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1、课前自主学案课前自主学案一、描述气体状态的状态参量一、描述气体状态的状态参量1在在物物理理学学中中，可可以以用用温温度度T、体体积积V、_来来描描述述一一定定质质量量气气体体的的宏宏观观状状态态，这这三三个个物物理理量量叫叫做气体的状态参量做气体的状态参量2在在国国际际单单位位制制中中，用用热热力力学学温温标标表表示示的的温温度度，叫叫做做_温温度度用用符符号号T表表示示，它它的的单单位位是是_，简简称称_，符符号号是是_.它它与与摄摄氏氏温温度度的的关系是关系是T _.压强压强p热力学热力学开尔文开尔文开开Kt273.15第1页/共38页3体体积积：气气体体的的体体积积是是指指气气体体分分子
2、子能能达达到到的的空空间间在在国国际际单单位位制制中中，其其单单位位是是_，符符号号m3.体体积积的的单单位位还还有有升升(L)、毫毫升升(mL).1 L103m3,1 mL106m3.4压压强强：气气体体作作用用在在器器壁壁单单位位面面积积上上的的压压力力叫叫_在在国国际际单单位位制制中中，压压强强的的单单位位是是帕帕，符符号号Pa.1 Pa1 N/m2，常常用用的的单单位位还还有有标标准准大大气气压压(atm)，1 atm1.01105 Pa76 cmHg.立方米立方米压强压强第2页/共38页二、怎样研究气体的状态变化二、怎样研究气体的状态变化一一定定质质量量的的理理想想气气体体，如如果果
3、其其状状态态参参量量中中有有两两个个或或者者三三个个发发生生了了变变化化，我我们们就就说说气气体体的的状状态态发发生生了了变变化化，只只有有一一个个参参量量发发生生变变化化而而其其他他参参量量不不变变的的情情形形是不会发生的是不会发生的1在在物物理理学学上上，忽忽略略分分子子本本身身体体积积和和分分子子间间_的气体叫做理想气体的气体叫做理想气体实实验验指指出出，当当温温度度_，压压强强_时时，所所有有的气体都可以看做理想气体的气体都可以看做理想气体相互相互作用作用不太低不太低不太大不太大第3页/共38页2在在研研究究气气体体的的状状态态变变化化时时，我我们们采采用用了了_法法，即即先先保保持持
4、一一个个参参量量不不变变，研研究究其其他他两两个个参参量量之之间间的关系，进而确定三个参量的变化规律的关系，进而确定三个参量的变化规律3使使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的的情情况况下下发发生生的的状状态态变变化化过过程程，叫叫做做_过过程程，相相应应地地，还还有有等等容过程和等压过程容过程和等压过程控制变量控制变量等温等温第4页/共38页三、探究气体等温变化规律三、探究气体等温变化规律1实实验验装装置置如如图图211所所示示以以厚厚壁壁玻玻璃璃管管内内一一定定质质量量的的空空气气作作为为研研究究对对象象通通过过脚脚踏踏泵泵对对管管内内的的空空气气施施加加不不同同的的
5、压压强强，使使管管内内空空气气的的_发发生生相相应应的的变变化化然然后后在在_和和_上上读读出气体的压强和相应的体积出气体的压强和相应的体积体积体积压强计压强计刻度尺刻度尺第5页/共38页图图211第6页/共38页一定质量一定质量p1V1p2V2反比反比第7页/共38页四、玻意耳定律的微观解释四、玻意耳定律的微观解释一一定定质质量量的的气气体体，温温度度保保持持不不变变时时，分分子子的的平平均均动动能能是是_的的，压压强强的的大大小小完完全全由由_决决定定当当体体积积减减小小为为原原来来的的一一半半时时，分分子子密密度度增增大大为为原原来来的的2倍倍，因因此此压压强强也也_为为原原来来的的2倍
6、倍，即即气气体体的的压压强强与与体体积积的的乘乘积积_，或或者者说说气气体体的的压压强强与与体体积成反比积成反比一定一定分子密度分子密度增大增大不变不变第8页/共38页思考感悟思考感悟在在研研究究气气体体的的等等温温变变化化规规律律时时，压压强强增增大大，体体积积减减小，气体的内能如何变化？小，气体的内能如何变化？提提示示：内内能能不不变变理理想想气气体体不不考考虑虑分分子子势势能能，故故内内能由气体温度体现能由气体温度体现第9页/共38页核心要点突破核心要点突破一、气体压强的计算一、气体压强的计算1静止或匀速运动系统中压强的计算方法静止或匀速运动系统中压强的计算方法图图212第10页/共38
7、页(1)参参考考液液片片法法：选选取取假假想想的的液液体体薄薄片片(自自身身重重力力不不计计)为为研研究究对对象象，分分析析液液片片两两侧侧受受力力情情况况，建建立立平平衡衡方方程程消消去去面面积积，得得到到液液片片两两侧侧压压强强相相等等进进而而求得气体压强求得气体压强例例如如，图图212中中粗粗细细均均匀匀的的U形形管管中中封封闭闭了了一一定定质质量量的的气气体体A，在在其其最最低低处处取取一一液液片片B，由由其其两两侧受力平衡可知侧受力平衡可知(pAph0)S(p0phph0)S.即即pAp0ph.第11页/共38页(2)力力平平衡衡法法：选选与与封封闭闭气气体体接接触触的的液液柱柱(或
8、或活活塞塞、汽汽缸缸)为为研研究究对对象象进进行行受受力力分分析析，由由F合合0列列式式求求气体压强气体压强(3)连连通通器器原原理理：在在连连通通器器中中，同同一一种种液液体体(中中间间液液体体不不间间断断)的的同同一一水水平平液液面面上上的的压压强强相相等等，如如图图212中同一液面中同一液面C、D处压强相等处压强相等pAp0ph.第12页/共38页2容器加速运动时封闭气体压强的计算容器加速运动时封闭气体压强的计算当当容容器器加加速速运运动动时时，通通常常选选与与气气体体相相关关联联的的液液柱柱、汽汽缸缸或或活活塞塞为为研研究究对对象象进进行行受受力力分分析析，然然后后由由牛牛顿顿第第二二
9、定律列方程，求出封闭的压强定律列方程，求出封闭的压强如如图图213所所示示,当当竖竖直直放放置置的的玻玻璃璃管管向向上上加加速速时时，对液柱有：对液柱有：图图213第13页/共38页第14页/共38页即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)1.如如图图214所所示示，一一个个横横截截面面积积为为S的的圆圆筒筒形形容容器器竖竖直直放放置置，金金属属圆圆板板的的上上表表面面是是水水平平的的，下下表表面面是是倾倾斜斜的的，下下表表面面与与水水平平面面的的夹夹角角为为，圆圆板板的的质质量量为为M，不不计计圆圆板板与与容容器器内内壁壁的的摩摩擦擦若若大大气气压压强强为为p0,则被圆板封闭
10、在容器中的气体压强等于则被圆板封闭在容器中的气体压强等于()图图214第15页/共38页第16页/共38页第17页/共38页二、玻意耳定律的理解及应用二、玻意耳定律的理解及应用1成成立立条条件件：玻玻意意耳耳定定律律p1V1p2V2是是实实验验定定律律，只有在气体质量一定、温度不变的条件下才成立只有在气体质量一定、温度不变的条件下才成立2恒量的定义：恒量的定义：p1V1p2V2C(恒量恒量)该该恒恒量量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，对对一一定定质量的气体，温度越高，该恒量质量的气体，温度越高，该恒量C越大越大第18页/共38页3两种等温变化图像的比较两种等温变化图像的
11、比较第19页/共38页第20页/共38页第21页/共38页4.应用玻意耳定律解题的一般步骤应用玻意耳定律解题的一般步骤(1)确定研究对象，并判断是否满足玻意耳定律的条确定研究对象，并判断是否满足玻意耳定律的条件件(2)确定始、末状态及状态参量确定始、末状态及状态参量(p1、V1、p2、V2)(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(注意统一单位注意统一单位)第22页/共38页即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)2一定质量的气体在温度保持不变时，气体的压强一定质量的气体在温度保持不变时，气体的压强增大到原来的增大到原来的4倍，则气体的体积变为原来的倍，则气体的体
12、积变为原来的()第23页/共38页 在在竖竖直直放放置置的的U形形管管内内由由密密度度为为的的两两部部分分液液体体封封闭闭着着两两段段空空气气柱柱大大气气压压强强为为p0，各各部部分分尺尺寸寸如图如图215所示求所示求A、B气体的压强气体的压强图图215课堂互动讲练课堂互动讲练气体压强的求解气体压强的求解例例例例1 1第24页/共38页【精讲精析精讲精析】法一：平衡法法一：平衡法选选与与气气体体接接触触的的液液柱柱为为研研究究对对象象.进进行行受受力力分分析析，利用平衡条件求解利用平衡条件求解求求pA：取取液液柱柱h1为为研研究究对对象象，设设管管横横截截面面积积为为S，大大气气压压力力和和液
13、液柱柱重重力力方方向向向向下下，A气气体体产产生生的的压压力力方方向向向向上上，液液柱柱h1静静止止，则则p0Sgh1SpAS，pAp0gh1.第25页/共38页求求pB：取取液液柱柱h2为为研研究究对对象象，由由于于h2的的下下端端以以下下液液体体的的对对称称性性，下下端端液液体体产产生生的的压压强强可可以以不不予予考考虑虑，A气气体体压压强强由由液液体体传传递递后后对对h2的的压压力力方方向向向向上上，B气气体体压压力力、液液体体h2重重力力方方向向向向下下，液液柱柱受受力力平平衡衡，则则pBSgh2SpAS，得得pBp0gh1gh2.第26页/共38页法二：取等压面法法二：取等压面法根根
14、据据同同种种液液体体在在同同一一液液面面处处压压强强相相等等，在在连连通通器器内内灵灵活活选选取取等等压压面面.由由两两侧侧压压强强相相等等列列方方程程求求解解压压强强求求pB时时从从A气气体体下下端端选选取取等等压压面面，则则有有pBgh2pAp0gh1，所所以以pAp0gh1，pBp0g(h1h2)【答案答案】p0gh1p0g(h1h2)第27页/共38页【方方法法总总结结】对对于于封封闭闭气气体体压压强强的的计计算算要要分分清清是是平平衡衡状状态态还还是是加加速速状状态态，合合理理选选取取平平衡衡方方程程还还是牛顿第二定律方程求解是牛顿第二定律方程求解第28页/共38页 如图如图216所
15、示为一定质量的气体在不同所示为一定质量的气体在不同温度下的两条等温线，则下列说法正确的是温度下的两条等温线，则下列说法正确的是()图图216等温线的理解及应用等温线的理解及应用例例例例2 2第29页/共38页A从从等等温温线线可可以以看看出出，一一定定质质量量的的气气体体在在发发生生等等温变化时，其压强与体积成反比温变化时，其压强与体积成反比B一一定定质质量量的的气气体体，在在不不同同温温度度下下的的等等温温线线是是不不同的同的C由图可知由图可知T1T2D由图可知由图可知T1T2【精精讲讲精精析析】由由等等温温线线的的物物理理意意义义可可知知，A、B正正确确；对对于于一一定定质质量量的的气气体
16、体，温温度度越越高高，等等温温线线的的位位置就越高，置就越高，C错、错、D对对【答案答案】ABD第30页/共38页第31页/共38页玻意耳定律的应用玻意耳定律的应用例例例例3 3 (2011年年济济南南高高二二检检测测)农农村村常常用用来来喷喷射射农农药药的的压压缩缩喷喷雾雾器器的的结结构构如如图图217所所示示，A的的容容积积为为7.5 L，装装入入药药液液后后，药药液液上上方方体体积积为为1.5 L，关关闭闭阀阀门门K，用用打打气气筒筒B每每次次打打进进105 Pa的的空空气气250 cm3.求：求：图图217第32页/共38页(1)要要使使药药液液上上方方气气体体的的压压强强为为4105
17、 Pa，打打气气筒筒活活塞应打几次？塞应打几次？(2)当当A中中有有4105 Pa 的的空空气气后后，打打开开阀阀门门K可可喷喷射射药药液液，直直到到不不能能喷喷射射时时，喷喷雾雾器器剩剩余余多多少少体体积积的的药药液液？【思思路路点点拨拨】以以被被打打入入的的所所有有气气体体和和喷喷雾雾器器内内的的原原有有气气体体整整体体为为研研究究对对象象,打打入入的的过过程程是是等等温温压压缩缩，喷喷雾雾过过程程是是等等温温膨膨胀胀，根根据据两两过过程程中中气气体体的的初初、末末状态列方程求解状态列方程求解第33页/共38页第34页/共38页【答案】【答案】(1)18(2)1.5 L 第35页/共38页变变式式训训练练粗粗细细均均匀匀的的玻玻璃璃管管，封封闭闭一一端端，长长为为12 cm.一一个个人人手手持持玻玻璃璃管管开开口口向向下下潜潜入入水水中中，当当潜潜到到水水下下某某深深度度时时看看到到水水进进入入玻玻璃璃管管口口2 cm，求求人人潜潜入入水水中中的的深深度度(取取水水面面上上大大气气压压强强为为p01.0105 Pa，g取取10 m/s2)第36页/共38页答案：答案：2 m第37页/共38页感谢观看！感谢观看！第38页/共38页