高中物理2 气体的等温变化学案

气体的等温变化

【学习目标】

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。

【学习重点】

1．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。

2．理解气体等温变化图象的物理意义。

【学习难点】

理解气体等温变化图象的物理意义。

【学习过程】

一、知识储备

1．研究气体的性质，用__________、__________、__________三个物理量描述气体的状态。描述气体状态的这三个物理量叫做气体的____________________。

2．温度：温度是表示物体____________________的物理量，从分子运动论的观点看，温度标志着物体内部____________________的剧烈程度。

在国际单位制中，用热力学温标表示的温度，叫做__________温度。用符号____表示，它的单位是__________，简称__________，符号是__________。

热力学温度与摄氏温度的数量关系是：T=__________。

3．体积：气体的体积是指气体____________________。在国际单位制中，其单位是__________，符号__________。

体积的单位还有升（L）、毫升（mL）；1L=__________m3，1mL=__________m3。

4．压强：__________________________________________________叫做气体的压强，用__________表示。在国际单位制中，压强的单位是__________，符号__________。

气体压强常用的单位还有标准大气压（atm）和毫米汞柱（mmHg），1atm=__________Pa=__________mmHg。

5．气体状态和状态参量的关系：对于一定质量的气体，如果温度、体积、压强这三个量____________________，我们就说气体处于一定的状态中。如果三个参量中有两个参量发生改变，或者三个参量都发生了变化，我们就说气体的状态发生了改变，只有一个参量发生改变而其它参量不变的情况是____________________发生的。

二、新课教学

（一）探究气体等温变化的规律

1．思考一下几个问题：

①研究哪部分气体？

②怎样保证气体温度不变？

③空气柱的压强怎么读出？

④空气柱的体积怎样表示？

⑤怎样处理读取的数据？

实验：气体的等温变化

2．实验数据的采集与分析

绘制图象

实验结论：__________________________________________________。

（二）玻意耳定律

1．文字表述：____________________________________________________________。

2．公式表述：____________________或____________________。

3．图象表述：

4．图象意义

（1）物理意义：反映_______________随________________的变化关系，图线表示_____________________。

（2）点的意义：图线上每一个点表示某一“__________”。

（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。

5．适用条件：压强________________、温度_________________的各种气体。

例题1：一定质量气体的体积是20L时，压强为1×105Pa。当气体的体积减小到16L时，压强为多大？设气体的温度保持不变。

答案：1.25×105Pa

总结：

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；

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。

【深入学习】

气体等温变化图象

一定质量气体等温变化图象是双曲线，它描述的是温度不变时的关系，称为等温线。

（1）等温线是双曲线的一支。

（2）温度越高，其等温线离原点越________。

【练习巩固】

1．对于一定质量的气体，下列过程可能发生的是（    ）

A．气体的温度变化，但压强、体积保持不变

B．气体的温度、压强保持不变，而体积发生变化

C．气体的温度保持不变，而压强、体积发生变化

D．气体的温度、压强、体积都发生变化

答案：CD

2．一定质量的气体在温度保持不变时，压强增大到原来的4倍，则气体的体积变为原来的（    ）

A．4倍    B．2倍    C．1/2    D．1/4

答案：D

3．某容器的容积是10L，里面所盛气体的压强为2.0×106PA．如果温度保持不变，把这些气体装入另一个容器里，气体的压强变为1.0×105Pa，则此容器的容积是多大？

答案：200L

4．如图所示，三个完全相同的试管内分别由长度相同的水银柱封闭着一定质量的气体，已知大气压为p0，试管的横截面积为S，管内水银柱的质量为m。当三支试管及水银均静止时，管内气体的压强分别为多少？

【答案】p0     p0+     p0-

5．用DIS研究一定质量气体在温度不变时，压强与体积关系的实验装置如图甲所示，实验步骤如下：

①把注射器活塞移至注射器中间位置，将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机逐一连接。

②移动活塞，记录注射器的刻度值V，同时记录对应的由计算机显示的气体压强值p。

③用图象处理实验数据。

（1）为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是__________________。

（2）为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是__________________和_____________________。

答案：（1）用润滑油涂抹活塞。

（2）慢慢抽动活塞，不能用手握住注射器封闭气体的部分。