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1、第二章 固体、液 体 和 气 体学案7气体实验定律()1.探探究究气气体体等等温温变变化化的的规规律律，了了解解玻玻意意耳耳定定律律的的内内容容、表表达式及适用条件达式及适用条件.2.会运用玻意耳定律解决实际问题会运用玻意耳定律解决实际问题.3.理解等温变化的理解等温变化的pV图象图象.u学习目标定位学习目标定位知识储备区知识链接知识链接1.温度温度 压强压强 体积体积 2.控制变量控制变量新知呈现新知呈现一、一、1.压强压强 体积体积 温度温度 2.注射器注射器 空气柱空气柱 刻度尺刻度尺 压强压强p体积的体积的倒数倒数 过过原点原点 体积的体积的倒数倒数 反比反比知识储备区新知呈现新知呈现
2、二、二、1.温度温度 反比反比 2.p1V1p2V2 3.质量质量 温度温度三、三、1.(1)pV (2)双曲线双曲线 等温等温 2.状态状态 状态参量状态参量学习探究区一、一、玻意耳定律玻意耳定律 二、气体等温变化的二、气体等温变化的图象图象 一、玻意耳定律 u要点提炼要点提炼1.成立条件成立条件玻意耳定律玻意耳定律p1V1p2V2是实验定律是实验定律.只有在气体质量一定只有在气体质量一定、不变不变的条件下才成立的条件下才成立.2.常量的意义常量的意义p1V1p2V2常量常量C该该常常量量C与与气气体体的的种种类类、质质量量、温温度度有有关关，对对一一定定质质量量的的气气体，温度越高，该常量
3、体，温度越高，该常量C越越 (填填“大大”或或“小小”).温度温度大大3.利用玻意耳定律解题的基本思路利用玻意耳定律解题的基本思路(1)明明确确研研究究对对象象，根根据据题题意意确确定定所所研研究究的的是是哪哪部部分分封封闭闭气气体体，注意其质量注意其质量和和 应应不变不变.(2)明确状态参量，找准所研究气体初、末状态的明确状态参量，找准所研究气体初、末状态的p、V值值.(3)根据玻意耳定律列方程求解根据玻意耳定律列方程求解.注意：用注意：用p1V1p2V2解题时只要同一物理量使用同一单位即可解题时只要同一物理量使用同一单位即可，(填填“一定一定”或或“不必不必”)转化成国际单位制中的单位转化
4、成国际单位制中的单位.温度温度不必不必打打气气筒筒打打气气过过程程中中，容容器器中中气气体体的的质质量量发发生生了了变变化化，玻玻意意耳耳定律还成立吗？定律还成立吗？答答案案分分析析时时可可以以巧巧妙妙地地选选择择研研究究对对象象，一一般般选选择择把把容容器器内内原原有有气气体体和和即即将将打打入入的的气气体体看看成成一一个个整整体体作作为为研研究究对对象象，就就可以把充气过程的气体变质量问题转化为定质量问题可以把充气过程的气体变质量问题转化为定质量问题.返回返回u延伸思考延伸思考二、气体等温变化的图象 由由玻玻意意耳耳定定律律可可知知，一一定定质质量量的的气气体体在在温温度度保保持持不不变变
5、时，压强和体积的关系为时，压强和体积的关系为p ，由数学知识知由数学知识知pV图象图象是什么曲线？是什么曲线？答案答案pV图象是双曲线中的一支图象是双曲线中的一支.u问题设计问题设计1.pV图象：一定质量的气体，其图象：一定质量的气体，其pV图象图象(等等温温线线)是双曲线的一支，曲线上的每一个点均是双曲线的一支，曲线上的每一个点均表表示示气体在该温度下的一个状态，曲线上的气体在该温度下的一个状态，曲线上的一段一段表示表示等温变化的一个过程等温变化的一个过程.而且同一条等温线而且同一条等温线上上每个每个点对应的点对应的p、V坐标的乘积是相等的坐标的乘积是相等的.一定一定质质量量的的气气体体在在
6、不不同同温温度度下下的的等等温温线线是是不不同同的的双双曲曲线线，且且pV乘乘积积越越大，温度大，温度就就 ，图图2中中T2T1.u要点提炼要点提炼越高越高图图22.p 图象图象：一定质量气体的等温变化过程：一定质量气体的等温变化过程，也也可以用可以用p 图象图象来表示，如图来表示，如图3所示所示.等温等温线是线是通过原点的倾斜直线，由于气体的通过原点的倾斜直线，由于气体的体积体积不能不能无穷大，所以靠近原点附近处等温线无穷大，所以靠近原点附近处等温线应用应用 表表示示，该该直直线线的的斜斜率率k ，故故斜斜率率越越大大，温温度度 ，图图中中T2 T1.图图3虚线虚线pV越高越高在在p 图图象
7、象中中，图图线线是是一一条条过过原原点点的的直直线线，图图线线在在原原点点及及原原点点附近表示的气体的体积和压强有实际意义吗？附近表示的气体的体积和压强有实际意义吗？答答案案原原点点表表示示气气体体的的体体积积无无穷穷大大，气气体体的的压压强强为为零零，所所以以图图线线在在原原点点及及原原点点附附近近没没有有实实际际意意义义，故故画画p 图图象象时时，图图线线在在原点及原点附近要画成虚线原点及原点附近要画成虚线.返回返回u延伸思考延伸思考一、玻意耳定律的一、玻意耳定律的应用应用 典例精析例例1 如图如图4所示，一粗细均匀、导热良好、所示，一粗细均匀、导热良好、装有装有适量适量水银的水银的U形管
8、竖直放置，右端与大气相通，形管竖直放置，右端与大气相通，左左端封闭端封闭长长l120 cm气柱，两管中水银面等高气柱，两管中水银面等高.现现将将右端与一右端与一低压舱低压舱(未画出未画出)接通，稳定后右管水银接通，稳定后右管水银面面高高出左出左管水银管水银面面h10 cm.环境温度不变，环境温度不变，大气压大气压强强p075 cmHg，求稳定后低压舱内的压强，求稳定后低压舱内的压强(用用“cmHg”作单位作单位).图图4解解析析设设U形形管管横横截截面面积积为为S，则则初初始始状状态态左左端端封封闭闭气气柱柱体体积积可可记记为为V1l1S，由由两两管管中中水水银银面面等等高高，可可知知初初始始
9、状状态态其其压压强强为为p0.当当右右管管水水银银面面高高出出左左管管10 cm时时，左左管管水水银银面面下下降降5 cm，气气柱柱长长度度增增加加5 cm，此此时时气气柱柱体体积积可可记记为为V2(l15 cm)S，右右管管低低压压舱舱内内的的压压强强记记为为p，则则左左管管气气柱柱压压强强p2p10 cmHg，根根据据玻玻意意耳耳定律得：定律得：p0V1p2V2即即p0l1S(p10 cmHg)(l15 cm)S代入数据，解得：代入数据，解得：p50 cmHg.答案答案50 cmHg例例2(双选双选)如图如图5为某同学设计的喷水装置为某同学设计的喷水装置，内部内部装有装有2 L水，上部密封
10、水，上部密封1 atm的空气的空气0.5 L，保持保持阀门关闭，再充入阀门关闭，再充入1 atm的空气的空气0.1 L，设设在在所有过程中空气可看作理想气体，且所有过程中空气可看作理想气体，且温度温度不变不变，下列说法正确的有，下列说法正确的有()A.充气后，密封气体压强增加充气后，密封气体压强增加B.充气后，密封气体的分子平均动能增加充气后，密封气体的分子平均动能增加C.打开阀门后，密封气体对外界做正功打开阀门后，密封气体对外界做正功D.打开阀门后，不再充气也能把水喷打开阀门后，不再充气也能把水喷光光图图5解解析析充充气气后后气气体体的的体体积积没没有有变变化化，但但是是单单位位体体积积内内
11、含含有有的的分分子增多，温度没有变化，但压强会增大，选项子增多，温度没有变化，但压强会增大，选项A正确正确；由由于于温温度度是是系系统统分分子子平平均均动动能能的的量量度度，所所以以温温度度不不变变，分分子子平平均动能也不变，选项均动能也不变，选项B错误错误；打打开开阀阀门门后后，气气体体将将推推动动水水流流出出，气气体体的的体体积积膨膨胀胀，对对外外做做功功，选项选项C正确正确；随随水水流流出出，内内部部气气体体体体积积增增大大，若若水水全全部部流流出出，根根据据玻玻意意耳耳定定律律p1V1p2V2，得得p2 atm0.24 atm，小小于于外外部部气气压，故水不会全部流出，选项压，故水不会
12、全部流出，选项D错误错误.答案答案AC例例3(单选单选)如图如图6所示，是一定质量的某种所示，是一定质量的某种气气 体体状态变化的状态变化的pV图象，气体由状态图象，气体由状态A变化变化到到状态状态B的过程中，气体分子平均速率的变化的过程中，气体分子平均速率的变化情情况况是是()A.一直保持一直保持不变不变B.一直增大一直增大C.先减小后先减小后增大增大D.先增大后先增大后减小减小典例精析二、气体等温变化的二、气体等温变化的图象图象 图图6解析解析由题图可知，由题图可知，pAVApBVB，所以，所以A、B两两状态的温度相等，在同一等温线上状态的温度相等，在同一等温线上.由于由于离离原点原点越远
13、的等温线温度越高，如图所示，越远的等温线温度越高，如图所示，所所以以从从状状态态A到到状状态态B，气气体体温温度度应应先先升升高高后后降降低低，分分子子平平均均速率先增大后减小速率先增大后减小.答案答案D针对训练针对训练(单选单选)如图如图7所示，一定所示，一定质量的质量的气体气体经历由状态经历由状态A到状态到状态B再到状态再到状态C的过的过程，程，A、C两点在同一条双曲线上两点在同一条双曲线上，则，则此此变变化化过程中过程中()A.从从A到到B的过程温度降低的过程温度降低B.从从B到到C的过程温度升高的过程温度升高C.从从A到到C的过程温度先升高再降低的过程温度先升高再降低D.从从A到到C的
14、过程温度先降低再的过程温度先降低再升高升高图图7解解析析A、C两两点点在在同同一一条条双双曲曲线线上上，故故TATC；可可作作出出过过B点点的的等等温温线线与与过过A、C两两点点的的等等温温线线进进行行比比较较，得得B点点温温度度高高；故故从从A到到B到到C过过程程温温度度先先升升高高后后降降低低，C项正确项正确.答案答案C返回返回课堂要点小结 气体气体实验实验定律定律()返回返回自我检测区12341.(玻意耳定律玻意耳定律)(单选单选)如图如图8所示，两端开口的所示，两端开口的均匀玻均匀玻璃璃管竖直插入水银槽中，管中有一段用水银柱管竖直插入水银槽中，管中有一段用水银柱h1封封闭闭的一定质量的
15、气体，这时管下端开口处内、的一定质量的气体，这时管下端开口处内、外水外水银银面高度差为面高度差为h2，若保持环境温度不变，当外界，若保持环境温度不变，当外界压压强强增大时，下列分析正确的是增大时，下列分析正确的是()A.h2变长变长 B.h2变短变短C.h1上升上升 D.h1下降下降1234图图8解解析析被被封封闭闭气气体体的的压压强强pp0ph1p0ph2，故故h1h2.随随着着大大气气压压强强的的增增大大，被被封封闭闭气气体体压压强强也也增增大大，由由玻玻意意耳耳定定律律知知气气体体的的体体积积减减小小，气气柱柱长长度度变变短短，但但h1、h2长长度度不不变变，故故h1下下降降，D项正确项
16、正确.答案答案D12342.(玻玻意意耳耳定定律律)(单单选选)空空气气压压缩缩机机的的储储气气罐罐中中储储有有1.0 atm的的空空气气6.0 L，现现再再充充入入1.0 atm的的空空气气9.0 L.设设充充气气过过程程为为等等温温过过程程，则则充气后储气罐中气体压强为充气后储气罐中气体压强为()A.2.5 atm B.2.0 atmC.1.5 atm D.1.0 atm解析解析初状态：初状态：p11.0 atm，V1(6.09.0)L15.0 L末状态：末状态：p2，V26.0 L根根据据玻玻意意耳耳定定律律p1V1p2V2得得p2 ，代代入入数数据据得得p22.5 atm，故故A项正确
17、，项正确，B、C、D项均错项均错.1234A3.(等温线等温线)(单选单选)如图如图9所示，所示，DABC表示表示一定质量的某种气体状态变化的一个过程，则一定质量的某种气体状态变化的一个过程，则下列说法正确的是下列说法正确的是()A.DA是一个等温过程是一个等温过程B.AB是一个等温过程是一个等温过程C.A与与B的状态参量相同的状态参量相同D.BC体积减小，压强减小，温度不变体积减小，压强减小，温度不变1234图图91234解析解析DA是一个等温过程，是一个等温过程，A对对；A、B两两状状态态温温度度不不同同，AB的的过过程程中中 不不变变，则则体体积积V不不变，此过程中气体的压强、温度会发生
18、变化，变，此过程中气体的压强、温度会发生变化，B、C错错；BC是一个等温过程，是一个等温过程，V增大，增大，p减小，减小，D错错.答案答案A4.(玻意耳定律玻意耳定律)如图如图10所示，喷雾器内有所示，喷雾器内有10 L水水，上部上部封闭有封闭有1 atm的空气的空气2 L.关闭喷雾阀门，关闭喷雾阀门，用打用打气筒气筒向喷雾器内再充入向喷雾器内再充入1 atm的空气的空气3 L(设外界设外界环环境境温度一定，空气可看做理想气体温度一定，空气可看做理想气体).当水面当水面上方上方气体气体温度与外界温度相等时，求气体压强温度与外界温度相等时，求气体压强.1234图图101234解解析析设设气气体体初初态态压压强强为为p1，体体积积为为V1；末末态态压压强强为为p2，体体积积为为V2，由玻意耳定律得，由玻意耳定律得p1V1p2V2 而而p11 atmV12 L3 L5 L，V22 L代入代入式得，式得，p22.5 atm.答案答案2.5 atm