高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第三册第一节 气体实验定律（Ⅰ）教学ppt课件

这是一份高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第三册第一节 气体实验定律（Ⅰ）教学ppt课件，共29页。PPT课件主要包含了物理与生活，控制变量，观察与思考，实验探究，实验器材及原理图，实验原理图，实验数据处理，“化曲为直”，实验结论，玻意耳定律等内容，欢迎下载使用。

一定质量的气体，其温度、体积和压强三个量之间存在某种关系。
在探究三个量之间的变化关系，实验中常采用 法。
实验装置如图所示将两个注射器用橡胶管密封相连。先将小注射器活塞位置固定，然后向内推动或者向外拉动大注射器活塞使之移动一段距离，再松开小注射器活塞，观察小注射器活塞位置变化情况，能发现什么变化规律?
实验发现：注射器内空气柱的体积越小，压强越大，其体积越大，压强就越小。那么，一定质量的气体温度不变时，其压强与体积是否成反比关系呢？
猜想：一定质量的气体温度不变的情况下，体积与压强成反比。
实验探究：一定质量的气体温度不变的情况下，体积与压强之间的关系
一定质量的气体，温度不变时，体积与压强成反比。
是否验证：压强与体积成反比关系？
能不能进行适当的数学变换使之呈现最简单的直线关系呢？
验证猜想得出结论：压强与体积倒数成正比关系，即压强与体积成反比关系
实验表明，一定质量的气体，在温度不变的情况下，其压强和体积成反比
——玻意耳-马略特定律
1.内容：实验表明，一定质量的气体，在温度不变的情况下，其压强与体积成反比。
p=C/V 或 p1V1=p2V2
气体的质量不变、温度不变
四、气体压强的计算方法
例题1、下列各装置均处于静止状态，若已知大气压强为p0,重力加速度为g，气缸中活塞质量为m，液体的密度为ρ，求各封闭气体的压强。
例题1、下列各装置均处于静止状态，若已知大气压强为p0,重力加速度为g，气缸中活塞质量为m，气缸的横截面积为S，液体的密度为ρ，求各封闭气体的压强。
解：设气缸中气体的压强为p
根据活塞处于平衡状态，对活塞进行受力分析如图，列出平衡方程：
（1）力平衡法求气体压强
得:p=p0+mg/S
例题1、下列各装置均处于静止状态，若已知打气压强为p0,重力加速度为g，气缸中活塞质量为m，液体的密度为ρ，求各封闭气体的压强。
设玻璃管的横截面积为S，封闭气体压强为p.
对液体：m=ρV ，V=Sh
对左边液面：pA+ph=p1
对右边液面：p0=p2
选择一合适的液面，如图所示
左右两边为同一液面深度p1=p2
联立方程：pA+ph=p0
方程：pA+ph=p0
（2）等压面法求气体的压强 适用于在底部连通的容器中气体压强的计算
同种液体同一液面深度压强相等
封闭气体气体压强的计算方法总结
（1）求气缸中活塞封闭的气体压强：力平衡法
1.适用于玻璃直管中封闭的气体
2.适用于底部连通的容器中封闭的气体
（2）玻璃管中液柱封闭的气体压强：等压面法
p1S=p0S+mg
特点：同种液体同一液面深度压强相等
例题2．导热性良好的圆柱形气缸内，面积为S＝6×10－4m2，质量为m=2kg的活塞封闭了一定质量的理想气体，处在温度恒定，大气压强为p0＝1.0×105Pa的环境中。如图甲，气缸开口向上放置时，活塞距缸底的高度为h1。重力加速度g取10 m／s2。不计活塞与气缸内壁的摩擦。先将气缸缓慢倒转，重新达到平衡后（如图乙），求活塞距缸底的距离h2。
例题2．导热性良好的圆柱形气缸内，面积为S＝6×10－4m2，质量为m=2kg的活塞封闭了一定质量的理想气体，处在温度恒定，大气压强为p0＝1.0×105Pa的环境中。如图甲，气缸开口向上放置时，活塞静止时距缸底的高度为h1=10cm。重力加速度g取10 m／s2。不计活塞与气缸内壁的摩擦。先将气缸缓慢倒转，重新达到平衡后（如图乙），求活塞距缸底的距离h2。
气体初态：活塞静止列平衡方程 p1S=p0S+mg
气体末态：活塞重新平衡有 p0S=p2S+mg
五、玻意耳定律的应用一
由玻意耳定律得：p1V1=p2V2
V1=Sh1 ；
得：p1=p0+mg/S
得 p2=p0-mg/S
总结应用玻意耳定律解题思路：
1、明确研究对象（一定质量的气体）
2、确定气体初末状态参量
3、根据玻意耳定律列方程
玻意耳定律实际应用（教材第22页例题）
例题3：人们使用气压式保温瓶时只需要按压保温瓶顶端，即可将水从瓶中压出。如图所示是气压式保温瓶结构图，请分析下列问题。（1）保温瓶中的水越少，需要按压瓶盖的次数越多，才能将水从瓶中压出，请分析其原因
解：设瓶内压强为p,外界大气压强为p0要使水压出则压强满足：p0+ρgh=p
水越少，h越大，压出水所需要的压强就越大
同时，保温瓶内水上方的空气体积越大，每次从气室中压入空气相对体积的比例就越少，故所需要的次数就越多
例题3：人们使用气压式保温瓶时只需要按压保温瓶顶端，即可将水从瓶中压出。如图所示是气压式保温瓶结构图，请分析下列问题。（2）已知保温瓶中水的占比，估测出水所需要的按压次数，需用到什么实验定律？若满足该气体定律的适用条件，应怎样选择研究对象？
解：气室体积远小于瓶内水上方的空气体积，气体被压缩时瓶内温度变化很小，近似看作温度不变，所以需要用到玻意耳定律
玻意耳定律条件：质量不变、温度恒定
瓶内气体质量增大不满足质量不变的条件
将压入瓶中的空气和瓶内原空气看成一个整体，为研究对象
例题3：人们使用气压式保温瓶时只需要按压保温瓶顶端，即可将水从瓶中压出。如图所示是气压式保温瓶结构图，请分析下列问题。（3）若保温瓶中只有半桶水时，希望压两次就能出水，则还需要满足什么条件？
如图，设保温瓶的体积为V1,瓶盖下方气室体积为V2，出水口到瓶内水平的高度为h，水密度ρ，大气压强p0
初态：p=p0 , V =2V2+V1/2
初态：p´=p0+ρgh , V´ =V1/2
据玻意耳定律得：pV=p´V´
解得：V1:V2=4p0:ρgh
1.内容：气体在温度不变的情况下发生状态变化的过程，称为等温过程。
2.等温图像(p-V图 或 p-1/V图)
如下图是一定质量的某种气体在不同温度下的几条等温线，哪条等温线对应的温度最高？哪一条对应的温度最低？
P-V线离原点越远，温度越高
P-1/V线斜率越大，温度越高
pV=C，C是由气体的质量、种类、和温度决定的常数，同种等质量的气体，温度越高，C越大
思考：如何判断不同等温线温度的高低？
适用条件：①气体质量不变 ②温度不变
公式：p=C/V（或p1V1=p2V2）
玻璃管封闭气体：等压面法
思考1：造成实验误差的原因？如何减少误差？
装置是否密封，温度是否保持不变；体积是否测量准确
橡胶管及传感器中存在少量的气体，影响体积的测量。 橡胶管尽量短一些，注射器尽量选体积大一些。
1.如图所示为一定质量的某种气体在p−V图中的等温变化图线，A、B 是等温线上的两点，△OAD和△OBC的面积分别为S1和S2，则（　　）
A.S1S2C.S1=S2 D.S1与S2大小关系无法确定
解析：三角形面积为S=pV/2等温曲线，根据玻意耳定律：pV=C由于C是常数，温度T保持不变，则pV相等，两三角形的面积相等，即S1=S2 故选C
2．如图所示为两端开口的U型直管，右侧直管中有一部分空气被一段水银柱与外界隔开，若在右侧直管中再注入一些水银，则平衡后（外界温度恒定）（　　）A．两侧水银面A、B高度差h减小B．两侧水银面A、B高度差h增大C．两侧水银面A、B高度差h不变D．右侧封闭气柱体积变大
设大气压为p0，由图知，右侧封闭气体压强p=p0+ph1左侧玻璃管分析，如图根据压强关系p=p0+ph向右管内注入一些水银，h1变大，则p1变大，可知，高度差h变大，气体温度不变，压强变大，由玻意耳定律pV=C可知，气体体积减小，故B正确。