2019-2020年高中物理第二章固体、液体和气体第七节气体实验定律（Ⅰ）教学案粤教版选修3-3

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1、2019-2020年高中物理第二章固体、液体和气体第七节气体实验定律（Ⅰ）教学案粤教版选修3-3[目标定位]1.探究气体等温变化的规律，了解玻意耳定律的内容、表达式及适用条件.2.会运用玻意耳定律解决实际问题.3.理解等温变化的p－V图象．一、玻意耳定律1．内容：一定质量的气体，在温度不变的情况下，压强和体积成反比(填“正比”或“反比”)．2．公式：p∝或p1V1＝p2V2.3．条件：气体的质量一定，温度不变．4．常量的意义p1V1＝p2V2＝常量C该常量C与气体的种类、质量、温度有关，对一定质量的气体，温度越高，该常量C越大(填“大”或“小”)．5．利用玻意耳定律解题

2、的基本思路(1)明确研究对象，并判断是否满足玻意耳定律的条件．(2)明确初、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：用p1V1＝p2V2解题时只要同一物理量使用同一单位即可，不必(填“一定”或“不必”)转化成国际单位制中的单位．[延伸思考]　打气筒打气过程中，容器中气体的质量发生了变化，玻意耳定律还成立吗？答案　分析时可以巧妙地选择研究对象，一般选择把容器内原有气体和即将打入的气体看成一个整体作为研究对象，就可以把充气过程的气体变质量问题转化为定质量问题．二、气体等温变化的图象[导学探究]　由玻意耳定律可知，一定质量的气体在温度

3、保持不变时，压强和体积的关系为p∝，由数学知识知p－V图象是什么曲线？答案　p－V图象是双曲线中的一支．[知识梳理]1．p－V图象：一定质量的气体，等温变化的p－V图象是双曲线的一支，曲线上的每一个点均表示气体在该温度下的一个状态，而且同一条等温线上每个点对应的p、V坐标的乘积是相等的．一定质量的气体在不同温度下的等温线是不同的双曲线，且pV乘积越大，温度就越高，图1中T2＞T1.图12.p－图象：一定质量气体的等温变化过程，也可以用p－图象来表示，如图2所示．等温线是通过原点的倾斜直线，由于气体的体积不能无穷大，所以靠近原点附近处等温线应用虚线表示，该直线的斜率k＝p

4、V，故斜率越大，温度越高，图中T2＞T1.图2[延伸思考]　在p－图象中，图线是一条过原点的直线，图线在原点及原点附近表示的气体的体积和压强有实际意义吗？答案　原点表示气体的体积无穷大，气体的压强为零，所以图线在原点及原点附近没有实际意义，故画p－图象时，图线在原点及原点附近要画成虚线.一、玻意耳定律的应用例1　如图3所示，是一根一端封闭的粗细均匀的细玻璃管，用一段h＝19.0cm的水银柱将一部分空气封闭在细玻璃管里．当玻璃管开口向上竖直放置时(见图甲)，管内空气柱长L1＝15.0cm，当时的大气压强为p0＝76cmHg，那么，当玻璃管开口向下竖直放置时(见图乙)，管内

5、空气柱的长度该是多少？图3答案　25cm解析　设细玻璃管横截面积为S，设变化后空气柱的长度为L2，变化前空气柱的体积V1＝L1S＝15S，压强：p1＝p0＋ph＝(76＋19)cmHg＝95cmHg变化后空气的体积：V2＝L2S，压强：p2＝p0－ph＝(76－19)cmHg＝57cmHg由玻意耳定律得：p1V1＝p2V2，即：95×15S＝57×L2S，解得：L2＝25cm例2　如图4所示，一粗细均匀、导热良好、装有适量水银的U形管竖直放置，右端与大气相通，左端封闭长l1＝20cm气柱，两管中水银面等高．现将右端与一低压舱(未画出)接通，稳定后右管水银面高出左管水银面

6、h＝10cm.环境温度不变，大气压强p0＝75cmHg，求稳定后低压舱内的压强(用“cmHg”作单位)．图4答案　50cmHg解析　设U形管横截面积为S，则初始状态左端封闭气柱体积可记为V1＝l1S，由两管中水银面等高，可知初始状态其压强为p0.当右管水银面高出左管10cm时，左管水银面下降5cm，气柱长度增加5cm，此时气柱体积可记为V2＝(l1＋5cm)S，右管低压舱内的压强记为p，则左管气柱压强p2＝p＋10cmHg，根据玻意耳定律得：p0V1＝p2V2即p0l1S＝(p＋10cmHg)(l1＋5cm)S代入数据，解得：p＝50cmHg.二、气体等温变化的图象例3

7、　如图5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变化到状态B的过程中，气体分子平均速率的变化情况是(　　)图5A．一直保持不变B．一直增大C．先减小后增大D．先增大后减小答案　D解析　由题图可知，pAVA＝pBVB，所以A、B两状态的温度相等，在同一等温线上．由于离原点越远的等温线温度越高，如图所示，所以从状态A到状态B，气体温度应先升高后降低，分子平均速率先增大后减小．针对训练　如图6所示，一定质量的气体经历由状态A到状态B再到状态C的过程，A、C两点在同一条双曲线上，则此变化过程中(　　)图6A．从A到B的过程温度