【金版新学案】2013-2014学年高中物理同步配套辅导与检测（粤教版，选修3-3）：第二章 第七节 气体实验定律Ⅰ（43张ppt）

课件43张PPT。第七节　 气体实验定律(Ⅰ)固体、液体和气体1．使用数字化信息系统实验室研究气体压强与体积的关系．
2．理解玻意耳定律的内容和理解气体等温变化的 p-V图象的物理意义．
3．能用分子动理论和统计观点对玻意耳定律定性解释．
4．掌握玻意耳定律的简单应用．一定质量的气体，它的温度、体积和压强三个量之间变化是相互对应的．如何确定三个量之间的关系呢？在物理学中，当需要研究三个物理量之间的关系时，往往采用“保持一个量不变，研究其它两个量之间的关系，然后综合起来得出所要研究的几个量之间的关系” ．
首先来研究当温度( T )保持不变时，体积( V )和压强( p )之间的关系．1．气体在____不变的状态下，发生的变化叫做等温变化．
2．一定质量的气体，在____不变的情况下，____与____成反比．
3．在温度不变的条件下，一定质量的气体体积为V1时，压强为p1，体积为V2时，压强为p2，则它们的关系表达式是__________________．温度温度　 压强体积p1 V1＝ p2 V24．一定质量的气体在等温过程中的P-V图上是一条________线，这种等温过程的图线称为________．双曲 　等温线玻意耳定律1．一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强与体积成反比这一定律叫做玻意耳定律．其表达式为：
p1 V1＝ p2 V2　 或 pV＝ C(常量)；
2．适应条件：①一定质量的气体；②温度不变且不太低，压强不太大．3．微观解释：在温度不变时，分子平均动能保持不变，气体分子对器壁的撞击作用力大小不变，当体积减小时，单位体积内气体分子个数增大，单位时间内作用的次数也增多，所以压强增大；反之，当体积增大时，压强减小．
一定质量的气体处于一个平衡态，就有对应的T、p、V，在从一个平衡态到另一个平衡态的过程中，如果温度T不变，p、V的变化则遵循玻意耳定律． 一球体装有一定质量的气体，发生等温变化，如果球体的半径减少为原来的时，则气体压强变为原来的时，则气体压强变为原来的(　　)
A. 倍　　 B．2倍 C．4倍 D．8倍解析：球体半径减少为原来的 时，其体积V则变为原来的 ，由玻意耳定律pV＝C(常量)可知，压强p变为原来的8倍，D正确．
答案：D课堂训练1．如图所示，某种自动洗衣机进水时，与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气，通过压力传感器感知管中的空气压力，从而控制进水量．设温度不变，洗衣缸内水位升高，则细管中被封闭的空气(　　)A．体积不变，压强变小
B．体积变小，压强变大
C．体积不变，压强变大
D．体积变小，压强变小解析：由图可知空气被封闭在细管内，水面升高时，根据玻意耳定律，气体压强增大，气体体积减小．
答案：B气体等温变化的p-V图线一定质量的气体发生等温变化时的p-V图象如图所示(不同温度下的两条等级温线)．(1)平滑的曲线是双曲线的一段，反映了在等温情况下，一定质量的气体的压强跟体积成反比的规律．
(2)曲线上的每一个点代表一定质量的气体的一个状态．(3)曲线表示了一定质量的气体，从一个状态过渡到另一个状态的过程，是一个等温过程，因此这条曲线也称等温线．
(4)图线上的点和横轴纵轴的连线所围成的面积应该是相等的，因此某一点和横轴与纵轴连线的面积就反映了气体的温度．
(5)离坐标轴越远的图线，表示p·V的积越大，气体温度越高，图中T2＞T1. 如图所示，图线是一定质量的气体的两条等温线，则下列说法错误的是(　　)A．从图线可以看出，一定质量的气体在发生等温变化时，其压强与体积成反比
B．一定质量的气体，在不同温度下的等温线是不同的
C．由图可知温度T2＞T1
D．由图可知温度T1＞T2解析：根据等温线的物理意义可知，A、 B选项正确；气体温度越高，图线离坐标轴越远，T2＞T1，C正确，D错误．
答案：D课堂训练2．（双选)如图所示，一定质量的气体在不同温度下的两条p- 图线，由图可知(　　)A．一定质量的气体在发生等温变化时，其压强与体积成正比
B．一定质量的气体在发生等温变化时，其p- 线图象的延长线经过坐标原点C．由图可知温度T1＞T2
D．由图可知温度T2＞T1利用玻意耳定律解决实际问题解题步骤：
(1)审清题意、确定研究对象、判断是否符合玻意耳定律应用条件．(m一定的气体，T不变)
(2)分析气体状态变化过程，找到初、末态各参量，并统一单位．(可以不是国际单位制)
(3)列方程求解．(考虑结果的合理性) 在一个标准大气压下的湖面，一个气泡由湖面下20 m深处上升到湖面下10 m深处，它的体积约变为原来的体积的(温度不变，水的密度为1.0×103 kg/m3，g取10 m/s2)(　　)
A．3倍 B．2倍 C．1.5倍 D．0.7倍解析：因每10 m水柱产生的压强约等于1个标准大气压，以气泡为研究对象，
利用玻意耳定律p1 V1＝ p2 V2，课堂训练3.如图所示，一端开口，水平放置的长为30 cm的玻璃管内有一段8 cm长汞柱封住21 cm的空气柱，现将玻璃管缓慢地竖直并开口向上放置，则空气柱长度变为多少？(外界为标准大气压)玻1．(双选）一定质量的气体在发生等温变化时，下列物理量发生变化的是(　　)
A．气体的压强　　　　　B．单位体积内的分子数
C．分子的平均速率 D．分子的总数解析：一定质量的气体在发生等温变化时，p 和V都要发生变化，体积V发生变化单位体积内的分子数改变，A、B正确；温度不变，分子的平均动能不变，分子的平均速率不发生变化，C错误；质量一定，分子的总数不变，D错误．
答案：AB2．（双选)一个开口玻璃瓶内有空气，现将瓶口向下按入水中，在水面下5 m深处恰能保持静止不动，下列说法中正确的是(　　)
A．将瓶稍向下按，放手后又回到原来位置
B．将瓶稍向下按，放手后加速下沉
C．将瓶稍向上提，放手后又回到原处
D．将瓶稍向上提，放手后加速上升解析：瓶保持静止不动，浮力与重力平衡：mg＝ρgV，由玻意耳定律知，将瓶按下后，p增大而V减小，mg>ρgV，故放手后加速下沉．同样道理，D选项也正确.
答案：BD3．下面各图线中，p表示压强，V表示体积，T为热力学温度，t为摄氏温度．不能正确描述一定质量的气体发生等温变化的是(　　)解析：由等温变化的p－V图线和p－ 图线的特点可知A 、B正确，C错误；D中是p－T图线，D也体现出温度不变，D正确．
答案：C4.如图所示，开口向下插入水银槽的玻璃管内封闭着长为H的空气柱，管内外水银高度差为h，若缓慢向上提起玻璃管(管口未离开槽内水银面)，H和h的变化情况是(　　)
A．h和H都增大
B．h和H都减小
C．h增大，H减小
D．h减小，H增大解析：根据玻意耳定律，假设上提时水银柱不动，则封闭气体压强减小，为维持平衡，则水银柱在大气压的作用下上升，h增大；而封闭气体由于压强减小，体积增大，即H增大，A正确．
答案：A5．一定质量的气体由状态A变到状态B的过程如图所示，A、B位于同一双曲线上，则此变化过程中，温度(　　)A．一直下降
B．先上升后下降
C．先下降后上升
D．一直上升 解析：可作出过直线AB上各点的等温线与过A、B两点的等温线进行比较，图线离坐标轴越远，气体温度越高，可得沿直线AB的变化中，温度先上升后下降，最后TB＝TA.B正确．
答案：B6．（双选）如图所示，一定质量的气体等温线上两点的压强、体积和温度如图所示，下列表达式正确的是(　　)A．p1 V1＝ p2 V2
B．p1 V2 ＝p2 V1
C．T1＝T2
D．T1＞T解析：一定质量的气体等温变化过程中，压强跟体积成反比，由两状态对应的压强(p1 和p2)和体积(V2和V1)可知A错误，B正确，同一图线上各状态温度是相等的，C正确，D错误．
答案：BC7．一定质量的理想气体，压强为3 atm，保持温度不变，当压强减小2 atm时，体积变化4 L，则该气体原来的体积为(　　)
A．4/3 L B．2 L
C．8/3 L D．8 L解析：由玻意耳定律p1 V1＝ p2 V2，得：
3 ·V1＝1 ·(V1＋4)，
解得V1＝2 L.
答案：B8．竖直倒立的U形玻璃管一端封闭，另一端开口向下，如图所示，用水银柱封闭一定质量的气体，在保持温度不变的情况下，假设在管子的K处钻一小孔，则管内被封闭的气体压强p和气体体积V变化的情况为(　　)A．p、V都不变
B．V增大，p减小
C．V减小，p增大
D．无法确定解析：在管子的K处钻一小孔，导致封闭气体的压强增大，由玻意耳定律，气体体积减小．C正确．
答案：C9. （2012·上海卷）如图，长L=100cm，粗细均匀的玻璃管一端封闭.水平放置时，长L0=50cm的空气柱被水银柱封住，水银柱长h=30cm.将玻璃管缓慢地转到开口向下和竖直位置，然后竖直插入水银槽，插入后有Δh=15cm的水银柱进入玻璃管.设整个过程中温度始终保持不变，大气压强p0=75cmHg.求：?
（1）插入水银槽后管内气体的压强p；?
（2）管口距水银槽液面的距离H.?
解析：（1）设当转到竖直位置时，水银恰好未流出，管截面积为S，此时气柱长度l=70cm?.由玻意耳定律p=p0L0/l=53.6cmHg，由于p+ρgh=83.6cmHg，大于p0，水银必有流出，设管内此时水银柱长为x，由玻意耳定律p0SL0=
（p0-ρgx）S（L-x），解得x=25cm，设插入槽内后管内气柱长为L′，由题设条件得，L′=L-（x+Δh）=60cm，由玻意耳定律，插入后压强p=p0L0/L′=62.5 cmHg.?
（2）设管内外水银面高度差为h′，h′=75-62.5=12.5 ?cm，管口距槽内水银面距离H=L-L′-h′=27.5cm.
答案：（1）62.5cmHg?（2）27.5cm??10. （2011·海南卷）如图，容积为V1的容器内充有压缩空气.容器与水银压强计相连，压强计左右两管下部由软胶管相连.气阀关闭时，两管中水银面等高，左管中水银面上方到气阀之间空气的体积为V2.打开气阀，左管中水银面下降；缓慢地向上提右管，使左管中水银面回到原来高度，此时右管与左管中水银面的高度差为h.已知水银的密度为ρ，大气压强为p0，重力加速度为g；空气可视为理想气体，其温度不变.求气阀打开前容器中压缩空气的压强p1.?
解析：由玻意耳定律得p1V1+p0V2=（p0+ρgh）·（V1+V2）
求出：
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