面积上的压力。 单位：帕(Pa)。 (2)气体的状态由状态参量决定，对一定质量的气体来说，当三个状态参量都不变时，我们就说气体的状态一定，否则气体的状态就发生了变化。对于一定质量的气体，压强、温度、体积三个状态参量中只有一个参量变而其他参量不变是不可能的，起码其中的两个参量变或三个参量都发生变化。 2．本实验中需注意的问题 (1)改变气体体积时，要缓慢进行，等稳定后再读出气体压强，以防止气体体积变化太快，气体的温度发生变化。 (2)实验过程中，不要用手接触注射器的圆筒，以防止圆筒从手上吸收热量，引起内部气体温度变化。 (3)实验中应保持气体的质量不变，故实验前应在柱塞上涂好润滑油，以免漏气。 (4)在这个实验中，由于气体体积与长度成正比，因此研究气体的体积与压强的关系时，不用测量空气柱的横截面积。 (5)本实验测量体积时误差主要出现在长度的测量上，由于柱塞不能与刻度尺非常靠近，故读数时注意视线一定与柱塞底面相平。 【例题1】 (2014·天水高二检测)用DIS 研究一定质量气体在温度不变时，压强与体积关系的实验装置如图甲所示，实验步骤如下： ①把注射器活塞移至注射器中间位置，将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机逐一连接。 ②移动活塞，记录注射器的刻度值V ，同时记录对应的由计算机显示的气体压强值p 。 ③用V 1p 图象处理实验数据，得出如图乙所示的图线。 (1) 为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是______________________ ； (2)为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是________和________。 解析：(1)为了保证气体的质量不变，要用润滑油涂活塞达到封闭效果。 (2)气体的体积变化，外界对气体做正功或负功，要让气体与外界进行足够的热交换，一要时间长，也就是动作缓慢，二要活塞导热性能好。 答案：(1)用润滑油涂活塞 (2)慢慢地抽动活塞 活塞导热 题后反思本实验探究用到的方法是控制变量法，所以要保持气体的质量和温度不变。 探究二玻意耳定律 问题导引 1．玻意耳定律的数学表达式为pV ＝C ，其中C 是一常量，C 是不是一个与气体无关的恒量？ 提示：(1)“C 是常量”的意思是当p 、V 变化时C 的值不变，但对于温度不同、质量不同、种类不同的气体，C 的数值不一定相同。 (2)C 是一个与气体种类、温度、质量有关的物理量。对于确定的气体，温度越高，C 越大。 2．如图，是一定质量的气体，不同温度下的两条等温线，如何判断t 1、t 2的高低？ 气体的等温变化 1、下列图1中，水银柱高度均为h=10cm，大气压强为p0=760mmHg，则各封闭段气体的压强p1=________；p2=________；p3=_________；p4=_________；p5=_________；p6=__________。 2、如图2所示，一个横截面积为s的圆筒形容器竖直放置。金属圆板A的上表面是水平的，下表面是倾斜的，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的摩擦。若大气压强为p0，则被圆板封闭在容器中的气体的压强p等于( ) A、p0+Mgcosθ/s B、p0/cosθ+Mg/scosθ C、p0+Mgcos2θ/s D、p0+Mg/s 3、在标准大气压（相当于76cm水银柱产生的压强）下做托里拆利实验时，由于管中混有少量空气，水银柱上方有一段空气柱，如图3所示。这里管中稀薄气体的压强相当于下列哪个高度的水银柱产生的压强（） A、0 cm B、60 cm C、30 cm D、16 cm 4、如图4，把玻璃管口向下插入水银槽中，管内水银面低于管外水银槽中的水银面。将玻璃管稍向上提起一些时，玻璃管中的气体压强将减小，则( ) A、玻璃管内气体的长度增加 B、玻璃管内气体的长度减小 C、玻璃管内外水银面高度差减小 D、玻璃管内外水银面高度差增大 5、如图5所示，在一根一端封闭、一端开口、长1m的均匀直玻璃管中，装入长为75cm 的水银柱，用它封住一部分空气。当将其开口向下竖直放置时，被封气柱长24cm，这时的大气压强为76cm汞柱。那么，当大气压强变为74 cm汞柱时，管内水银柱长度h为( )。 A、73 cm B、73 cm气体的等温变化教学设计
8.1气体的等温变化习题.doc(可编辑修改word版)
高中气体的等温变化教案
气体的等温变化、玻意耳定律典型例题
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气体的等温变化 玻意耳定律
高二物理《气体的等温变化》导学案
8.1气体的等温变化
等温变化练习题
2020最新高中物理 第8章 气体 第1节 气体的等温变化课堂作业 新人教版必备3-3
8.1《气体的等温变化》(2016学案)
高中物理第八章气体第一节气体的等温变化课堂探究学案新人教选修
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