高中物理 8.1气体的等温变化2课件 新人教选修33.ppt

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1、第八章第八章 气气 体体 1.气体的等温变化气体的等温变化2021/8/11 星期三1一一.引入引入:思考题思考题1.1.被封气体被封气体V V如何变化如何变化?2.2.是不是压强变大体积一定变小是不是压强变大体积一定变小?不一定如果不一定如果T T升高升高,P,P变大变大,V,V也可能大也可能大不一定不一定,如果给自行车轮胎充气如果给自行车轮胎充气,P,P增大增大,气体并没有变小气体并没有变小.3.3.怎么样研究怎么样研究P.T.VP.T.V三者关系三者关系?控制变量法控制变量法2021/8/11 星期三2二、等温变化二、等温变化1.1.气体的等温变化气体的等温变化:一定质量的气体温度保持不

2、变的状态变化一定质量的气体温度保持不变的状态变化过程过程.2.2.研究一定质量的气体等温变化的规律研究一定质量的气体等温变化的规律（1 1）介绍实验装置）介绍实验装置(2)(2)观察实验装置，并回答：观察实验装置，并回答：研究哪部分气体？研究哪部分气体？怎样保证怎样保证MM不变不变?AA管中气体体积怎样表示？管中气体体积怎样表示？（LS）阀门阀门a a打开时，打开时，A A管中气管中气体压强多大？阀门体压强多大？阀门a a闭合时闭合时A A管中气体压强多大？管中气体压强多大？（p p0 0）2021/8/11 星期三3欲使欲使A A管中气体体积减小，压强增大，管中气体体积减小，压强增大，B B

3、管应怎样操作管应怎样操作？写出？写出A A管中气体压强的表达式管中气体压强的表达式（p=pp=p0 0+ghgh）欲使欲使A A管中气体体积增大，压强减小，管中气体体积增大，压强减小，B B管应怎样操作管应怎样操作？写出？写出A A管中气体压强的表达式管中气体压强的表达式（p=pp=p0 0-ghgh）实验过程中的恒温是什么温度？为保证实验过程中的恒温是什么温度？为保证A A管中气体的管中气体的温度恒定，在操作温度恒定，在操作B B管时应注意什么？管时应注意什么？（缓慢）（缓慢）(3)(3)实验数据实验数据次次数数 12345压强压强(105Pa)1.6 8 1.26 1.0 1 0.8 4

4、0.7 8体体积积(L)1.2 0 1.60 2.0 0 2.4 0 2.6 02021/8/11 星期三4(4)(4)作图作图(a)坐标轴选坐标轴选择择p1/V0Vp0AA(b)描点描点仔细观察表格的数据，并将坐标上的各点用光滑的曲线仔细观察表格的数据，并将坐标上的各点用光滑的曲线连接，发现了什么？连接，发现了什么？（a a：VpVp，VpVp；b b：是一条光滑的曲线）：是一条光滑的曲线）2021/8/11 星期三5等温变化图象的特点等温变化图象的特点:(1)(1)等温线是双曲线的一支。等温线是双曲线的一支。(2)(2)温度越高温度越高,其等温线离原点越远其等温线离原点越远.思考与讨论思考

5、与讨论 同一气体，不同温度下等温线是不同的，你能判断那同一气体，不同温度下等温线是不同的，你能判断那条等温线是表示温度较高的情形吗？你是根据什么理由条等温线是表示温度较高的情形吗？你是根据什么理由作出判断的？作出判断的？Vp1230结论结论:t t3 3tt2 2tt1 1恒量随温度升高而增大恒量随温度升高而增大(与气体的质量种与气体的质量种类温度有关类温度有关)。2021/8/11 星期三6(5)(5)图象意义图象意义(1)(1)物理意义物理意义:反映压强随体积的变化关系反映压强随体积的变化关系(2)(2)点意义点意义:每一组数据每一组数据-反映某一状态反映某一状态(3)(3)结论结论:体积

6、缩小到原来的几分之一体积缩小到原来的几分之一,压强增大到原来的压强增大到原来的几倍几倍.体积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它的压强就减小为原来的几分之一分之一.2021/8/11 星期三7三三 、实验结论、实验结论-玻意耳定律玻意耳定律1、文字表述：一定质量某种气体，在温度不变 的情况下，压强p与体积V成反比。2、公式表述：pV=pV=常数常数 或或p p1 1V V1 1=p=p2 2V V2 23、条件:一定质量气体且温度不变4、适用范围：温度不太低，压强不太大2021/8/11 星期三8例例1.1.将一端封闭的均匀直玻璃管开口向下，竖直插入水将一端封闭的均

7、匀直玻璃管开口向下，竖直插入水银中，当管顶距槽中水银面银中，当管顶距槽中水银面8 cm8 cm时，管内水银面比管外时，管内水银面比管外水银面低水银面低2 cm2 cm要使管内水银面比管外水银面高要使管内水银面比管外水银面高2 cm2 cm，应将玻璃管竖直向上提起多少厘米？已知大气压强，应将玻璃管竖直向上提起多少厘米？已知大气压强p p0 0支持支持76 cmHg76 cmHg，设温度不变，设温度不变分析：均匀直玻璃管、分析：均匀直玻璃管、U U形玻璃管、汽缸活塞中封闭气形玻璃管、汽缸活塞中封闭气体的等温过程是三种基本物理模型，所以在复习中必须体的等温过程是三种基本物理模型，所以在复习中必须到位

8、在确定初始条件时，无到位在确定初始条件时，无论是压强还是体积的计算，都离不论是压强还是体积的计算，都离不开几何关系的分析，那么，画好始开几何关系的分析，那么，画好始末状态的图形，对解题便会有很大末状态的图形，对解题便会有很大作用本题主要目的就是怎样去画作用本题主要目的就是怎样去画始末状态的图形以找到几何关系，始末状态的图形以找到几何关系，来确定状态参量来确定状态参量2021/8/11 星期三9解：根据题意，由图知解：根据题意，由图知p p1 1=p=p0 0+2cmHg+2cmHg78cmHg78cmHg，V V1 1=(8+2)S=10S=(8+2)S=10S，p p2 2=p=p0 0-2

9、cmHg=74cmHg-2cmHg=74cmHg，V V2 2=(8+x)-2S=(6+x)S=(8+x)-2S=(6+x)S2021/8/11 星期三10用气体定律解题的步骤用气体定律解题的步骤1 1确定研究对象被封闭的气体确定研究对象被封闭的气体(满足质量不变的条满足质量不变的条 件件)；2 2用一定的数字或表达式写出气体状态的初始条件用一定的数字或表达式写出气体状态的初始条件 (p (p1 1，V V1 1，T T1 1，p p2 2，V V2 2，T T2 2)；3 3根据气体状态变化过程的特点，列出相应的气体公根据气体状态变化过程的特点，列出相应的气体公 式式(本节课中就是玻意耳定律

10、公式本节课中就是玻意耳定律公式)；4 4将各初始条件代入气体公式中，求解未知量；将各初始条件代入气体公式中，求解未知量；5 5对结果的物理意义进行讨论对结果的物理意义进行讨论2021/8/11 星期三11练习练习1.1.一根一端封闭的玻璃管开口向下插入水银槽中一根一端封闭的玻璃管开口向下插入水银槽中,内内封一定质量的气体封一定质量的气体,管内水银面低于管外管内水银面低于管外,在温度不变时在温度不变时,将玻璃管稍向下插入一些将玻璃管稍向下插入一些,下列说法正确的是下列说法正确的是,如图所示如图所示.()()A.A.玻璃管内气体体积减小玻璃管内气体体积减小;B.B.玻璃管内气体体积增大玻璃管内气体

11、体积增大;C.C.管内外水银面高度差减小管内外水银面高度差减小;D.D.管内外水银面高度差增大管内外水银面高度差增大.AD2021/8/11 星期三12练习练习2.2.如图所示，注有水银的如图所示，注有水银的U U型管，型管，A A管上端封闭，管上端封闭，A A、B B两管用橡皮管相通开始时两管液面相平，现将两管用橡皮管相通开始时两管液面相平，现将B B管缓管缓慢降低，在这一过程中，慢降低，在这一过程中，A A管内气体体积管内气体体积_，B B管比管比A A管液面管液面_ 强调思路，由强调思路，由V V的变化的变化压强变压强变化化借助借助p p的计算判断液面的高低的计算判断液面的高低 2021

12、/8/11 星期三13例例2.2.均匀均匀U U形玻璃管竖直放置，用水银将一些空气封在形玻璃管竖直放置，用水银将一些空气封在A A管内，当管内，当A A、B B两管水银面相平时，大气压强支持两管水银面相平时，大气压强支持72 72 cmHgcmHgA A管内空气柱长度为管内空气柱长度为10 cm10 cm，现往，现往B B管中注入管中注入水银，当两管水银面高度差为水银，当两管水银面高度差为18 cm18 cm时，时，A A管中空气柱管中空气柱长度是多少？注入水银柱长度是多少？长度是多少？注入水银柱长度是多少？解：解：p p1 1=p=p0 0=72 cm Hg=72 cm Hg，V V1 1=

13、10S=10S，分析：如图所示，由于水银是不可压缩的，所以分析：如图所示，由于水银是不可压缩的，所以A A管水管水银面上升高度银面上升高度x x时，时，B B管原水银面管原水银面下降同样高度下降同样高度x x那么，当那么，当A A、B B两管水银面高度差为两管水银面高度差为18 cm18 cm时，时，在在B B管中需注入的水银柱长度应管中需注入的水银柱长度应为为(18+2x)cm(18+2x)cmV V2 2lS lS2021/8/11 星期三14p p2 2=p=p0 0+18+1890 cmHg90 cmHg2021/8/11 星期三15例例3.3.密闭圆筒内有一质量为密闭圆筒内有一质量为

14、100 g100 g的活塞，活塞与圆筒的活塞，活塞与圆筒顶端之间有一根劲度系数顶端之间有一根劲度系数k=20 N/mk=20 N/m的轻弹簧；圆筒放的轻弹簧；圆筒放在水平地面上，活塞将圆筒分成两部分，在水平地面上，活塞将圆筒分成两部分，A A室为真空，室为真空，B B室充有空气，平衡时，室充有空气，平衡时，ll0 0=0.10 m=0.10 m，弹簧刚好没有形变，弹簧刚好没有形变如图如图5 5所示现将圆筒倒置，问这时所示现将圆筒倒置，问这时B B室的高度是多少？室的高度是多少？分析：汽缸类问题，求压强是关键：分析：汽缸类问题，求压强是关键：应根据共点力平衡条件或牛顿第二定应根据共点力平衡条件或

15、牛顿第二定律计算压强律计算压强解：圆筒正立时：解：圆筒正立时：2021/8/11 星期三16圆筒倒立时，受力分析如图所示，有圆筒倒立时，受力分析如图所示，有p p2 2S+mg=kx,S+mg=kx,x=l-lx=l-l0 0，则，则温度不变，根据玻意耳定律：温度不变，根据玻意耳定律：p p1 1V V1 1=p=p2 2V V2 22021/8/11 星期三17例例4.4.某个容器的容积是某个容器的容积是10 L10 L，所装气体的压强是，所装气体的压强是201020105 5 PaPa。如果温度保持不变，把容器的开关打开以后，。如果温度保持不变，把容器的开关打开以后，容器里剩下的气体是原来

16、的百分之几？设大气压是容器里剩下的气体是原来的百分之几？设大气压是1.0101.0105 5 PaPa。解解:设容器原装气体为研究对象。设容器原装气体为研究对象。初态初态 p p1 1=2010=20105 5Pa VPa V1 1=10L T=10L T1 1=T=T末态末态 p p2 2=1.0105Pa V=1.0105Pa V2 2=？L TL T2 2=T=T由玻意耳定律由玻意耳定律 p p1 1V V1 1=p=p2 2V V2 2得得即剩下的气体为原来的即剩下的气体为原来的5 5。就容器而言，里面气体质量变了，似乎是变质量问题了，但若视就容器而言，里面气体质量变了，似乎是变质量问题了，但若视容器中气体出而不走，就又是质量不变了。容器中气体出而不走，就又是质量不变了。2021/8/11 星期三182021/8/11 星期三19