4.1 气体实验定律 学案1（鲁科版选修3-3）

4.1
气体实验定律
学案1
【学习目标】　
知道气体的状态及三个参量。
掌握玻意耳定律，并能应用它解决气体的等温变化的问题、解释生活中的有关现象。
知道气体等温变化的p—V图象。
【学习重点】　
玻意耳定律的应用
【知识要点】　
一、气体的状态及参量
1、研究气体的性质，用
、
、
三个物理量描述气体的状态。描述气体状态的这三个物理量叫做气体的
。
（压强
体积
温度
状态参量）
2、温度：温度是表示物体
的物理量，从分子运动论的观点看，温度标志着物体内部
的剧烈程度。
在国际单位制中，用热力学温标表示的温度，叫做
温度。用符号
表示，它的单位是
，简称
，符号是
。
热力学温度与摄氏温度的数量关系是：T=
t+
。
（
冷热程度
大量分子无规则运动
绝对
T
开尔文
开
K
273.15
）
3、体积：气体的体积是指气体
。在国际单位制中，其单位是
，符号是
。体积的单位还有升（L）、毫升（mL）
1L=
m3，1mL=
m3。
（作用在器壁单位面积上的压力
立方米
m3
10-3
10-6
）
4、压强：器壁单位面积上受到大量气体分子的压力
叫做气体的压强，用
表示。在国际单位制中，压强的的单位是帕斯卡
，简称帕
，符号
。气体压强常用的单位还有标准大气压（atm）和毫米汞柱（mmHg），
1
atm=
Pa=
mmHg。
（
P
Pa
帕
1.
013×105
760
）
5、气体状态和状态参量的关系：对于一定质量的气体，如果
、
、
这三个参量中有两个参量发生改变，或者三个参量都发生了变化，我们就说气体的状态发生了改变，只有一个参量发生改变而其它参量不变的情况是
发生的。
（温度
体积
压强
不可能）
二、玻意耳定律
1、英国科学家玻意耳和法国科学家马略特各自通过实验发现：一定质量的气体，在温度不变的情况下，压强p与体积V成
。这个规律叫做玻意耳定律。
2、玻意耳定律的表达式：pV=C（常量）或者
。其中p1
、V1和p2、V2分别表示气体在1、2两个不同状态下的压强和体积。
（反比
p2V2
=
p1V1
）
三、气体等温变化的p—V图象
一定质量的气体发生等温变化时的p—V图象如图所示。图线的形状为
。由于它描述的是温度不变时的p—V关系，因此称它为等温线。
一定质量的气体，不同温度下的等温线是不同的。
（
双曲线
）
【典型例题】　
例题1
一贮气筒内装有25L、1.0×105
Pa
的空气，现想使筒内气体压强增至4.0×105Pa，且保持温度不变，那么应向筒内再打入
L、1.0×105
Pa
的相同温度的气体。
解析：玻意耳定律的适用条件是气体的质量不变，温度不变，因此应以筒内和再打入的气体作为研究对象。
设再打入V升1.0×105
Pa
的相同温度的气体
初状态：p1=1.0×105
Pa，V1=(25+V)L
末状态：p2=4.0×105
Pa，V1=
25
L
由玻意耳定律，得：p1V1=p2V2
1.0×105×(25+V)=
4.0×105×25
V=75L
例题2
如图所示，横截面积为0.01m2的气缸内被重G=200N的活塞封闭了高30cm的气体。已知大气压p0=1.0×105Pa，气缸足够长，现将气缸倒转竖直放置，设温度不变，求此时活塞到缸底的高度？
45cm
解析：重G=200N的活塞产生的压强p
=
=
0.2×105Pa
初状态：p1
=
p0
+
p
=
1.2×105Pa，V1
=
h1S，h1
=
30cm
末状态：p2
=
p0
-
p
=
0.8×105Pa，V2
=
h2S
根据玻意耳定律p2V2
=
p1V1
得h2
=
=
cm
=
45cm
【达标训练】　
1．如图所示，一个横截面积为S的圆筒形容器竖直放置，
金属圆板的上表面是水平的，下表面与水平面的夹角为θ，
圆板的质量为M，不计圆板与容器内壁间的摩擦。若大气
压强为P0，则被圆板封闭在容器中的气体压强等于（
D
）
A、P0+Mgcosθ/S
B、P0/cosθ+Mg
/Scosθ
C、P0+Mgcos2θ/S
D、P0+Mg
/S
2．一个气泡从水底升到水面上时，增大2倍，设水的密度为ρ=1×103Kg/m3，大气压强P0=1×105Pa，水底与水面温差不计，求水的深度。（g=10m/s2）
10m
3．如图所示，两端开口的均匀玻璃管竖直插入水银槽中，管中有一段水银柱h1封闭一定质量的气体，这时管下端开口处内外水银面高度差为h2，若保持环境温度不变，当外界压强增大时，下列分析正确的是（
D
）
A、h2变长
B、h2变短
C、h1上升
D、h1下降
4．如图所示，粗细均匀的U形管的A端是封闭的，B端开口向上。两管中水银面的高度差h=20cm。外界大气压强为76cmHg。求A管中封闭气体的压强。
56cmHg
5．一个容积是10升的球，原来盛有1个大气压的空气，现在使球内气体压强变为5个大气压，应向球内打入
升1个大气压的空气（设温度不变）
40
6．如图所示，横截面积为0.01m2的气缸内被重G=200N的活塞封闭了高30cm的气体。已知大气压p0=1.0×105Pa，气缸足够长，现在活塞上缓慢增加一些砝码，求增加的砝码的总重力为300N时活塞到缸底的高度。
24cm
【反思】
收获
疑问
V
O
t1
t2
p
θ
h2
h1
A
B
h
图8—9
h2
h1