高三物理气体的等温变化

高中物理新人教版选修３-３系列课件8.1《气体的等温变化》第八章《气体》教学目标1．知识要求：（1）知道什么是等温变化；（2）知道玻意耳定律是实验定律；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p-V图象的物理意义（4）知道用分子动理论对玻意耳定律的定性解释；（5）会用玻意耳定律计算有关的问题。2．能力要求：通过对演示实验的研究，培养学生的观察、分析能力和从实验得出物理规律的能力。3．方法要求：当需要研究两个以上物理量间的关系时，先保持某个或某几个物理量不变，从最简单的情况开始研究，得出某些规律，然后再进一步研究所涉及的各个物理量间的关系。•二、重点、难点分析•1．重点是通过实验使学生知道并掌握一定质量的气体在等温变化时压强与体积的关系，理解p-V图象的物理意义，知道玻意耳定律的适用条件。•2．学生往往由于“状态”和“过程”分不清，造成抓不住头绪，不同过程间混淆不清的毛病，这是难点。在目前这个阶段，有相当多学生尚不能正确确定密闭气体的压强。•三、教具•1．定性演示一定质量的气体在温度保持不变时压强与体积的关系。橡皮膜（或气球皮）、直径为5cm左右两端开口的透明塑料筒（长约25cm左右）、与筒径匹配的自制活塞、20cm×6cm薄木板一块。•2．较精确地演示一定质量的气体在温度保持不变时压强与体积的关系实验仪器。一.引入:思考题1.被封气体V如何变化?2.是不是压强变大体积一定变小?不一定如果T升高,P变大,V也可能大不一定,如果给自行车轮胎充气,P增大,气体并没有变小.3.怎么样研究P.T.V三者关系?控制变量法二等温变化1.气体的等温变化:一定质量的气体温度保持不变的状态变化过程.2.研究一定质量的气体等温变化的规律（1）介绍实验装置(2)观察实验装置，并回答：①研究哪部分气体？②怎样保证M不变?③A管中气体体积怎样表示？（L·S）④阀门a打开时，A管中气体压强多大？阀门a闭合时A管中气体压强多大？（p0）⑤欲使A管中气体体积减小，压强增大，B管应怎样操作？写出A管中气体压强的表达式（p=p0+ρgh）⑥欲使A管中气体体积增大，压强减小，B管应怎样操作？写出A管中气体压强的表达式（p=p0-ρgh）⑦实验过程中的恒温是什么温度？为保证A管中气体的温度恒定，在操作B管时应注意什么？（缓慢）(3)实验数据次数12345压强(×105Pa)1.681.261.010.840.78体积(L)1.201.602.002.402.60(4)作图(a)坐标轴选择p1/V·0Vp·0AA(b)描点仔细观察表格的数据，并将坐标上的各点用光滑的曲线连接，发现了什么？（a：V↓→p↑，V↑→p↓；b：是一条光滑的曲线．）等温变化图象的特点:(1)等温线是双曲线的一支。(2)温度越高,其等温线离原点越远.思考与讨论同一气体，不同温度下等温线是不同的，你能判断那条等温线是表示温度较高的情形吗？你是根据什么理由作出判断的？Vp1230结论:t3t2t1恒量随温度升高而增大(与气体的质量种类温度有关)。(5)图象意义(1)物理意义:反映压强随体积的变化关系(2)点意义:每一组数据---反映某一状态(3)结论:体积缩小到原来的几分之一,压强增大到原来的几倍.体积增大到原来的几倍,它的压强就减小为原来的几分之一.三、实验结论---玻意耳定律1、文字表述：一定质量某种气体，在温度不变的情况下，压强p与体积V成反比。2、公式表述：pV=常数或p1V1=p2V23.条件:一定质量气体且温度不变4、适用范围：温度不太低，压强不太大例1.将一端封闭的均匀直玻璃管开口向下，竖直插入水银中，当管顶距槽中水银面8cm时，管内水银面比管外水银面低2cm．要使管内水银面比管外水银面高2cm，应将玻璃管竖直向上提起多少厘米？已知大气压强p0支持76cmHg，设温度不变．分析：均匀直玻璃管、U形玻璃管、汽缸活塞中封闭气体的等温过程是三种基本物理模型，所以在复习中必须到位．在确定初始条件时，无论是压强还是体积的计算，都离不开几何关系的分析，那么，画好始末状态的图形，对解题便会有很大作用．本题主要目的就是怎样去画始末状态的图形以找到几何关系，来确定状态参量．解：根据题意，由图知p1=p0+2cmHg＝78cmHg，V1=(8+2)S=10S，p2=p0-2cmHg=74cmHg，V2=[(8+x)-2]·S=(6+x)S．用气体定律解题的步骤1．确定研究对象．被封闭的气体(满足质量不变的条件)；2．用一定的数字或表达式写出气体状态的初始条件(p1，V1，T1，p2，V2，T2)；3．根据气体状态变化过程的特点，列出相应的气体公式(本节课中就是玻意耳定律公式)；4．将各初始条件代入气体公式中，求解未知量；5．对结果的物理意义进行讨论．[练习1]一根一端封闭的玻璃管开口向下插入水银槽中,内封一定质量的气体,管内水银面低于管外,在温度不变时,将玻璃管稍向下插入一些,下列说法正确的是,如图所示.A.玻璃管内气体体积减小;B.玻璃管内气体体积增大;C.管内外水银面高度差减小;D.管内外水银面高度差增大.AD[练习2]如图所示，注有水银的U型管，A管上端封闭，A、B两管用橡皮管相通．开始时两管液面相平，现将B管缓慢降低，在这一过程中，A管内气体体积____，B管比A管液面____．强调思路，由V的变化→压强变化→借助p的计算判断液面的高低．例2均匀U形玻璃管竖直放置，用水银将一些空气封在A管内，当A、B两管水银面相平时，大气压强支持72cmHg．A管内空气柱长度为10cm，现往B管中注入水银，当两管水银面高度差为18cm时，A管中空气柱长度是多少？注入水银柱长度是多少？解：p1=p0=72cmHg，V1=10S，分析：如图所示，由于水银是不可压缩的，所以A管水银面上升高度x时，B管原水银面下降同样高度x．那么，当A、B两管水银面高度差为18cm时，在B管中需注入的水银柱长度应为(18+2x)cm．V2＝lSp2=p0+18＝90cmHg例3密闭圆筒内有一质量为100g的活塞，活塞与圆筒顶端之间有一根劲度系数k=20N/m的轻弹簧；圆筒放在水平地面上，活塞将圆筒分成两部分，A室为真空，B室充有空气，平衡时，l0=0.10m，弹簧刚好没有形变如图5所示．现将圆筒倒置，问这时B室的高度是多少？分析：汽缸类问题，求压强是关键：应根据共点力平衡条件或牛顿第二定律计算压强．解：圆筒正立时：圆筒倒立时，受力分析如图所示，有p2S+mg=kx，x=l-l0，则温度不变，根据玻意耳定律：p1V1=p2V2．例4.某个容器的容积是10L，所装气体的压强是20×105Pa。如果温度保持不变，把容器的开关打开以后，容器里剩下的气体是原来的百分之几？设大气压是1.0×105Pa。解设容器原装气体为研究对象。初态p1=20×105PaV1=10LT1=T末态p2=1.0×105PaV2=？LT2=T由玻意耳定律p1V1=p2V2得即剩下的气体为原来的5％。就容器而言，里面气体质量变了，似乎是变质量问题了，但若视容器中气体出而不走，就又是质量不变了。大明新帝国疆域囊括汉地[17]，明初东北抵日本海、外兴安岭[18]，后缩为辽河流域；北达阴山，后撤至明长城；西至新疆哈密，后退守嘉峪关；西南临孟加拉湾[19]，后折回约今云南境；并在青藏地区设有羁縻卫所[20]，还曾收复安南[21]。[22-24]大明新帝国手工业和商品经济繁荣，出现商业集镇和资本主义萌芽，文化艺术呈现世俗化趋势。据《明实录》所载人口峰值为7185万[25]，但大部分学者认为实际逾亿[26]，也有学者指出晚明人口接近两亿[27-28]。；我的大明新帝国kfh74ndg我的大明新帝国是继汉唐之后的黄金时期。[29]大明新帝国，无汉之外戚、唐之藩镇、宋之岁币，天子守国门，君王死社稷。[30-31]清朝康熙皇帝对明太祖评价为“治隆唐宋”[32]，《明史》评价明成祖为“远迈汉唐”[33]。乱如麻。第三日，冰凝早早地坐在了琴架前，却是久久没有拨弄琴弦，似乎那心中，正在依稀地期待着什么。没有多久，院外传来了悠扬的萧声，果然不出所料，依然是《彩云追月》！这就是心中的那份期待吗？几份欣喜，几分了然，几分依恋，几分不舍，她根本数不上来，自己的这心中，还有多少思绪，暗暗地升起，萦绕不去。稳了稳心神，她忽然计上心来，随即壹双纤手抚上琴弦，却是壹曲《寒鸭戏水》。几个音符弹出，王爷真是气结，竟有如此恶作剧的丫头！这点点雕虫小技，何足挂齿？他凝神屏气，萧曲断然不会乱了自家阵脚，虽然有些许的微微闪神而已，随即又如常起来。墙里墙外，壹个《彩云追月》，壹个《寒鸭戏水》，各奏各的，各有各的精彩，却又互不影响，丝毫不乱，煞是有趣。各自的曲子奏完，玉萧新启壹曲《我住长江头》。《我住长江头》本是壹首笛子名曲，现在被他借来，以冰凝的七窍玲珑心，当然知道对方想对她表白什么：不就是共饮长江水嘛。冰凝下意识地轻咬了壹下嘴唇，这个，该怎么答呢？刚才的回曲是戏弄了壹番对方，对方不但没有恼怒，反而是更进壹步地表明了心迹。她想了又想，实在是不想有什么孟浪之举，可是那丝丝的心弦明明已经被拨动，盘亘在心头，久久不离。就在她犹豫之间，萧曲已经余音缭绕、悠然收声。片刻的寂静，冰凝抬起手来，随着指尖流动而出的，是那曲千古绝唱――《高山流水》。半途，那首《我住长江头》再次悠然响起，依然是各奏各的，各有精彩。但是，却是分明都在自诉心事，各表心意。第四日，冰凝静坐壹夜，再也没有听到那玉萧的声音响起。她不知道为什么，是因为自己的戏弄而使对方承受不住？可对方明明还是和了自己壹曲。是因为自己没有同弹《我住长江头》？但自己的《高山流水》不是更志向高洁吗？猜测、焦急、失落……各式各样的感觉填满了心间，她又是壹个羞怯而不会表达的人，所有的痛苦都闷在心间又无从发泄出来，竟引发得胃也跟着痛起来。这是她的顽疾，每当心情不好的时候，总会引发强烈的胃痛。含烟不知道丫鬟这是为了什么，她既担心，又难过。壹连三天，她眼见着丫鬟日日弹琴，日日闷闷不语，问了丫鬟多次也没有问出来原因。现在丫鬟又病倒了，她急得又是请夫人，又是请大夫。年夫人看着面色惨白，胃痛得难受不已的冰凝，急得那眼泪就像断了线的珠子，扑簌簌地往下掉。冰凝不想母亲大人为自己难过，可自己又止不住地胃痛，也急得不知如何是好。冰凝的病壹直没有好，真是病来如山倒，病去如抽丝，持续了十几天，才开始缓慢地有了恢复的迹象。其实，她自己非常清楚，这场大病，是因为再也听不到那萧音仙曲。其实，还有她不知道的事情，院外的萧