高中物理新课标版人教版选修1-2课件：1《气体》 48页

1.4 《气体》 教学目标 1、气体的等温变化 2、气体的等容变化和等压变化 3、理想气体的状态方程 4、气体热现象的微观意义 （1）气体分子运动的特点 （2）气体压强微观解释 （3）用气体分子动理论解释实验三 定律 　 一、气体的等温变化 （一）引入:思考题 1.被封气体V如何变化? 2.是不是压强变大体积一定变小? 不一定如果T升高,P变大,V也可能大 不一定,如果给自行车轮胎充气,P增大,气体并没有变小. 3.怎么样研究P.T.V三者关系? 控制变量法 （二）等温变化 1.气体的等温变化:一定质量的气体温度保持不变的状态变 化过程. 2.研究一定质量的气体等温变化的规律 （1）介绍实验装置 (2)观察实验装置，并回答： ①研究哪部分气体？ ②怎样保证M不变? ③A管中气体体积怎样表示？ （L·S） ④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） ⑤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+ρgh） ⑥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-ρgh） ⑦实验过程中的恒温是什么温度？为保证A管中气体的温度恒定， 在操作B管时应注意什么？ （缓慢） (3)实验数据 次 数 1 2 3 4 5 压强(×105Pa) 1 . 6 8 1 . 2 6 1 . 0 1 0 . 8 4 0 . 7 8 体 积 ( L ) 1 . 2 0 1 . 6 0 2 . 0 0 2 . 4 0 2 . 6 0 (4)作图 (a)坐标轴选择 p 1/V · 0 V p · 0 A A (b)描点 仔细观察表格的数据，并将坐标上的各点用光滑的曲 线连接，发现了什么？ （a：V↓→p↑，V↑→p↓；b：是一条光滑的曲线．） 等温变化图象的特点: (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. 思考与讨论 同一气体，不同温度下等温线是不同的，你能判断那条等温线 是表示温度较高的情形吗？你是根据什么理由作出判断的？ V p 1 2 3 0 结论:t3>t2>t1 恒量随温度升高而增大(与气体的质量种类温度 有关)。 (5)图象意义 (1)物理意义:反映压强随体积的变化关系 (2)点意义:每一组数据---反映某一状态 (3)结论:体积缩小到原来的几分之一,压强 增大到原来的几倍.体积增大到原来的几倍, 它的压强就减小为原来的几分之一. （三 ）实验结论---玻意耳定 律1、文字表述：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 例1 . 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． 分析：均匀直玻璃管、U形玻璃管、汽缸活塞中封闭气体的等 温过程是三种基本物理模型，所以在复习中必须到位．在确定 初始条件时，无论是压强还是体积的计算，都离不开几何关系 的分析，那么，画好始末状态的图形，对解题便会有很大作 用．本题主要目的就是怎样去画始 末状态的图形以找到几何关系，来 确定状态参量． 解：根据题意，由图知 p1=p0+2cmHg＝78cmHg，V1=(8+2)S=10S， p2=p0-2cmHg=74cmHg， V2=[(8+x)-2]·S=(6+x)S． 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)； 2．用一定的数字或表达式写出气体状态的初始条件 (p1，V1，T1，p2，V2，T2)； 3．根据气体状态变化过程的特点，列出相应的气体公 式(本节课中就是玻意耳定律公式)； 4．将各初始条件代入气体公式中，求解未知量； 5．对结果的物理意义进行讨论． [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. 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. AD [练习2] 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____． 强调思路，由V的变化→压强变化→借助p的计算 判断液面的高低． 例2  均匀U形玻璃管竖直放置，用水银将一些空气封在A管内， 当A、B两管水银面相平时，大气压强支持72cmHg．A管内 空气柱长度为10cm，现往B管中注入水银，当两管水银面高 度差为18 cm时，A管中空气柱长度是多少？注入水银柱长度 是多少？ 解： p1=p0=72cm Hg， V1=10S， 分析：如图所示，由于水银是不可压缩的，所以A管水银面上 升高度x时，B管原水银面下降同样高度x．那么，当A、B两 管水银面高 度差为18cm时，在B管中需注入 的水银柱长度应为(18+2x)cm． V2＝lS p2=p0+18＝90 cm Hg 例3  密闭圆筒内有一质量为100g的活塞，活塞与圆 筒顶端之间有一根劲度系数k=20N/m的轻弹簧；圆筒 放在水平地面上，活塞将圆筒分成两部分，A室为真 空，B室充有空气，平衡时，l0=0.10m，弹簧刚好没 有形变如图5所示．现将圆筒倒置，问这时B室的高度 是多少？ 分析：汽缸类问题，求压强是关键： 应根据共点力平衡条件或牛顿第二 定律计算压强． 解：圆筒正立时： 圆筒倒立时，受力分析如图所示，有p2S+mg=kx， x=l-l0，则 温度不变，根据玻意耳定律：p1V1=p2V2． 例4.  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。 解  设容器原装气体为研究对象。 初态  p1=20×105Pa V1=10L T1=T 末态  p2=1.0×105Pa V2=？L T2=T 由玻意耳定律  p1V1=p2V2得 即剩下的气体为原来的5％。 就容器而言，里面气体质量变了，似乎是变质量问题了，但若视容 器中气体出而不走，就又是质量不变了。 二、气体的等容变化 和等压变化 （一）引入新课 演示实验： 滴液瓶中装有干燥的空气，用涂有少量润滑油的橡皮塞盖住瓶口，把瓶子放入 热水中，会看到塞子飞出；把瓶子放在冰水混合物中，拔掉塞子时会比平时费力。 一定质量的气体，保持体积不变，当温度升高时，气体的压强增大；当温度降 低时，气体的压强减小。 （二）查里定律 1.内容：一定质量的气体，在体积不变的情况下，它 的压强与热力学温度成正比。 2.公式： P/T=C=ΔP/ΔT P1/T1=P2/T2 判断哪条等容线表示的是体 积大? V1