1、2.氣體的等溫變化學習目標：1物理觀念知道等溫變化的概念，能通過實驗得出玻意耳定律并掌握定律的內容及公式。2.科學思維會運用玻意耳定律進行相應的分析與計算。3.科學探究理解探究氣體等溫變化規律的實驗，學會觀察與探究，與他人合作交流，得出實驗結論。4.科學態度與責任通過表格與圖像對實驗數據進行處理與分析，培養實事求是的科學態度，激發探索科學的興趣。閱讀教材，回答第23頁“問題”并梳理必要知識點。教材P23“問題”提示：一定質量的氣體壓強、體積、溫度關系是eq f(pV,T)C，當T不變時，p與V成反比。一、氣體的等溫變化1等溫變化一定質量的某種氣體，在溫度不變的條件下，其壓強與體積變化時的關系叫

2、作氣體的等溫變化。2實驗探究(1)實驗器材：鐵架臺、注射器、橡膠套、壓力表(壓強表)等。注射器下端用橡膠套密封，上端用柱塞封閉一段空氣柱，這段空氣柱是我們的研究對象。(2)數據收集：空氣柱的壓強p由上方的壓力表讀出，體積V用刻度尺讀出的空氣柱長度l乘氣柱的橫截面積S。用手把柱塞向下壓或向上拉，讀出體積與壓強的幾組值。(3)數據處理以壓強p為縱坐標，以體積的倒數eq f(1,V)為橫坐標建立直角坐標系，將收集的各組數據描點作圖，若圖像是過原點的直線，說明壓強跟體積的倒數成正比，即壓強跟體積成反比。注意：作pV圖像雙曲線不好判定，作peq f(1,V)圖像是過原點的傾斜直線，易判定壓強跟體積成反比

3、。二、玻意耳定律1玻意耳定律(1)內容：一定質量的某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強p與體積V成反比。(2)公式：pVC(常量)或p1V1p2V2。(3)適用條件：氣體質量不變、溫度不變。氣體溫度不太低、壓強不太大。2氣體的等溫變化的pV圖像(1)pV圖像：一定質量的氣體的pV圖像為一條雙曲線，如圖甲所示。甲乙(2)peq f(1,V)圖像：一定質量的氣體的peq f(1,V)圖像為過原點的傾斜直線，如圖乙所示。1思考判斷(正確的打“”，錯誤的打“”)(1)在探究氣體壓強、體積、溫度三個狀態參量之間關系時采用控制變量法。()(2)一定質量的氣體，三個狀態參量中，至少有兩個改變。()(3)一定質

4、量的氣體壓強跟體積成反比。()(4)玻意耳定律適用于質量不變，溫度變化的任何氣體。()2(多選)如圖所示為一定質量的氣體在不同溫度下的兩條等溫線，則下列說法正確的是()A從等溫線可以看出，一定質量的氣體在發生等溫變化時，其壓強與體積成反比B一定質量的氣體，在不同溫度下的等溫線是不同的C一定質量的氣體，溫度越高，氣體壓強與體積的乘積越小D由圖可知T1T2AB由等溫線的物理意義可知，A、B正確；對于一定質量的氣體，溫度越高，氣體壓強與體積乘積越大，等溫線的位置越高，C、D錯誤。3一端封閉的玻璃管倒插入水銀槽中，管豎直放置時，管內水銀面比管外高h cm，上端空氣柱長為L cm，如圖所示，已知大氣壓強

5、為H cmHg，此時封閉氣體的壓強是_ cmHg。解析取等壓面法，選管外水銀面為等壓面，則由p氣php0得p氣p0ph即p氣(Hh) cmHg。答案Hh玻意耳定律在一個恒溫池中，一串串氣泡由池底慢慢升到水面，有趣的是氣泡在上升過程中，體積逐漸變大，到水面時就會破裂。問題：(1)上升過程中，氣泡內氣體的溫度發生改變嗎？(2)上升過程中，氣泡內氣體的壓強怎么改變？(3)氣泡在上升過程中體積為何會變大？提示：(1)因為在恒溫池中，所以氣泡內氣體的溫度保持不變。(2)變小。(3)由玻意耳定律pVC可知，壓強變小，氣體的體積增大。對玻意耳定律的理解及應用1成立條件：玻意耳定律p1V1p2V2是實驗定律，

6、只有在氣體質量一定、溫度不變的條件下才成立。2玻意耳定律的數學表達式pVC中的常量C不是一個普適恒量，它與氣體的種類、質量、溫度有關，對一定質量的氣體，溫度越高，該恒量C越大。3應用玻意耳定律的思路和方法：(1)確定研究對象，并判斷是否滿足玻意耳定律成立的條件。(2)確定初、末狀態及狀態參量(p1、V1、p2、V2)(3)根據玻意耳定律列方程p1V1p2V2，代入數值求解(注意各狀態參量要統一單位)。(4)注意分析題目中的隱含條件，必要時還應由力學或幾何知識列出輔助方程。(5)有時要檢驗結果是否符合實際，對不符合實際的結果要刪去。【例1】如圖所示，一個上下都與大氣相通的直圓筒，內部橫截面積為S

7、0.01 m2，中間用兩個活塞A和B密閉一定質量的氣體。A、B都可沿圓筒無摩擦地上下滑動，且不漏氣。A的質量不計，B的質量為M，并與一勁度系數為k5103 N/m的較長的彈簧相連。已知大氣壓p01105 Pa，平衡時兩活塞之間的距離l00.6 m，現用力壓A，使之緩慢向下移動一段距離后，保持平衡。此時用于壓A的力F500 N，求活塞A下移的距離。思路點撥：(1)因為是緩慢下移所以密閉氣體溫度不變。(2)應用玻意耳定律可以求出l。解析設活塞A下移距離為l，活塞B下移的距離為x，對圓筒中的氣體：初狀態：p1p0V1l0S末狀態：p2p0eq f(F,S)V2(l0 xl)S由玻意耳定律得p1V1p

8、2V2即p0l0S(p0eq f(F,S)(l0 xl)S根據胡克定律Fkx代數解得l0.3 m。答案0.3 m應用玻意耳定律解題時的兩個誤區誤區1：誤認為在任何情況下玻意耳定律都成立。只有一定質量的氣體在溫度不變時，定律成立。誤區2：誤認為氣體的質量變化時，一定不能用玻意耳定律進行分析。當氣體經歷多個質量發生變化的過程時，可以分段應用玻意耳定律進行列方程，也可以把發生變化的所有氣體作為研究對象，保證初、末態的氣體的質量、溫度不變，應用玻意耳定律列方程。跟進訓練1如圖所示，在一根一端封閉且粗細均勻的長玻璃管中，用長為h10 cm的水銀柱將管內一部分空氣密封，當管開口向上豎直放置時，管內空氣柱的

9、長度l10.3 m；若溫度保持不變，玻璃管開口向下放置，水銀沒有溢出。待水銀柱穩定后，密封空氣柱的長度l2為多少米？(大氣壓強p076 cmHg)解析以管內封閉的氣體為研究對象。玻璃管開口向上時，管內的壓強p1p0h，氣體的體積V1L1S(S為玻璃管的橫截面積)。當玻璃管開口向下時，管內的壓強p2p0h，這時氣體的體積V2L2S。溫度不變，由玻意耳定律得：(p0h)L1S(p0h)L2S所以L2eq f(p0h,p0h)L1eq f(7610,7610)0.3 m0.39 m。答案0.39 m氣體等溫變化的pV圖像在如圖所示的pV圖上，兩條等溫線表示的溫度t1和t2哪一個比較高？為什么？提示：

10、在兩條等溫線上取體積相同的兩個點(即兩個狀態)A和B，可以看出pApB因此t2t1。pV圖像及peq f(1,V)圖像上等溫線的物理意義1一定質量的某種氣體，其等溫線是雙曲線，雙曲線上的每一個點均表示一定質量的氣體在該溫度下的一個狀態，而且同一條等溫線上每個點對應的p、V坐標的乘積都是相等的，如圖甲所示。甲乙2玻意耳定律pVC(常量)，其中常量C不是一個普通常量，它隨氣體溫度的升高而增大，溫度越高，常量C越大，等溫線離坐標軸越遠。如圖乙所示，四條等溫線的關系為T4T3T2T1。3一定質量氣體的等溫變化過程，也可以用peq f(1,V)圖像來表示，如圖所示。等溫線是一條延長線通過原點的傾斜直線，

11、由于氣體的體積不能無窮大，所以靠近原點附近處應用虛線表示，該直線的斜率keq f(p,f(1,V)pVT，即斜率越大，氣體的溫度越高。【例2】(多選)如圖所示，是一定質量的某種氣體狀態變化的pV圖像，氣體由狀態A變化到狀態B的過程中，氣體的溫度和分子平均速率的變化情況的下列說法正確的是()A都一直保持不變B溫度先升高后降低C溫度先降低后升高D平均速率先增大后減小思路點撥：(1)溫度是分子平均動能的標志，同種氣體溫度越高，分子平均動能越大，分子平均速率越大。(2)溫度越高，pV值越大，pV圖像中等溫線離坐標原點越遠。BD由圖像可知，pAVApBVB，所以A、B兩狀態的溫度相等，在同一等溫線上，可

12、在pV圖上作出幾條等溫線，如圖所示。由于離原點越遠的等溫線溫度越高，所以從狀態A到狀態B溫度應先升高后降低，分子平均速率先增大后減小。故A、C錯誤，B、D正確。(1)不同的等溫線溫度不同，越靠近原點的等溫線溫度越低，越遠離原點的等溫線溫度越高。(2)由不同等溫線的分布情況可以判斷溫度的高低。跟進訓練2(多選)如圖所示是一定質量的某氣體狀態變化的pV圖像，則下列說法正確的是()A氣體做的是等溫變化B氣體的壓強從A到B一直減小C氣體的體積從A到B一直增大D氣體的三個狀態參量一直都在變BCD一定質量的氣體的等溫過程的pV圖像即等溫線是雙曲線中的一支，顯然題圖所示AB圖線不是等溫線，AB過程不是等溫變

13、化過程，選項A錯誤；從AB圖線可知氣體從A狀態變為B狀態的過程中，壓強p在逐漸減小，體積V在不斷增大，選項B、C正確；又因為該過程不是等溫變化過程，所以氣體的三個狀態參量一直都在變化，選項D正確。1物理觀念：等溫變化、玻意耳定律、兩種等溫變化圖像。2科學思維：運用玻意耳定律的分析計算相關問題，兩種等溫圖像的應用。3科學方法：受力平衡法、參考液片法、圖像法。1如圖所示，活塞的質量為m，缸套的質量為m0，通過彈簧吊在天花板上，汽缸內封住一定質量的氣體，缸套和活塞間無摩擦，活塞面積為S，大氣壓強為p0，則封閉氣體的壓強p為()App0eq f(m0g,S)Bpp0eq f(m0m)g,S)Cpp0e

14、q f(m0g,S)Dpeq f(mg,S)C以缸套為研究對象，根據受力平衡有pSm0gp0S，所以封閉氣體的壓強pp0eq f(m0g,S)，故C正確。2一個氣泡由湖面下20 m深處上升到湖面下10 m深處，它的體積約變為原來體積的(溫度不變，水的密度為1.0103 kg/m3，g取10 m/s2)()A3倍B2倍C1.5倍 Deq f(7,10)C根據玻意耳定律有eq f(V2,V1)eq f(p1,p2)eq f(p0ph1,p0ph2)eq f(p02p0,p0p0)eq f(3p0,2p0)eq f(3,2)，故C正確。3如圖是一定質量的某種氣體在pV 圖中的等溫線，A、B是等溫線上的兩點，OAD和OBC的面積分別為S1和S2，則()AS1S2 BS1S2 CS1S2 D無法比較BOBC的面積S2eq f(1,2)BCOCeq f(1,2)pBVB，同理，OAD的面積S1eq f(1,2)pAVA，根據玻意耳定律pAVApBVB，可知兩個三角形面積相等，故B正確。4如