2012【优化方案】精品课件：人教物理选修3-3第8章第一节

(共40张PPT)
第一节　气体的等温变化
核心要点突破
课堂互动讲练
知能优化训练
第一节
课前自主学案
课标定位
学习目标：1.知道什么是等温变化及描述气体的三个状态参量．
2．通过实验探究得出玻意耳定律，并掌握定律的内容．学会利用等温变化的规律解决有关问题．
3．明确p—V图象中，等温变化的图线及其物理意义．
课标定位
重点难点：1.掌握玻意耳定律并利用定律进行有关计算．
2．理解等温变化的p—V图象，并能利用图象分析实际问题．
课前自主学案
一、探究气体等温变化的规律
1．状态参量：研究气体的性质时，用________、_______、_________这三个物理量来描述气体的状态，这三个物理量被称为气体的状态参量．
2．等温变化：一定质量的气体，在________不变时其压强随体积发生的变化．
压强
体积
温度
温度
3．实验条件：在探究气体等温变化规律的实验过程中，必须保证气体的________、_______不变．
4．实验数据的收集：课本图8.1－1中，注射器内封闭气体的压强可以从仪器上方的_________读出，空气柱的长度可以在玻璃管侧的
__________上读出．空气柱的长度l与
______________的乘积就是它的体积V.
质量
温度
压力表
刻度尺
横截面积
5．实验数据的处理：用p－V图象处理数据时，得到的图线是___________，用p－1/V图象处理数据时，得到的图线是过_____________，图线的斜率表示_____，且保持不变．
二、玻意耳定律
1．内容：一定_______的某种气体，在
___________的情况下，压强p与体积V成
________
2．公式：pV＝C，或_______________.
双曲线
原点的直线
pV
质量
温度不变
反比．
p1V1＝p2V2
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8－1－1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_________一定质量的气体，不同温度下的等温线是________的．
双曲线．
等温线．
不同
图8－1－1
核心要点突破
一、封闭气体压强的计算
1．液体封闭气体的情况
(1)静止或匀速运动系统中压强的计算方法
①参考液片法：选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研究对象，分析液片两侧受力情况，建立平衡方程消去面积，得到液片两侧压强相等，进而求得气体压强．
例如，图8－1－2中粗细均匀的U形管中封闭了一定质量的气体A，在其最低处取一液片B，由其两侧受力平衡可知
(pA＋ph0)S＝(p0＋ph＋ph0)S.
即pA＝p0＋ph.
②力平衡法：选与封闭气
体接触的液柱(或活塞、汽缸)
为研究对象进行受力分析，
由F合＝0列式求气体压强．
图8－1－2
③连通器原理：在连通器中，同一种液体(中间液体不间断)的同一水平液面上的压强相等，如图8－1－2中同一液面C、D处压强相等，即pA＝p0＋ph.
(2)容器加速运动时封闭气体压强的计算
当容器加速运动时，通常选与气体相关联的液柱为研究对象进行受力分析，然后由牛顿第二定律列方程，求出封闭气体的压强．
2．活塞汽缸结构封闭气体的情况
通常以活塞(汽缸)为研究对象，利用动力学知识求解．
若活塞(汽缸)处于平衡状态，求解时列平衡方程即可；若处于加速状态，求解时列牛顿第二定律方程即可．
即时应用?(即时突破，小试牛刀)
1.已知大气压强为p0，如图8－1－3所示，竖直的U形管内A、B两部分被水银柱密封着，则两部分气体的压强分别为：pA＝____________；pB＝__________.
图8－1－3
答案：p0＋l1＋l2　p0＋l2
二、对玻意耳定律的理解
1．成立条件：玻意耳定律p1V1＝p2V2是实验定律．只有在气体质量一定、温度不变的条件下才成立．
2．恒量的定义：p1V1＝p2V2＝恒量C
该恒量C与气体的种类、质量、
温度有关，对一定质量的气体，
温度越高，该恒量C越大．
3．等温变化的图象
图8－1－4
(1)p－V图
①一定质量的气体，在温度不变的情况下p与V成反比，因此等温过程的p－V图象是双曲线的一支．
②一定质量的气体，温度越高，气体压强与体积的乘积必然越大，在p－V图上的等温线就越高，如图8－1－4中，T1图8－1－5
4．利用玻意耳定律解题的基本思路
(1)确定研究对象：根据题意，确定所研究的气体．
(2)明确初、末状态：找出气体变化前后的初、末状态，并确定初、末状态的p、V值．
(3)列方程求解：根据玻意耳定律列方程，必要时还应由力学或几何知识列出辅助方程；求解时注意同一物理量的单位要统一．
(4)检验结果：有时列方程求解会得到两个结果，应通过合理性的检验决定取舍．
即时应用?(即时突破，小试牛刀)
2．如图8－1－6所示，p表示压强，V表示体积，T为热力学温度，正确描述一定质量的气体发生等温变化的是(　　)
图8－1－6
解析：选ABC.A图表示温度T始终不变，B、C图表示pV为定值，即温度不变，A、B、C对，D中p∝V，此时温度必然变化，故D错．
课堂互动讲练
压强的计算
求图8－1－7中被封闭气体A的压强．其中(1)、(2)、(3)图中的玻璃管内都灌有水银，(4)图中的小玻璃管浸没在水中．大气压强p0＝76 cmHg.(p0＝1.01×105 Pa，g＝10 m/s2，ρ水＝1×103 kg/m3)
例1
图8－1－7
【精讲精析】　(1)pA＝p0－ph＝76 cmHg－10 cmHg
＝66 cmHg.
(2)pA＝p0－ph＝76 cmHg－10×sin30° cmHg
＝71 cmHg.
(3)pB＝p0＋ph2＝76 cmHg＋10 cmHg＝86 cmHg，
pA＝pB－ph1＝86 cmHg－5 cmHg＝81 cmHg.
(4)pA＝p0＋ρ水gh
＝1.01×105 Pa＋1×103×10×(1.2－0.8) Pa
＝1.05×105 Pa.
【答案】　见精讲精析
【方法总结】　以液柱为研究对象，根据受力平衡，可求得封闭气体的压强p＝p0±ph，其中h为两气体液面的高度差．若被封气体的液面低，取“＋”，否则取“－”．
变式训练1　如图8－1－8所示，活塞的质量为m，缸套的质量为M，通过弹簧吊在天花板上，汽缸内封有一定质量的气体，缸套和
活塞间无摩擦，活塞面积为S，
大气压强为p0，则封闭气体的
压强为(　　)
图8－1－8
答案：C
等温变化的图象问题
如图8－1－9所示为一定质量的气体在不同温度下的两条等温线，则下列说法正确的是(　　)
A．从等温线可以看出，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T1>T2
D．由图可知T1例2
图8－1－9
【精讲精析】　由等温线的物理意义可知，A、B正确，对于一定质量的气体，温度越高，等温线的位置就越高，C错，D对．
【答案】　ABD
【方法总结】　一定质量的气体，温度不变时，压强与体积成反比，温度升高后，压强与体积的乘积变大，等温线表现为远离原点．
变式训练2　(2010年高考江苏卷)为了将空气装入气瓶内，现将一定质量的空气等温压缩，空气可视为理想气体．下列图象能正确表示该过程中空气的压强p和体积V关系的是(　　)
图8－1－10
玻意耳定律的应用
如图8－1－11所示，粗细均匀的弯曲玻璃管A、B两端开口，管内有一段水银柱，右管内气体柱长为39 cm，中管内水银面与管口A之间气体柱长为40 cm.先将B端封闭，再将左管竖直插入水银槽中，设整个过程温度不变，稳定后右管内水银面比中管内水银面高2 cm，求：
(1)稳定后右管内的气体压强p；
(2)左管A端插入水银槽的深度h.
(大气压强p0＝76 cmHg)
例3
图8－1－11
【思路点拨】　B端封闭，左管竖直插入水银中，形成了两部分封闭的质量一定的气体，因玻璃管的粗细均匀，可用气柱的长度表示体积，然后用玻意耳定律对问题求解．
【自主解答】　(1)插入水银
槽后右管内气体：由玻意耳
定律得：
图8－1－12
【答案】　(1)78 cmHg　(2)7 cm
【方法总结】　用玻意耳定律解题时，确定初、末状态的状态参量p、V，特别是压强的确定，是解题的关键．
变式训练3　如图8－1－13所示，钢筒质量为40 kg，活塞质量为20 kg，横截面积为100 cm2，钢筒放在水平地面上时，气柱长度为10 cm，大气压强为1×105 Pa，
温度为7 ℃，求：当竖
直向上提活塞杆，将钢筒缓
慢地提起来时，气柱多长？
图8－1－13
答案：20 cm
化变质量为定质量问题
如图8－1－14所示为某压缩式喷雾器储液桶，其容量是5.7×10－3m3，往桶内倒入4.2×10－3m3的药液后开始打气，假设打气过程中药液不会向外喷出．如果每次能打进2.5×10－4m3的空气，要使喷雾器内空气的压强达到4 atm，
应打气几次？这个压强能否使喷雾
器内的药液全部喷完？(设标准大
气压为1 atm，打气过程中不考虑
温度的变化)
例4
图8－1－14
【思路点拨】　本题是一道变质量问题，我们可以灵活选取研究对象把变质量问题转化为等质量问题．
【精讲精析】　设标准大气压为p0，药桶中空气的体积为V，打气N次后，喷雾器中的空气压强达到4 atm，打入气体在1 atm下的体积为2.5N×10－4 m3.选取打气N次后药桶中的空气为研究对象，由玻意耳定律得p0V＋p0×2.5N×10－4＝4p0V.
其中V＝5.7×10－3m3－4.2×10－3 m3＝1.5×10－3m3.
代入上式后解得N＝18次．
当空气完全充满药桶后，如果空气压强仍然大于大气压，则药液可以全部喷出，否则不能完全喷出．
由玻意耳定律得4p0V＝p×5.7×10－3.
解得p＝1.053p0>p0，所以药液可以全部喷出．
【答案】　18　能
【思维总结】　此类问题我们可认为打入喷雾器的气体都在其周围，且可以认为是一次性打入的，初态的体积为内外气体的体积之和．
变式训练4　一个体积为V的钢瓶中，装有压强为p的理想气体．在恒温情况下，用容积为ΔV的抽气机抽气，如图8－1－15
所示．求抽n次后钢瓶中的气
体压强多大？
图8－1－15
知能优化训练
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