2.1 气体实验定律(Ⅰ) 课件 （20张PPT）高二下学期物理粤教版（2019）选择性必修第三册

第一节 气体实验定律(Ⅰ)
第二章 气体、液体和固体
【引入新课】
打气越来越吃力了
体积减小
压强增大
【引入新课】
轮胎快爆了
温度升高
压强增大
温度
升高
压强
增大
【引入新课】
气体状态参量
温度
体积
压强
热力学温度T ：开尔文K，T = t ＋ 273 K
体积 V：有L、mL等
压强 p：Pa（帕斯卡）
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联系的。
用什么方法研究三个量之间的关系呢？
控制变量法
由于气体的三个状态参量T、V、p是综合变化的。
我们先来研究等温变化。
【引入新课】
1.对象：封闭在注射器玻璃管的一段空气柱，
质量＿＿。
2.操作：缓慢地向下压或向上提注射器的
柱塞，观察空气柱的＿＿＿＿＿的变化情况。
3.结果：注射器内空气柱的体积越小，
压强就越＿，其体积越大，压强就越＿。
【说明】为了保证温度不变，要求缓慢拉压柱塞，容器透热，环境恒温。
【实验探究1】
不变
体积与压强
大
小
【实验探究2】
1.原理与装置：
实验原理图
实验装置图
【实验探究2】
2.记录与绘图：
一、玻意耳定律
1.内容：一定＿＿的气体，在温度＿＿的情况下，其压强与体积成
＿＿，即＿＿＿。
2.公式：＿＿＿＿＿，其中初态时气体体积为V1，压强为p1，末态时气体体积为V2 ，压强为 p2 。
质量
不变
反比
????∝????????
?
二、等温图像
1.等温过程：气体在＿＿不变的情况下发生
的状态变化过程，称为等温过程。
2.等温线：一定质量气体的等温过程在?????????????图上是＿＿＿＿＿＿，在p-V图上是＿＿＿的一支，这种表示等温过程的图线称为等温线。
?
p1V1=p2V2
温度
过原点的直线
双曲线
例题 人们使用气压式保温瓶时，只需按压保温瓶顶端，即可将水从瓶中压出。如图所示是气压式保温瓶结构图，请分析回答下列问题：
(1)保温瓶中的水越少，需按压瓶盖的次数越多，
才能将水从瓶中压出，请分析其原因。
(2) 已知保温瓶中水的占比，估测出水所需的
按压次数，需用到什么气体实验定律?若要满足
该气体定律的适用条件，应怎样选取研究对象?
(3) 若保温瓶中只有半瓶水时，希望按压两次就能出水，则还需要满足什么条件?
例题 人们使用气压式保温瓶时，只需按压保温瓶顶端，即可将水从瓶中压出。如图所示是气压式保温瓶结构图，请分析回答下列问题：
(1)保温瓶中的水越少，需按压瓶盖的次数越多，
才能将水从瓶中压出，请分析其原因。
解： (1)由气压式保温瓶的结构图可知:水越少，
出水管口距水面的高度越大，压出水所需的压强
越大；同时，保温瓶内水上方的空气体积也越大，
而瓶盖下方气室的体积一定，每次按压能压入的空气相对水上方的空气体积的比例就越小，故需按压的次数就越多。
(2)已知保温瓶中水的占比，估测出水所需的按压次数，需用到什么气体实验定律?若要满足该气体定律的适用条件，应怎样选取研究对象?
(2) 需要运用玻意耳定律来估测按压次数，因此必须
满足气体质量一定、温度不变的条件。通常情况下，
保温瓶内水上方的空气体积远大于气室的体积，
因此，气体被压缩时温度的变化非常微小，可近似
看作温度不变，按压瓶盖往瓶中注入空气，瓶中
气体质量必定增大，然而若将压入瓶中的空气和瓶中原有的空气看作一个整体，以其为研究对象，则满足了气体质量一定的条件，从而可运用玻意耳定律来解答本题。
例题 人们使用气压式保温瓶时，只需按压保温瓶顶端，即可将水从瓶中压出。如图所示是气压式保温瓶结构图，请分析回答下列问题：
(3) 若保温瓶中只有半瓶水时，希望按压两次
就能出水，则还需要满足什么条件?
(3) 需要运用玻意耳定律来估测按压次数，因此
必须满足气体质量一定、温度不变的条件。
将压入瓶中的空气和瓶中原有的空气看作一个
整体，根据玻意耳定律可得
????????????????????+????????????=(????????+????????????)???????????? ，解得 ????????????????＝????????????????????????
?
【课堂练习】
1.某同学用如图所示装置探究气体等温变化的规律。关于该实验的操作，下列说法正确的是( )
A.柱塞上涂油的目的是为了减小摩擦，便于推拉柱塞
B.柱塞与注射器之间的摩擦不影响压强的测量
C.为了方便推拉柱塞，应用手握紧注射器再推拉柱塞
D.实验中，为找到体积与压强的关系，需要测量柱塞的横截面积
B
【课堂练习】
2.如图所示，是一定质量的某种气体状态变化的?????????图象，气体由状态A变化到状态B的过程中，气体分子平均速率的变化情况是( )
A.一直保持不变
B.一直增大
C.先减小后增大
D.先增大后减小
?
【课堂练习】
3. (多选)如图甲所示，一汽缸竖直放置，汽缸内有一质量不可忽略的活塞．将一定质量的气体封闭在汽缸内，活塞与汽缸壁无摩擦，气体处于平衡状态．现保持温度不变，把汽缸向右倾斜90°(如图乙所示)，达到平衡后，与原来相比( )
A.气体的压强变大
B.气体的压强变小
C.气体的体积变大
D.气体的体积变小
AD
【课堂练习】
4. (多选)回热式制冷机是一种极低温设备，制冷极限约50K。某台回热式制冷机工作时，一定量的氦气(可视为理想气体)缓慢经历如图所示的四个过程。已知状态A、B的温度均为27 ℃，状态C、D的温度均为－133 ℃，下列判断正确的是( )
A.气体由状态A到状态B的过程，温度先升高后降低
B.气体由状态B到状态C的过程，内能保持不变
C.气体由状态C到状态D的过程，气体对外做功
D.气体由状态D到状态A的过程，其热力学温度与压强成正比
ACD
【课堂练习】
5. 一定质量气体的体积是20L时，压强为1×105Pa。当气体的体积减小到16L时，压强为多大？设气体的温度保持不变。
代入数据，得 P2 =1.25×10 5Pa
解：
气体初态时，
压强为P1 = 1×105Pa，体积为V1 = 20L
气体末态时，
压强为P2 ，体积为V2 = 16L
由玻意耳定律，得 P1 V1 = P2 V2
【课堂练习】
6.一个足球的容积是2.5L。给足球打气，每一次都把体积为125mL、压强与大气压相同的气体打入球内。若打气前足球已是球形并且压强与大气压相同，求打气20次后，足球内部的是大气压的几倍？
解：
20×0.125L
P0
2.5L
P0
→P2
研究对象是原球内气体加上外界即将被打入球内的气体。
代入数据，得 P2 = 2P0
气体初态时，压强为P1 = P0 ，
体积为V1 = 2.5L +20×0.125L = 5L
气体末态时，压强为P2 ，体积为V2 = 2.5L
由玻意耳定律，得 P1 V1 = P2 V2
【课堂练习】
7.某个容器容积是10L，所装气体的压强是20×105Pa。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的百分之几？(大气压是1.0×105Pa)
容器原装气体为研究对象
即剩下的气体为原来的5％。
解：
气体初态时，压强P1 = 20×105Pa ，体积V1 = 10L
气体末态时，压强P2 = 1.0×105Pa ，体积V2 = ?
由玻意耳定律，得 P1 V1 = P2 V2
则
P2，V2
(等温变化)
P1，V1