高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册第二章 气体、固体和液体2 气体的等温变化学案设计

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册第二章 气体、固体和液体2 气体的等温变化学案设计，共6页。

一、实验：探究气体等温变化的规律
1．实验目的：探究一定质量的气体，在温度不变的条件下，其________与________变化时的关系。
2．研究对象(系统)：注射器内被封闭的____________________。
3．实验思路：在保证密闭注射器中气体的________和________不变的条件下，通过改变密闭注射器中气体的体积，由压力表读出对应气体的压强值，进而研究在恒温条件下气体的压强与体积的关系。
4．实验器材：带铁夹的铁架台、____________、柱塞(与压力表密封连接)、压力表、______、刻度尺。
5．物理量的测量
(1)密封气体：用橡胶套在玻璃管中密封一定质量的气体(气体的体积大约是玻璃管容积的一半)。
(2)安装固定：将压力表和玻璃管按如图方式固定在铁架台上。
(3)记录压强p，测量体积V
①空气柱的压强p可以从仪器上方的指针读出；
②空气柱的长度l可以在玻璃管两侧的刻度尺上读出，空气柱的长度l与横截面积S的乘积就是它的体积V；
③用手把柱塞向下压或向上拉，读出体积与压强的几组数据填入表格。
6.数据分析：
(1)作p－V图像
以压强p为纵坐标，以体积V为横坐标，用采集的各组数据在坐标纸上描点，绘出等温曲线，如图所示。观察p－V图像的特点看能否得出p、V的定量关系。
(2)作p－eq \f(1,V)图像
以压强p为纵坐标，以eq \f(1,V)为横坐标，在坐标纸上描点。如果p－eq \f(1,V)图像中的各点位于过原点的同一条直线上(如图)，就说明压强p跟eq \f(1,V)成正比，即压强与体积成反比。如果不在同一条直线上，我们再尝试其他关系。
(3)实验结论：一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强跟体积的倒数成______，即压强与体积成________。
7．实验注意事项
(1)改变气体体积时，要缓慢进行，等稳定后再读出气体压强，以防止气体体积变化太快，气体的温度发生变化。
(2)实验过程中，不要用手接触注射器的玻璃管，以防止玻璃管从手上吸收热量，引起内部气体温度变化。
(3)实验中应保持气体的质量不变，故实验前应在柱塞上涂好润滑油，以免漏气。
(4)在这个实验中，由于气体体积与长度成正比，因此研究气体的体积与压强的关系时，不需要测量空气柱的横截面积。
实验过程中，如何实现气体的等温条件？
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例1 (2022·济宁市高二月考)某实验小组用如图所示装置探究气体做等温变化的规律。已知压力表通过细管与注射器内的空气柱相连，细管隐藏在柱塞内部(未在图中标明)。从压力表上读取空气柱的压强，从注射器旁的刻度尺上读取空气柱的长度。
(1)实验时，为判断气体压强与体积的关系，________(选填“需要”或“不需要”)测出空气柱的横截面积；
(2)关于该实验，下列说法正确的是___________________。
A．为避免漏气，可在柱塞上涂抹适量润滑油
B．实验中应快速推拉柱塞，以免气体进入或漏出注射器
C．为方便推拉柱塞，应用手握紧注射器再推拉柱塞
D．柱塞移至某位置时，应快速记录此时注射器内气柱的长度和压力表的压强值
例2 在利用特制的注射器做“探究气体等温变化的规律”实验中，某小组同学通过压力连杆上拉或下压柱塞得到了如下表四组实验数据。如图甲是压力表记录第2组数
据时的状态。通过记录对应的四个封闭气柱的长度L(单位：cm)算出体积，已知封闭气柱的横截面积S＝2 cm2，且V＝LS，若测第3组数据时，读出空气柱的长度为2.0 cm。
(1)完善下表：
(2)根据上表数据在图乙所示坐标系中作p－eq \f(1,V)图像。
由图像可得实验结论：质量一定的某种气体，__________________________________________
_______________________________________________________________________________。
二、玻意耳定律及其简单应用
1．内容：一定质量的某种气体，在________不变的情况下，压强p与体积V成________。
2．公式：pV＝C(式中C是常量)或________________________。
3．条件：气体的________一定，________不变。
1.如图所示，在一个恒温池中，一串串气泡由池底慢慢升到水面，有趣的是气泡在上升过程中，体积逐渐变大，到水面时就会破裂。问：
(1)上升过程中，气泡内气体的压强如何改变？
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(2)气泡在上升过程中体积为何会变大？
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2．一定质量的气体温度升高时，pV＝C中的C的数值是怎样变化的？为什么？(从气体压强的微观解释角度分析)
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(1)一定质量的气体，在温度不变时，压强跟体积成反比。( )
(2)对于温度不同、质量不同、种类不同的气体，C值是相同的。( )
(3)一定质量的某种气体等温变化的p－V图像是通过原点的倾斜直线。( )
例3 如图所示，某种自动洗衣机进水时，与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气，通过压力传感器感知管中的空气压力，从而控制进水量。设温度不变，洗衣缸内水位升高，则细管中被封闭的空气( )
A．体积不变，压强变小
B．体积变小，压强变大
C．体积不变，压强变大
D．体积变小，压强变小
例4 (2022·运城市高二月考)水中的一个气泡从距离水面30 m处上升到距离水面10 m处时，它的体积约变为原来体积的(气泡上升过程中温度不变，大气压强p0＝1×105 Pa，水的密度为103 kg/m3，g取10 m/s2)( )
A．4倍 B．3倍 C．2倍 D．2.5倍
例5 人们常常用充气泵为鱼缸内的水补充氧气。如图为充气泵气室的工作原理图。设大气压强为p0，气室内气体的压强为p，气室通过阀门K1、K2与空气导管相连接，温度保持不变。则下列说法正确的是( )
A．向上拉橡皮膜时，p>p0，K1关闭，K2开通
B．向上拉橡皮膜时，pC．向下压橡皮膜时，p>p0，K1关闭，K2开通
D．向下压橡皮膜时，p1
2
3
4
5
6
压强(p)
空气柱长度(l)
体积(V)
体积的倒数(eq \f(1,V))
次数
1
2
3
4
压强p(×105 Pa)
0.8
1.6
1.9
体积V(cm3)
8
6.4
3.4
体积倒数eq \f(1,V)(cm－3)
0.125
0.156
0.294