《气体的等温变化》导学案3

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1、气体的等温变化［要点导学］1．本节学习教材第一节的内容。主要要求如下：体验气体等温变化规律的探究过程，了解气体压强、温度、体积变化规律的研究方法；知道气体压强的改变及有关计算；理解气体温度不变时其压强与体积之间的关系（玻意耳定律）；会用波意耳定律解决有关气体问题。2．描述气体状态的压强、温度、体积三个物理量称为气体状态参量，当其中某个参量发生变化时，通常会引起另外两个参量的变化。要研究这三个参量的变化规律，可以运用控制变量的方法，分别研究两个参量之间的关系。本节就是研究在温度不变时，气体的压强与体积之间的关系。如图是课本上探究气体温度不变时压强与体积关系的

2、实验装置，甲、乙两图中气体的体积分别为：v甲_______,v乙________;压强分别为:p甲=__________，p乙=__________。3．实验得到：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成反比，所以p-v图线是双曲线，但不同温度下的图线是不同的。如图是一定质量的气体分别在t1、t2温度下等温变化的p-v图线，其中温度较高的是________。4．一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强p与体积v成反比。这就是波意耳定律。如果某部分气体保持温度不变，压强从p1变化到p2，相应的体积从v1变化到v2，则根据玻意耳定律，有__

3、___________。5．应用波意耳定律解决有关气体状态变化的问题时，首先要确定哪一部分气体作为研究对象，然后分析这部分气体状态变化的过程，确定变化过程的初、末状态参量，再根据玻意耳定律建立各参量间的关系，解得所要求的参量。［范例精析］例1:如图所示,在大气中的一个汽缸中封闭有一定的气体,汽缸的活塞的质量m=2kg,面积s=20cm2.若大气压强取p0=1×105Pa,则汽缸中气体的压强是多大?(g取10m/s2)解析：汽缸中气体对容器壁有压力的作用,由于活塞除气体压力外,其余受力都已知,所以我们可以选择活塞进行受力分析(如图).由于活塞处于静止状态,所

4、以它受到的合力为零,有:p0s+mg=ps,p=p0+mg/s=1.1×105Pa本题为求气体的压强,我们选择了受气体压力作用的活塞为研究对象,根据活塞的平衡,列出平衡方程式求解.该题若选汽缸体为研究对象,则由于缸体除受气体压力外的其它力不清楚,就无法求解.拓展：若汽缸和活塞一起以加速度a=2m/s2向上做匀加速运动，则汽缸内气体压强为多大？解析：仍然选取活塞为研究对象，有：ps-（p0s+mg）=map=p0+m（g+a）/s=1.12×105Pa解完本题后还可以思考如果把气缸倾斜如何处理，真正领悟根据运动状态运用牛顿定律来确定压强的思路。例2汽缸活塞和

5、连杆的质量为m，缸体的质量为M，活塞横截面积为s。当汽缸静止在水平地面上时，汽缸中封闭气体的高度为l1，现用力提连杆使整个汽缸离开地面而保持静止，此时汽缸中封闭气体的高度为l2。求l1与l2的比值。（大气压强为p0，活塞与汽缸间摩擦不计）解析：提起活塞连杆过程中，汽缸内气体压强与体积发生了变化，此过程中可以认为气体温度保持不变。当汽缸静止在水平地面上时，气体的压强为p1，根据活塞的平衡有：，得：，此时气体的体积v1=l1s当汽缸被提起并静止后，气体压强为p2，根据汽缸体的平衡有：，得：，此时气体的体积v2=l2s根据玻意耳定律：即：解得：拓展：本题的关键是

6、分析气体状态变化的初、末状态参量。在确定气体压强时，由于活塞和汽缸体受力情况都清楚，所以都可以选择作为研究对象。初状态活塞受力情况简单一点，选活塞研究方便一点，而末状态汽缸体的受力情况较简单，选汽缸体研究相对较方便。通过这个题我们可以明确选定研究对象的意义和方法。例3．如图所示，足够长的粗细均匀的直玻璃管开口向上，下端被水银柱封闭了一段空气柱．已知管中水银柱高h，大气压强为p0，设温度不变，与静止时相比，当水银柱和玻璃管一起保持竖直状态开始做自由落体运动时，水银柱相对于玻璃管如何运动？解析根据题意，系统静止时，根据管内水银柱的平衡，得到管内气体的压强为p1

7、＝p0+ρgh；当水银柱和玻璃管做自由落体运动时，处于完全失重状态（对水银柱有），此时气体的压强为p2＝p0

8、问题，但若将需要打入皮球的空气和原来皮球内的空气一起作为研究对象，