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1、2.2 气体的等温变化气体的等温变化人教版（人教版（2019）物理选择性必修第三册）物理选择性必修第三册 第二章第二章 气体、固体和液体气体、固体和液体p1/V0Vp0AApVT2T101、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、理解气体等温变化的 p-V 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。学习目标学习目标 在庆典活动中放飞的氢气球，在上升过程中，随着大气压的减小，气温在减低，气球在膨胀.一定质量的气体压强、体积、温度三个状态参量之间有什么联系呢？问题引入问题引入3、温度（
2、热学性质）、温度（热学性质）2、体积（几何性质）、体积（几何性质）1、压强（力学性质）、压强（力学性质）热力学温度热力学温度T：开尔文：开尔文 T=t 273 K体积体积 V单位：有单位：有L、mL等等压强压强 p单位：单位：Pa（帕斯卡）（帕斯卡）控控制制变变量量法法问题引入问题引入我们首先来研究一种特殊的情况：等温变化 一定质量的气体，在温度不变的条件下，其压强与体积变化时 的关系。我们把这种变化叫作气体的等温变化。什么是等温变化？情境情境探究探究借助铅笔,把气球塞进一只瓶子里,并拉出气球的吹气口,反扣在瓶口上,如图所示。然后给气球吹气,无论怎么吹,气球都只大了一点,想把气球吹大非常困难,
3、为什么?要点提示要点提示由“吹气口反扣在瓶口上”可知瓶内封闭着一定质量的空气。当气球稍吹大时,瓶内空气的体积缩小,空气的压强增大,阻碍了气球的膨胀,因而再要吹大气球是很困难的。这种现象说明了在温度不变的条件下空气的体积缩小,空气的压强增大。那么空气的体积和空气的压强有什么定量的关系呢？1.实验目的实验目的研究一定质量一定质量的气体在温度保持不变温度保持不变时,它的压强压强与体积体积的关系。2.实验器材实验器材DIS设备、压强传感器、注射器(针筒)等。一、探究气体等温变化的规律一、探究气体等温变化的规律3.实验实验思路思路(1)实验研究对象:注射器内的一定质量的气体。(2)实验方法:控制气体温度
4、和质量不变,研究气体压强与体积的关系。(3)测量的物理量：测气体压强:可以通过压强传感器读出。测气体体积:通过注射器刻度读出。一、探究气体等温变化的规律一、探究气体等温变化的规律4.实验步骤实验步骤(1)安装实验安装实验装置装置（如图所示如图所示）。(2)将注射器活塞推到刻度刻度2处处。记下记下此时的压强值压强值和对应的体积值体积值(刻度值刻度值),填入表格。(3)缓慢缓慢推拉活塞,使刻度值分别为1.5、1、(或2.5、3、),分别记下对应的压强记下对应的压强和体积体积，填入表格。一、探究气体等温变化的规律一、探究气体等温变化的规律（4）缓慢改变气体体积缓慢改变气体体积,测出多组对应的气体体积
5、和体积和压强压强,并利用图像图像来探究一定质量的气体压强和体积的一定质量的气体压强和体积的关系。p/kPa124.9159.484.872.8V/mL8612141/V0.13 0.17 0.08 0.07 051015050100150200气体等温变化气体等温变化p-V图像图像p/kPaV/mLp/kPa1/V一、探究气体等温变化的规律一、探究气体等温变化的规律一、探究气体等温变化的规律一、探究气体等温变化的规律6.实验结论实验结论一定质量一定质量的某种气体,在温度不变温度不变的条件下,压强与体积的倒数成正压强与体积的倒数成正比比,即压强与体积成反比。即压强与体积成反比。我们把它叫作-波意
6、耳定律(气体等温变化的规律)一、探究气体等温变化的规律一、探究气体等温变化的规律7.实验注意事项实验注意事项一、探究气体等温变化的规律一、探究气体等温变化的规律读数次数123456压强（x105Pa)1.001.251.522.002.252.50体积(mL)2.001.651.291.000.850.80气柱的体积逐渐减小，压强逐渐增大只能说明P与V负相关，是否可以猜测P与V成反比等温线8.实验结论实验结论温度不变时压强与体积的关系压强和体积的倒数成正比一定质量的某种气体在温度不变的情况下，压强一定质量的某种气体在温度不变的情况下，压强P与体积与体积V成反比成反比结论：结论：一定质量的气体，
7、在温度不变的情况下，其压强与体积的变化关系。一定质量的气体，在温度不变的情况下，其压强与体积的变化关系。2.气体的等温变化：气体的等温变化：1.气体的状态参量气体的状态参量压强压强 p,单位：单位：Pa（帕斯卡）（帕斯卡）体积体积 V,单位：有单位：有L、mL等等热力学温度热力学温度T：开尔文：开尔文T=t 273 K2、表达式、表达式适用范围：温度不太低，压强不太大。适用范围：温度不太低，压强不太大。pV=C 或或p1V1=p2V2应用于判断题应用于判断题应用于计算题应用于计算题1、玻意耳定律的玻意耳定律的内容：内容：一定质量的某种气体，在温度不变的情况一定质量的某种气体，在温度不变的情况下
8、，压强下，压强P与与 体积体积V成反比成反比二、气体等温变化二、气体等温变化3.说明：说明：式中p1,V1和p2,V2分别表示一定质量的气体，在温度不变时，处于不同的两个状态中的压强和体积。一定质量的气体,温度越高,常量C越大。4.玻意耳定律适用条件玻意耳定律适用条件：(1)一定质量的气体一定质量的气体,且气体温度保持不变且气体温度保持不变。(2)压强不太大压强不太大,温度不太低。温度不太低。4.两种等温线两种等温线（如图所示）（如图所示）p1/V0Vp0AA双曲线的一支双曲线的一支物理意义：物理意义：等温线上的等温线上的某点某点表示气体的一个表示气体的一个确定状态确定状态，同一条等，同一条等
9、温线上的温线上的各点温度相同各点温度相同，即，即p与与V乘积相同乘积相同。Vp0AB问题：问题：1、图上的一点表示什么、图上的一点表示什么？2、图上的线又表示什么、图上的线又表示什么？等温线等温线三、气体等温变化的p-V图像同同一一气气体体，不不同同温温度度下下等等温温线线是是不不同同的的，你你能能判判断断哪哪条条等等温温线线是是表表示示温温度较高的情形吗？你是根据什么理由作出判断的？度较高的情形吗？你是根据什么理由作出判断的？pVT2T1一定质量的气体一定质量的气体在不同温度下的在不同温度下的两条等温线两条等温线0结论:T2T1不同温度下的等温线，离原点越不同温度下的等温线，离原点越远，温度
10、越高。远，温度越高。三、气体等温变化的p-V图像一、实验原理与操作一、实验原理与操作例例1(多选)“探究气体等温变化的规律”的实验装置如图4所示，下列说法正确的是A.实验过程中应保持被封闭气体的质量和温度不发生变化B.实验中为找到体积与压强的关系，一定要测量空气柱的横截面积C.为了减小实验误差，可以在柱塞上涂润滑油，以减小摩擦D.处理数据时采用p 图像，是因为p 图像比pV图像更直观图图4经典练习题经典练习题解解析析本实验采用的方法是控制变量法，所以要保持被封闭气体的质量和温度不变，A正确；由于注射器的横截面积不变，所以只需测出空气柱的长度即可，B错误；涂润滑油的主要目的是防止漏气，使被封闭气
11、体的质量不发生变化，C错误；二、实验数据处理二、实验数据处理例例2(2020启东中学高二开学考试)对一定质量的气体，在等温条件下得出体积V与压强p的数据如下表：V/m31.000.500.400.250.20p/(105 Pa)1.453.103.955.987.70图图5答案答案见解析图解析解析作图如图所示(2)由画出的图线可得结论是_.一定质量的气体，在温度不变的情况下，压强与体积成反比所以压强与体积成反比.三、创新实验三、创新实验例例3(2020上海市高二期末)如图6甲为研究一定质量的气体压强与体积关系的实验装置.图图6(1)图中为_传感器，该实验需要保持气体的_和_不变.压强质量温度解
12、解析析题图甲中为压强传感器；研究一定质量的气体压强与体积关系时，应保持气体的质量和温度不变；(2)某同学在实验中测出多组气体压强与体积值后，利用DIS实验绘图功能，得到如图乙所示的pV图像，则由图_(选填“能”或“不能”)得到压强与体积成反比的结论.不能解解析析压强与体积成反比的图像应为双曲线的一支，题图乙的pV图像不能确定是不是双曲线的一支，所以不能确定压强与体积成反比；(3)某同学在实验中得到的数据如下：次数123456压强p/kPa116.2124.6134.3145.6158.8173.2体积V/cm314131211109体积倒数 /cm30.0710.0770.0830.0910.
13、1000.111pV乘积1 626.81 619.81 611.61 601.61 588.01 558.8表中数据表明气体的pV乘积随着气体体积的减小而减小，若实验中很好地满足了实验需要满足的条件，则出现该结果的原因是_.实验时注射器内的空气向外发生了泄漏解析解析实验时注射器内的空气向外发生了泄漏.1.玻意耳定律：玻意耳定律：一定质量某种气体，在温度不变的情况下，压强一定质量某种气体，在温度不变的情况下，压强p与与体积体积V成反比。成反比。2.公式：公式：pV=C(常数常数)或或p1V1=p2V23.图像：图像：p-V图，图线称为等温线。图，图线称为等温线。p1/V0Vp0AA课堂小结课堂小
14、结3.适用范围：温度不太低，压强不太大。适用范围：温度不太低，压强不太大。4.气体等温变化的图像，气体等温变化的图像，是一条以纵轴和横轴为渐近线的双曲线，称是一条以纵轴和横轴为渐近线的双曲线，称等温线等温线5.等温线的特点：温度越高等温线的特点：温度越高,其等温线离原点越远。其等温线离原点越远。课堂小结课堂小结pVT2T1一定质量的体在一定质量的体在不同温度下的两不同温度下的两条等温线条等温线0结论:T2T13.适用范围：温度不太低，压强不太大。适用范围：温度不太低，压强不太大。4.气体等温变化的图像，气体等温变化的图像，是一条以纵轴和横轴为渐近线的双曲线，称是一条以纵轴和横轴为渐近线的双曲线，称等温线等温线5.等温线的特点：温度越高等温线的特点：温度越高,其等温线离原点越远。其等温线离原点越远。课后作业课后作业课本练习与应用课本练习与应用