1、第2课时气体的等温变化知识结构导图核心素养目标物理观念：(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)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pV图像的物理意义科学思维：能用玻意耳定律解决实际问题科学态度与责任：培养学生研究热现象中压强和体积的关系的内在动机，坚持实事求是观点.知识点一、气体的等温变化1三个状态参量：研究气体的性质，用_、_、_等物理量描述气体的状态，描述气体状态的这几个物理量叫作气体的_2等温变化：我们首先研究一种特殊的情况：_，在_的条件下，其压强与体积变化时的关系，我们把这种变化叫作气体的等温变化知识点二、玻意耳定律1内容
2、：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_2公式：_C，或p1V1p2V2.3适用条件：(1)气体质量不变、_不变(2)气体温度不太低、压强不太大4气体等温变化的pV图像：(1)pV图像：一定质量的气体的pV图像为一条_，如图甲所示(2)p图像：一定质量的气体的p图像为过原点的_，如图乙所示点睛“C是常量”，意思是当p、V变化时C的值不变但是对于温度不同、质量不同、种类不同的气体，C的数值一般不同要点一封闭气体压强的计算容器处于平衡状态时封闭气体压强的计算(1)依据连通器原理：在连通器中，同一液体(只有一种液体且液体不流动)的同一水平液面上的压强相等例如，右图中，同一水平液面
3、C、D处压强相等，故pAp0ph.(2)参考液片法：选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研究对象，分析液片两侧受力情况，建立平衡方程消去面积，液片两侧压强相等，进而求得气体压强例如，图中，在其最低处取一液片B，由其两侧受力平衡可知(pAgh0)S(p0ghgh0)S，得pAp0ph.(3)力平衡法：选与封闭气体接触的液柱(或活塞)为研究对象进行受力分析，由F合0列式求气体压强拓展：容器加速运动时封闭气体压强的计算如图，当竖直放置的玻璃管向上加速运动时，对液柱受力分析有：【例1】当大气压强为76 cmHg时，如图中四种情况下(图中h10 cm)被水银封闭气体的压强分别为：(1)p甲_cmHg；(
4、2)p乙_cmHg；(3)p丙_cmHg；(4)p丁_cmHg.变式训练1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()Ap0Bp0Cp0 D.pSp0Smgma得pp0.求气体压强的思路：以封闭气体的液面或固体为研究对象；分析其受力情况；由平衡条件或牛顿第二定律列出方程，从而求得气体的压强；液体产生的压强也可以用cmHg(或用液柱高度ph)表示，等式两边单位统一即可，没有必要换算成国际单位要点二玻意耳定律及其应用1成立条件：玻意耳定律p1V1p2V2是实验定律，只有在气体质量一定
5、、温度不变的条件下才成立2常量C：玻意耳定律的数学表达式pVC中的常量C不是一个普适恒量，它与气体的种类、质量、温度有关，对一定质量的气体，温度越高，该恒量C越大运用玻意耳定律解题的技巧应用玻意耳定律求解时，要明确研究对象，确定研究对象的质量不变，温度不变；根据题目的已知条件和求解的问题，分别找出初、末状态的参量 ；正确确定压强是解题的关键；根据玻意耳定律列方程求解题型1玻意耳定律的应用【例2】如图所示，水银柱长度为19 cm，大气压强为1105 Pa(相当于76 cm高的水银柱产生的压强)，玻璃管是粗细均匀的玻璃管开口向上竖直放置时，被封闭的气柱长15 cm，当开口竖直向下放置时(水银没有溢
6、出管外)，被封闭的气柱的长度是多少？变式训练2图中竖直圆筒固定不动，粗筒横截面积是细筒的4倍，细筒足够长，粗筒中A、B两轻质活塞间封有空气，气柱长l20 cm，活塞A的上方的水银深H10 cm，两活塞与筒壁间的摩擦不计，用外力向上托住活塞B，使之处于平衡状态，水银面与粗筒上端相平，现使活塞B缓慢上移，直至水银的一半被推入细筒中，求：(1)最后水银柱的总高度(2)气柱的长度(3)活塞上移的距离(设在整个过程中气柱的温度不变，大气压强p相当于75 cm高水银柱产生的压强)题型2应用玻意耳定律处理变质量问题【例3】如图所示为某压缩式喷雾器储液桶，其容量是5.7103 m3，往桶内倒入4.2103 m
7、3的药液后开始打气，假设打气过程中药液不会向外喷出如果每次能打进2.5104 m3的空气，要使喷雾器内空气的压强达到4 atm，应打气几次？这个压强能否使喷雾器内的药液全部喷完？(设标准大气压为1 atm，打气过程中不考虑温度的变化)教你解决问题选取研究对象把变质量问题等质量问题可认为打入喷雾器的气体都在其周围，且可以认为是一次性打入的，初态的体积为内、外气体的体积之和变质量问题的求解方法充气、抽气、放气等问题属于变质量问题，在处理这类问题时，如果巧妙选取研究对象，可将其转化为不变质量问题(1)充气问题每充气一次，都是将充气筒内(设体积为V)压强等于外界大气压p0的空气充入体积一定(V0)的容
8、器中，充n次的过程可以用整体法解决，即认为是由一个容积为nV的充气筒一次完成，由玻意耳定律有p0(V0nV)pnV0.(2)抽气问题从容器内向外抽气，总的来说是变质量问题，但每次抽出的气体与容器内剩余的气体总体而言是质量不变的，故抽气过程可看做等温膨胀过程如某容器的容积为V，容器中气体的压强为p0，真空泵抽气室的容积为V0，则第一次抽气时，对全部气体，其体积由V增大到VV0，由玻意耳定律p0Vp1(VV0)，抽气后压强变小；第二次抽气时，抽气室仍为真空，而气体的初状态为p1、V，故有p1Vp2(VV0)，即每次抽气过程可以用方程pn1Vpn(VV0)来描述(3)放气问题把要放出的气体用一个“如
9、意袋”收集起来，并且利用玻意耳定律“压缩”成与容器中剩余部分的气体有相同的压强，则放出的气体质量与体积成正比变式训练3用活塞式抽气机抽气，在温度不变的情况下，从玻璃瓶中缓慢抽气，第一次抽气后，瓶内气体的压强减小到原来的，要使容器内剩余气体的压强减小为原来的，抽气次数应为()A2次B3次C4次D5次变式训练4(多选)在室内，将装有5 atm的6 L气体的容器的阀门打开后，在保持温度不变的情况下，从容器中逸出的气体相当于(设室内大气压强p01 atm)()A5 atm,3 L B1 atm,24 LC5 atm,4.8 L D1 atm,30 L要点三气体等温变化的图像及应用题型1气体等温变化的p
10、V图像【例4】(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T1T2D由图可知T1T1一定质量的气体，温度越高，气体压强与体积的乘积必然越大，在pV图像上的等温线就越高，图中T1T2DT1p0，所以药液可以全部喷出【答案】18能变式训练3解析：设玻璃瓶的容积是V，抽气机的容积是V0，气体发生等温变化，由玻意耳定律可得：pVp(VV0)解得V0V设抽气n次后，气体压强变为原来的，由玻意耳定律可得：抽一次时：pVp1(VV0)，得p1p抽两次时：p1Vp2(
11、VV0)，得p22p同理可知，抽n次时：pnnp，若pnp，则n4.答案：C变式训练4解析：B对，D错：以容器中的原有气体为研究对象，温度不变，所以p1V1p2V2，当p21 atm时，得V230 L，逸出气体体积为30 L6 L24 L.A错，C对：由p2(V2V1)p1V1得V14.8 L，所以逸出的气体相当于5 atm下的4.8 L气体答案：BC要点三【例4】【解析】由等温线的物理意义可知，A、B正确；对于一定质量的气体，温度越高，等温线就越远离坐标轴，C错误，D正确【答案】ABD【例5】【解析】题图是一定质量的气体在发生等温变化时的p图像，由图像知p，所以p与V应成反比，A错误；由题图
12、可以看出p图像的延长线是过坐标原点的，B正确；根据p图像斜率的物理意义可知C错误，D正确【答案】BD变式训练5解析：由图像可知，pAVApBVB，所以A、B两状态的温度相等，在同一等温线上，可在pV图上作出几条等温线，如图所示由于离原点越远的等温线温度越高，所以从状态A到状态B温度应先升高后降低，分子平均速率先增大后减小答案：D随堂演练达标检测1解析：由玻意耳定律pV常量，得体积增大为原来的2倍，则压强变为原来的，故C正确答案：C2解析：对缸套受力分析如图所示由力的平衡：pSp0SMg，所以pp0，A正确，B错误；内外空气对缸套和活塞的作用力为pSp0SMg，所以C、D均错答案：A3解析：气体
13、发生等温变化，由玻意耳定律可知，气体的压强与体积成反比，金属筒从A下降到B的过程中，气体体积V变小，压强p变大，选项C正确答案：C4解析：当水位升高时，细管中的水位也升高，被封闭空气的体积减小，由玻意耳定律可知，压强增大，所以B正确答案：B5解析：设氧气开始时的压强为p1，体积为V1，压强变为p2(2个大气压)时，体积为V2.根据玻意耳定律得p1V1p2V2，重新充气前，用去的氧气在p2压强下的体积为V3V2V1，设用去的氧气在p0(1个大气压)压强下的体积为V0，则有p2V3p0V0，设实验室每天用去的氧气在p0下的体积为V，则氧气可用的天数为N联立式，并代入数据得N4(天)答案：4天6解析：(1)容器口的横截面积为S，升空瞬间容器内气体的压强为p，对橡胶塞受力分析，有：pSp0Sf解得：p1.975105 Pa.(2)设每次打入的气体的体积为V，以充入容器的总气体为研究对象，打气过程中容器内气体做等温变化，有p0(VnV)pV解得：n19.5故打气筒需打气的次数n20.答案：(1)1.975105 Pa(2)20次
