(共23张PPT)
1、气体的等温变化
1、温度
2、体积
3、压强
热力学温度T ：开尔文
T = t ＋ 273 K
体积 V
单位：有L、mL等
压强 p
单位：Pa（帕斯卡）
气体的状态参量
复习
小实验
能吹起气球吗？
？
同学们观察到什么现象？
几何性质
热学性质
力学性质
T
V
P
复习： 气体状态的描述
（气体的三个状态参量）
自行车轮胎被钉子扎了，过了一段时间后，轮胎扁了.
情景1:
情景2:
夏天自行车轮胎打得过足，在日光照射下，容易爆胎，爆胎前。
判断下面两个情景中轮胎中气体的状态参量发生了什么变化？
(一) 气体的等温变化
m不变 T不变
如何确定气体的状态参量呢？
温度（ T ）----------温度计
体积（ V ）----------容器的容积
压强（ p ）-----------气压计
动手体验定性关系
（等温变化过程中压强与体积的关系）
（二）实验探究
结论：V减小，P增大
猜想： P、V
反比
定量研究：
设计一个实验研究一定质量的气体在等温变化过程中压强与体积的定量关系
（二）实验探究
1、实验中的研究对象是什么？
2、如何控制气体的质量m、温度T保持不变？
3、如何改变压强P、体积V？
4、如何测量压强P、体积V？
猜想： P、V反比
M
m
横截面积S
(M+m)g
Ps
P0s
h
玻意耳实验的示意图
（1）研究的是哪一部分气体
（3）如何测 V
（4）如何测量p？如何改变 p
根据高度差
数据
测量空气柱的长度
（2）如何保证封闭气体的温度不变
不能用手触摸玻璃管
实验数据的处理
实验
次数 1 2 3 4 5
压强（×105Pa) 3.0 2.5 2.0
1.5 1.0
体积(L) 1.3 1.6 2.0 2.7 4.0
p/10 Pa
5
1/V
1
2
3
0
0.2
0.4
0.6
0.8
实验
探究结论：
在温度不变时，压强p和体积V成反比。
玻意耳定律
一定质量的理想气体，在温度保持不变的情况下，压强p与V成反比，或压强P与体积V的乘积保持不变，即：PV=常量
一定质量的气体，在温度不变的情况下，它的压
强跟体积成反比
（三）玻意耳定律
1、内容：
2、表达式：
3、图像：
P
1/V
P
V
一、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=常数 或p1V1=p2V2
3.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
p/10 Pa
5
V
1
2
3
0
1
2
3
4
二.等温变化图象
1、特点:
(1)等温线是双曲线的一支。
(2)温度越高,其等温线离原点越远.
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？你是根据什么理由作出判断的？
V
p
1
2
3
0
结论:t3>t2>t1
2、图象意义
(1)物理意义:反映压强随体积的变化关系
(2)点意义:每一组数据---反映某一状态
(3)结论:体积缩小到原来的几分之一,压强增大到原来的几倍.体积增大到原来的几倍,它的压强就减小为原来的几分之一.
用气体定律解题的步骤
1．确定研究对象．被封闭的气体(满足质量不变的条件)；
2．用一定的数字或表达式写出气体状态的初始条件(p1，V1，T1，p2，V2，T2)；
3．根据气体状态变化过程的特点，列出相应的气体公式(本节课中就是玻意耳定律公式)；
4．将各初始条件代入气体公式中，求解未知量；
5．对结果的物理意义进行讨论．
例4. 某个容器的容积是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？设大气压是1.0×105Pa。
解 设容器原装气体为研究对象。
初态 p1=20×105Pa V1=10L T1=T
末态 p2=1.0×105Pa V2=？L T2=T
由玻意耳定律 p1V1=p2V2得
即剩下的气体为原来的5％。
就容器而言，里面气体质量变了，似乎是变质量问题了，但若视容器中气体出而不走，就又是质量不变了。
例题：
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。
答案： 1.25×10 5Pa8.1气体的等温变化同步试题
一、选择题
1．一个气泡由湖面下20m深处上升到湖面下10m深处，它的体积约变为原来的体积的（温度不变，水的密度为1.0×103kg/m3，g取10m/s2） （ ）
A．3倍 B．2倍 C．1.5倍 D．0.7 倍
2．一个开口玻璃瓶内有空气，现将瓶口向下按入水中，在水面下5m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
3．如图8.1—5，两个半球壳拼成的球形容器内部已抽成真空，球形容器
的半径为R，大气压强为p。为使两个半球壳沿图箭头方向
互相分离，应施加的力F至少为： （ ）
A．4πR2p B．2π R2p C．πR2p D．πR2p/2
4、一定质量的气体，在做等温变化的过程中，下列物理量发生变化的有：（ ）
A、气体的体积 B、单位体积内的分子数 C、气体的压强 D、分子总数
5、如图8.1—6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
6．一定质量的气体由状态A变到状态B的过程如图
8.1—7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
7、如图8. 1—8所示，U形管的A端封有气体，B端也有一
小段气体。先用一条小铁丝插至B端气体，轻轻抽动，使B
端上下两部分水银柱相连接，设外界温度不变，则A端气柱
的： （ ）
A、体积减小 B、体积不变
C、压强增大 D、压强减小
8、一定质量的理想气体，压强为3atm，保持温度不变，当压强减小2 atm时，体积变化4L，则该气体原来的体积为： （ ）
A、4/3L B、2L C、8/3L D、8L
9、竖直倒立的U形玻璃管一端封闭，另一端开口向下，
如图8.1—9所示，用水银柱封闭一定质量的理想气体，
在保持温度不变的情况下，假设在管子的D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减小，p增大
C、V增大，p减小 D、无法确定
二、填空题：
10、如图8.1—10所示，质量分别为m１和m２的
同种气体，分别以恒定的温度t１和t２等温变化，
变化过程分别用图中等温线1和2表示，如m1=m2，
则t1____t2 ；如t1=t2，则m1______m2，
(填“>”“=”或“<”)
三、计算题：
11、一个右端开口左端封闭的U形玻璃管中装有水银，左侧封有一定质量的空气，如图8.1—11所示，已知，空气柱长是40cm，两侧水银面高度差56cm，若左侧距管顶66cm处的k点处突然断开，断开处上方水银能否流出？这时左侧上方封闭气柱将变为多高？（设大气压强为1.013×105Pa）
12`用托里拆利实验测大气压强时，管内混有少量空气，因此读数不准，当大气压强为75cmHg时，读数为74.5cmHg，这时管中空气柱长22cm，当气压计读数为75.5cmHg时，实际大气压强多大？
参考答案
1、以气泡为研究对象，利用玻意耳定律即可。答案：C
2、瓶保持静止不动，受力平衡mg=ρgV，由玻意耳定律，将瓶下按后，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：BD
3、大气压作用的有效面积为πR2。答案：C
4、等温过程中，p、V发生相应变化，单位体积内的分子数也随之发生相应变化。答案：ABC
5、假设上提时水银柱不动，则封闭气体压强减小，在大气压的作用下水银柱上升，而封闭气体由于压强减小，体积增大。答案：A
6、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。答案：B
7、由气体传递压强的特点，前后这两种情况对A管封闭气体是等同的。答案：B
8、3V=1×（V+4），V=2。答案：B
9、导致封闭气体的压强增大，体积减小。答案：B
10、＞、＞
11、断开处的压强比外界压强小，因而水银不流出。对封闭气体应用玻意耳定律可得，左侧封闭气体变为16cm。答案： 否：16cm
12、对封闭气体应用玻意耳定律可得。答案：76.2cm
版权所有：高考资源网(www.)第八章第1节 气体的等温变化
导学案 1、钻木取火的方法之一：将一把火绒草放进杉木的V形凹槽里，用木棍压住并不停搓转，越转越快，不一会儿，洞里冒出了青烟，火绒草燃着了，用嘴巴吹放在旁边的干枯松针，火就燃了起来。想一想，为何越转越快才能起火，而不是越转越慢呢？
2、给自行车打气的时候，气筒壁的温度会升高，一是由于气筒塞与气筒壁之间摩擦产生，二是由于压缩气体做功使得气筒内的气体温度升高。那么，打气时如何做才能使得气筒的温度基本不升高呢？
3、在上述的打气过程中，描述气体的三个状态参量（压强、体积、温度）分别是如何变化的？
4、利用控制变量法讨论：对一定质量的气体，如果保持温度不变，则压强与体积之间是否存在一定的关系？定性的说明一下这个关系。
5、用压强、体积图像（P-V图）定性的描述一下上述关系。如何对图像进行改进，才能使得图像能更直观的体现这一关系？
交流 1、如图所示，A、B 是一定质量的理想气体在两条等温线上的两个状态点，这两点与坐标原点O和对应坐标轴上的VA、VB坐标所围成的三角形面积分别为SA、SB，对应温度分别为TA和TB，则 A、SA > SB TA > TB B、SA = SB TA < TB C、SA < SB TA < TB D、SA > SB TA < TB
讨论 2、一贮气筒内装有25L、1.0×105 Pa 的空气，要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。
随堂练习 1．一个气泡由湖面下20m深处上升到湖面下10m深处，它的体积约变为原来的体积的（温度不变，水的密度为1.0×103kg/m3，g取10m/s2）（ ）A．3倍B．2倍C．1.5倍D．0.7 倍2．一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
巩固练习 1、一定质量的气体，在做等温变化的过程中，下列物理量发生变化的有（ ）A、气体的体积B、单位体积内的分子数C、气体的压强D、分子总数2、一定质量的理想气体，压强为3atm，保持温度不变，当压强减小2 atm时，体积变化4L，则该气体原来的体积为（ ）A、4/3LB、2LC、8/3LD、8L3、如图所示，质量分别为m１和m２的同种气体，分别以恒定的温度t１和t２等温变化，变化过程分别用图中等温线1和2表示，如m1=m2，则t1____t2 ；如t1=t2，则m1______m2(填“>”“=”或“<”)。4、把打气筒的出口堵住，往下压打气筒的活塞，会感到越往下压越费劲，怎样解释这个现象？
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0
V
P第八章1、气体的等温变化 玻意耳定律
??
??一、教学目标
??1．在物理知识方面要求：
??（1）知道什么是等温变化；
??（2）知道玻意耳定律是实验定律；掌握玻意耳定律的内容和公式；知道定律的适用条件。
??（3）理解气体等温变化的 p-V 图象的物理意义；
??（4）知道用分子动理论对玻意耳定律的定性解释；
??（5）会用玻意耳定律计算有关的问题。
??2．通过对演示实验的研究，培养学生的观察、分析能力和从实验得出物理规律的能力。
??3．渗透物理学研究方法的教育：当需要研究两个以上物理量间的关系时，先保持某个或某几个物理量不变，从最简单的情况开始研究，得出某些规律，然后再进一步研究所涉及的各个物理量间的关系。
??二、重点、难点分析
??1．重点是通过实验使学生知道并掌握一定质量的气体在等温变化时压强与体积的关系，理解 p-V 图象的物理意义，知道玻意耳定律的适用条件。
??2．学生往往由于“状态”和“过程”分不清，造成抓不住头绪，不同过程间混淆不清的毛病，这是难点。在目前这个阶段，有相当多学生尚不能正确确定密闭气体的压强。
三、教具
??1．定性演示一定质量的气体在温度保持不变时压强与体积的关系
橡皮膜（或气球皮）、直径为5cm左右两端开口的透明塑料筒（长约25cm左右）、与筒径匹配的自制活塞、20cm×6cm薄木板一块。
2．较精确地演示一定质量的气体在温度保持不变时压强与体积的关系实验仪器。
? 四、主要教学过程
??（一）引入新课
??对照牛顿第二定律的研究过程先m一定，a∝F；再F一定，a∝
现在我们利用这种控制条件的研究方法，研究气体状态参量之间的关系。
??（二）教学过程设计
??1．一定质量的气体保持温度不变，压强与体积的关系
实验前，请同学们思考以下问题：
①怎样保证气体的质量是一定的？
??②怎样保证气体的温度是一定的？
??（密封好；缓慢移活塞，筒不与手接触。）
??2．较精确的研究一定质量的气体温度保持不变，压强与体积的关系
??（1）介绍实验装置
??观察实验装置，并回答
??①研究哪部分气体？
??② A管中气体体积怎样表示？（l·S）
??③ 阀门a打开时，A管中气体压强多大？阀门a闭合时A管中气体压强多大？（p0）
??④欲使A管中气体体积减小，压强增大，B管应怎样操作？写出A管中气体压强的表达式（p=p0+h）。
??⑤ 欲使A管中气体体积增大，压强减小，B管应怎样操作？写出A管中气体压强的表达式（p=p0-h）。
??⑥ 实验过程中的恒温是什么温度？为保证A管中气体的温度恒定，在操作B管时应注意什么？（缓慢）
??（2）实验数据采集
??压强单位：mmHg；体积表示：倍率法 环境温度：室温 大气压强：p0= mmHg
① A管中气体体积减小时(基准体积为V)
顺序 1 2 3 4 5
体积 V … …
压强
② A管中气体体积增大时(基准体积为V′)
顺序 1 2 3 4 5
体积 V′ 2V′ 3V′ … …
压强
??（3）实验结论
??实验数据表明：
??一定质量的气体，在温度不变的条件下，体积缩小到原来的几分之一，它的压强就增大到原来的几倍；
??一定质量的气体，在温度不变的条件下，体积增大到原来的几倍，它的压强就减小为原来的几分之一。
??改用其他气体做这个实验，结果相同。
??3．玻意耳定律
??（1）定律内容表述之一
??一定质量的气体，在温度不变的情况下，它的压强跟体积成反比。
??数学表达式
??设初态体积为V1，压强为p1；末态体积为V2，压强为p2。有
??
? p1V1=p2V2
??（2）定律内容表述之二
??一定质量的气体，在温度不变的情况下，它的压强跟体积的乘积是不变的。
??数学表达式
??pV=恒量
??（3）用图象表述玻意耳定律
??纵轴代表气体的压强；
??横轴代表气体的体积；
??选取恰当的分度和单位。
??请学生讨论一下图线该是什么形状，并尝试把它画出来。（等温线）
??（4）关于玻意耳定律的讨论
??① 图象平面上的一个点代表什么？曲线AB代表什么？线段AB代表什么？
??② pV=恒量一式中的恒量是普适恒量吗？
??引导学生作出一定质量的气体，在不同温度下的几条等温线，比较后由学生得出结论：恒量随温度升高而增大。
??③下面的数据说明什么？
??一定质量的氦气
压强 1atm 500atm 1000 atm
实测体积 1m3 1.36/500m3 2.068 5/1 000m3
计算体积 1/500m3 1/1 000m3
??玻意耳定律的适用条件：压强不太大（和大气压比较）、温度不太低（和室温比较）的任何气体。
??④ 你能推导出用密度形式表达的玻意耳定律吗？
??⑤ 你能用分子动理论对玻意耳定律作出解释吗？
??例题 某个容器的容积是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？设大气压是1.0×105Pa。
??
??解 设容器原装气体为研究对象。
??初态 p1=20×105Pa
??V1=10L
??T1=T
??末态 p2=1.0×105Pa
??V2=？L
??T2=T
??由玻意耳定律 p1V1=p2V2得
??
??即剩下的气体为原来的5％。
??题后话：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。
??（三）课堂小结
??1．一定质量的气体，在温度不变的情况下，它的压强跟体积成反比。
??2．玻意耳定律可以用p-V图线表示。
??3．玻意耳定律是实验定律，不论什么气体，只要符合压强不太大（和大气压比较）、温度不太低（和室温比较）的条件，都近似地符合这个定律。
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