2019-2020年高中物理第4章气体第1节气体实验定律教学案鲁科版选修3-3

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1、2019-2020年高中物理第4章气体第1节气体实验定律教学案鲁科版选修3-3气体的状态[自读教材·抓基础]1．状态参量：物理学中研究气体的性质时，通常用气体的压强、温度和体积这三个物理量来描述气体的状态。2．研究方法：控制一个参量不变，研究另外两个变量之间关系，这种方法叫做控制变量法。[跟随名师·解疑难]1．温度：热力学温度的单位是开尔文，与摄氏温度的关系：T＝t＋273。2．如何确定封闭气体的压强？(1)液体封闭气体模型：①直玻璃管中液体封闭气体的压强：设气体压强为p，大气压强为p0，液体产生的压强为ph，则图411②“U形管”中封闭气体的压强：图4

2、12(2)气缸活塞模型：设活塞质量为m，重力加速度为g，活塞面积为S，气缸质量为M，则图413③气缸在光滑水平面上图414　p＝[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手)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415所示。这时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(　　)图415A．0　　　　　　　　　B．60cmC．30cmD．16cm解析：选D　气体压强p＝p0－ph＝76cmHg－60cmHg＝16cmHg。玻意耳定律[自读教材·抓基础]1．等温变

3、化一定质量的气体，在温度保持不变的条件下，研究压强和体积之间的关系。2．实验装置图4163．探究过程实验器材针筒、气压计等研究对象(系统)针筒内封闭的空气数据收集压强由气压计读出，气体体积(长度)由针筒本身的刻度读出数据处理以压强p为纵坐标，以体积倒数为横坐标作出p图像图像结果p图像是一条过原点的直线实验结论温度恒定时，气体的压强跟体积的倒数成正比，即气体的压强与体积成反比4．玻意耳定律(1)内容：一定质量的气体，在温度保持不变的条件下，压强与体积成反比。(2)公式：pV＝C或p1V1＝p2V2。[跟随名师·解疑难]1．对玻意耳定律的理解(1)适用条件：

4、一定质量的某种气体，温度不太低，压强不太大。(2)定律也可以表述为pV＝常量或p1V1＝p2V2，其中的常量与气体所处温度高低有关，温度越高，常量越大。2．pV图像与p图像(1)一定质量的气体的pV图像如图417甲所示，图线为双曲线的一支，且温度t1

5、等温过程中，p、V发生相应变化，单位体积内的分子数也随之发生相应变化。对玻意耳定律的考查[典题例析]1．(海南高考)如图418，一气缸水平固定在静止的小车上，一质量为m、面积为S的活塞将一定量的气体封闭在气缸内，平衡时活塞与气缸底相距L。现让小车以一较小的水平恒定加速度向右运动，稳定时发现活塞相对于气缸移动了距离d。已知大气压强为p0，不计气缸和活塞间的摩擦；且小车运动时，大气对活塞的压强仍可视为p0；整个过程中温度保持不变。求小车加速度的大小。图418[思路点拨]　(1)小车向右加速运动时活塞相对气缸的运动方向？封闭气体体积如何变化？提示：活塞相对气缸

6、向左运动。体积减小。(2)当小车以水平恒定加速度向右运动时，如何求出被封闭气体的压强？提示：选活塞为研究对象，将压强转换为压力，对活塞列牛顿第二定律方程。解析：选气缸内被封闭的气体为研究对象小车静止时为状态1，系统处于平衡状态，p1S＝p0S气体的压强p1＝p0，气体的体积V1＝SL设小车加速度为a时为状态2，由牛顿第二定律得p2S－p0S＝ma气体的压强p2＝p0＋，气体的体积V2＝S(L－d)由玻意耳定律得p1V1＝p2V2联立各式得a＝。答案：[探规寻律]应用玻意耳定律解题的一般步骤(1)首先确定研究对象，并判断是否满足玻意耳定律适用的条件；(2)

7、然后确定始末状态及状态参量(p1、V1，p2、V2)；(3)最后根据玻意耳定律列方程求解(注意p1和p2、V1和V2统一单位)；(4)注意分析隐含的已知条件，必要时还应由力学或几何知识列出辅助方程。[跟踪演练]一个气泡由湖面下深20m处上升到湖面下深10m处，它的体积约变为原来体积的(温度不变，大气压p0的值相当于10m深的水产生的压强)(　　)A．3倍　　　　　　　　　B．2倍C．1.5倍D．0.7倍解析：选C　大气压p0的值相当于10m深的水产生的压强，所以p1＝p0＋ph1＝p0＋2p0＝3p0，p2＝p0＋ph2＝p0＋p0＝2p0，根据玻意耳定

8、律得p1V1＝p2V2，得＝＝＝1.5。对pV图像和p图像的考查[典题例析]2．