教科版物理选修3-3全册课件-第二章-3.ppt

1、3气体实验定律气体实验定律目标导航目标导航1.知道描述气体的三个状态参量理解三个知道描述气体的三个状态参量理解三个参量的意义参量的意义2知道什么是等温变化、等容变化和等压知道什么是等温变化、等容变化和等压变化变化3知道实验三定律的内容及表达式，并会知道实验三定律的内容及表达式，并会应用定律处理问题应用定律处理问题新知初探新知初探自学导引自学导引一、气体的状态参量一、气体的状态参量1.状态参量状态参量:研究气体的性质时研究气体的性质时,用用_、_、_这三个物理量来描述气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体的状态，这三个物理量被称为气体的状态参量参量2.体积、温度和压强体积

2、、温度和压强压强压强体积体积温度温度(1)体积体积(V)：气体的体积是指气体占有空间：气体的体积是指气体占有空间的大小的大小(2)温度温度(T)：气体的温度是表示气体：气体的温度是表示气体_的物理量，是气体分子的物理量，是气体分子_的标志的标志测量：用测量：用_来测量来测量表示方法：摄氏温度和表示方法：摄氏温度和_温度，温度，两者数量关系是：两者数量关系是：_冷热程度冷热程度平均动能平均动能温度计温度计热力学热力学Tt273(3)压强压强(p)：是大量气体分子对器壁撞击的宏：是大量气体分子对器壁撞击的宏观表现单位有：观表现单位有：Pa、atm、cmHg、mmHg等，它们间的换算关系为：等，它们

3、间的换算关系为：1 Pa1 N/m2，1 atm76 cmHg760 mmHg_Pa.二、玻意耳定律二、玻意耳定律1.等温变化：一定质量的气体，在温度不变等温变化：一定质量的气体，在温度不变时其压强随体积发生的变化时其压强随体积发生的变化1.013105 2.玻意耳定律玻意耳定律(1)内容：一定内容：一定_的某种气体，在温度的某种气体，在温度保持不变的情况下，压强保持不变的情况下，压强p与体积与体积V成成_(2)表达式：表达式：pV常量常量(3)适用条件：适用条件：气体的气体的_不变；不变；气气体的体的_不变不变质量质量反比反比质量质量温度温度三、查理定律三、查理定律1.等容变化：一定质量的某

4、种气体在体积不等容变化：一定质量的某种气体在体积不变时压强随温度的变化变时压强随温度的变化2.查理定律查理定律(1)内容：一定质量的某种气体，在体积不变内容：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强的情况下，压强p与与_成正比成正比热力学温度热力学温度T(3)适用条件：适用条件：气体的气体的_不变；不变；气气体的体的_不变不变四、盖吕萨克定律四、盖吕萨克定律1.等压变化：一定质量的某种气体，在压强等压变化：一定质量的某种气体，在压强不变的条件下，体积随温度的变化不变的条件下，体积随温度的变化2.盖吕萨克定律盖吕萨克定律(1)内容：一定质量的气体内容：一定质量的气体,在保持压强不变的在保持压

5、强不变的情况下情况下,体积体积V与热力学温度与热力学温度T成成_质量质量体积体积正比正比(3)适用条件：适用条件：气体的气体的_不变；不变；气气体的体的_不变不变质量质量压强压强要点探究要点探究讲练互动讲练互动要点要点1压强的计算压强的计算1.容器静止或匀速运动时封闭气体压强的计算容器静止或匀速运动时封闭气体压强的计算(1)取等压面法取等压面法根据同种液体在同一水平液面处压强相等，在根据同种液体在同一水平液面处压强相等，在连通器内灵活选取等压面由两侧压强相等列连通器内灵活选取等压面由两侧压强相等列方程求解压强方程求解压强例如，图例如，图231中同一液面中同一液面C、D处压强相处压强相等，则等，

6、则pAp0ph.(2)力平衡法力平衡法选与封闭气体接触的液柱选与封闭气体接触的液柱(或活塞、汽缸或活塞、汽缸)为为研究对象进行受力分析，由研究对象进行受力分析，由F合合0列式求气列式求气体压强体压强图图231 特别提醒特别提醒在考虑与气体接触的液柱所产生的附加压强在考虑与气体接触的液柱所产生的附加压强pgh时，应特别注意时，应特别注意h是表示液面间竖直是表示液面间竖直高度，不一定是液柱长度高度，不一定是液柱长度2.容器加速运动时封闭气体压强的计算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当容器加速运动时，通常选与气体相关联的液柱、汽缸或活塞为研究对象，并对其进行液柱

7、、汽缸或活塞为研究对象，并对其进行受力分析，然后由牛顿第二定律列方程，求受力分析，然后由牛顿第二定律列方程，求出封闭气体的压强出封闭气体的压强图图232 有一段有一段12 cm长的水银柱，在均匀玻长的水银柱，在均匀玻璃管中封住一定质量的气体，若开口向上将璃管中封住一定质量的气体，若开口向上将玻璃管放置在倾角为玻璃管放置在倾角为30的光滑斜面上，在的光滑斜面上，在下滑过程中被封闭气体的压强为下滑过程中被封闭气体的压强为(大气压强大气压强p076 cmHg)()A76 cmHgB82 cmHgC88 cmHg D70 cmHg 【精讲精析精讲精析】水银柱所处的状态不是平衡水银柱所处的状态不是平衡状

8、态，因此不能用平衡条件来处理水银柱状态，因此不能用平衡条件来处理水银柱的受力分析如图的受力分析如图233所示，因玻璃管和水所示，因玻璃管和水银柱组成系统的加速度银柱组成系统的加速度agsin30，所以对水，所以对水银柱由牛顿第二定律得：银柱由牛顿第二定律得：p0SMgsin30pSMa，故，故pp0.图图233【答案答案】A【方法总结方法总结】封闭气体压强的求解技巧封闭气体压强的求解技巧(1)气体自身重力产生的压强很小，一般忽略气体自身重力产生的压强很小，一般忽略不计不计(2)压强是联系气体和受力分析的桥梁压强是联系气体和受力分析的桥梁(3)液体产生的压强也可以用液体产生的压强也可以用cmHg

9、(或用液柱或用液柱高度高度ph)表示，等式两边单位统一即可，没有表示，等式两边单位统一即可，没有必要换算成国际单位必要换算成国际单位变式训练变式训练1.(2012资阳中学高二检测资阳中学高二检测)如图如图234所所示，一横截面积为示，一横截面积为S的圆柱形容器竖直放置，的圆柱形容器竖直放置，圆板圆板A上表面是水平的，下表面是倾斜的，上表面是水平的，下表面是倾斜的，且下表面与水平面的夹角为且下表面与水平面的夹角为，圆板的质量为，圆板的质量为M，不计一切摩擦，大气压为，不计一切摩擦，大气压为p0，则被圆板，则被圆板封闭在容器中的气体的压强为封闭在容器中的气体的压强为()Ap0Mgcos/SBp0/

10、SMgcos/SCp0Mgcos2/SDp0Mg/S图图234解析：选解析：选D.以圆板为研究对象，如图所示，以圆板为研究对象，如图所示，竖直方向受力平衡竖直方向受力平衡pAScosp0SMgSS/cos所以所以pA(S/cos)cosp0SMg所以所以pAp0Mg/S故此题应选故此题应选D.要点要点2玻意耳定律的应用玻意耳定律的应用1.常量的意义：常量的意义：p1V1p2V2常量常量C该常量该常量C与气体的种类、质量、温度有关，与气体的种类、质量、温度有关，对一定质量的气体，温度越高，该常量对一定质量的气体，温度越高，该常量C越越大大2.应用玻意耳定律的思路与方法应用玻意耳定律的思路与方法(

11、1)选取一定质量的气体为研究对象，确定研选取一定质量的气体为研究对象，确定研究对象的始末两个状态究对象的始末两个状态(2)表示或计算出初态压强表示或计算出初态压强p1、体积、体积V1；末态；末态压强压强p2、体积、体积V2，对未知量用字母表示，对未知量用字母表示(3)根据玻意耳定律列方程根据玻意耳定律列方程p1V1p2V2，并代，并代入数值求解入数值求解(4)有时要检验结果是否符合实际，对不符合有时要检验结果是否符合实际，对不符合实际的结果删去实际的结果删去 特别提醒特别提醒对于开口的玻璃管，用水银封闭一部分气体对于开口的玻璃管，用水银封闭一部分气体时，气体体积增大，特别是给出玻璃管总长时，气

12、体体积增大，特别是给出玻璃管总长度时，更要分析计算的气体长度加上水银柱度时，更要分析计算的气体长度加上水银柱的长度是否超出玻璃管的总长若超出，说的长度是否超出玻璃管的总长若超出，说明水银会流出，要重新计算明水银会流出，要重新计算 农村常用来喷射农药的压缩喷雾器的农村常用来喷射农药的压缩喷雾器的结构如图结构如图235所示，所示，A的容积为的容积为7.5 L，装，装入药液后，药液上方体积为入药液后，药液上方体积为1.5 L，关闭阀门，关闭阀门K，用打气筒，用打气筒B每次打进每次打进105 Pa的空气的空气250 cm3.求：求：图图235(1)要使药液上方气体的压强为要使药液上方气体的压强为410

13、5 Pa，打，打气筒活塞应打几次？气筒活塞应打几次？(2)当当A中有中有4105 Pa的空气后，打开阀门的空气后，打开阀门K可喷射药液，直到不能喷射时，喷雾器剩余可喷射药液，直到不能喷射时，喷雾器剩余多少体积的药液多少体积的药液【思路点拨思路点拨】向喷雾器容器向喷雾器容器A中打气，是中打气，是一个等温压缩过程按实际情况，在一个等温压缩过程按实际情况，在A中装中装入药液后，入药液后，药液上方必须留有空间，而已知有药液上方必须留有空间，而已知有105 Pa的的空气空气1.5 L，把这部分空气和历次打入的空气，把这部分空气和历次打入的空气一起作为研究对象，变质量问题便转化成了一起作为研究对象，变质量

14、问题便转化成了定质量问题向定质量问题向A中打入空气后，打开阀门中打入空气后，打开阀门K喷射药液，喷射药液，A中空气则经历了一个等温膨胀中空气则经历了一个等温膨胀过程，根据两过程中气体的初、末状态量，过程，根据两过程中气体的初、末状态量，运用玻意耳定律，便可顺利求解本题运用玻意耳定律，便可顺利求解本题【精讲精析精讲精析】(1)以以V总总、V分别表示分别表示A的总的总容积和打气前药液上方的体积，容积和打气前药液上方的体积，p0表示打气表示打气前前A容器内外的气体压强，容器内外的气体压强，V0表示每次打入表示每次打入压强为压强为p0的空气体积，的空气体积，p1表示打表示打n次后次后A容器容器的气体压

15、强，以的气体压强，以A中原有空气和中原有空气和n次打入次打入A中中的全部气体作为研究对象，由玻意耳定律可的全部气体作为研究对象，由玻意耳定律可得得p0(VnV0)p1V(2)打开阀门打开阀门K，直到药液不能喷射，忽略喷，直到药液不能喷射，忽略喷管中药液产生的压强，则管中药液产生的压强，则A容器内的气体压容器内的气体压强应等于外界大气压强，以强应等于外界大气压强，以A容器内的气体容器内的气体作为研究对象，由玻意耳定律可得作为研究对象，由玻意耳定律可得p1Vp0V【答案答案】(1)18(2)1.5 L【方法总结方法总结】保证气体质量不变，合理选保证气体质量不变，合理选择研究对象是解答本题的关键本题

16、应正确择研究对象是解答本题的关键本题应正确分析研究对象的初、末状态及对象的变化特分析研究对象的初、末状态及对象的变化特点，分析各量之间的制约关系，正确应用相点，分析各量之间的制约关系，正确应用相应规律列方程应规律列方程变式训练变式训练2.如图如图236所示，一定质量的理想气体被所示，一定质量的理想气体被活塞封闭在可导热的汽缸内，活塞相对于底活塞封闭在可导热的汽缸内，活塞相对于底部的高度为部的高度为h，可沿汽缸无摩擦地滑动，可沿汽缸无摩擦地滑动图图236取一小盒沙子缓慢地倒在活塞的上表面上取一小盒沙子缓慢地倒在活塞的上表面上沙子倒完时，活塞下降了沙子倒完时，活塞下降了h/4.再取相同质量的再取相

17、同质量的一小盒沙子缓慢地倒在活塞上表面上外界一小盒沙子缓慢地倒在活塞上表面上外界大气的压强和温度始终保持不变，求此次沙大气的压强和温度始终保持不变，求此次沙子倒完时活塞距汽缸底部的高度子倒完时活塞距汽缸底部的高度要点要点3查理定律与盖吕萨克定律查理定律与盖吕萨克定律 1.两实验定律的比较两实验定律的比较3.应用查理定律或盖吕萨克定律解题的步骤应用查理定律或盖吕萨克定律解题的步骤(1)确定研究对象，即被封闭的气体确定研究对象，即被封闭的气体(2)分析被研究气体在状态变化时是否符合定分析被研究气体在状态变化时是否符合定律条件是否是质量和体积保持不变或是质律条件是否是质量和体积保持不变或是质量和压强

18、保持不变量和压强保持不变(3)确定初、末两个状态的温度、压强或温确定初、末两个状态的温度、压强或温度、体积度、体积(4)按查理按查理(盖吕萨克盖吕萨克)定律公式列式求解定律公式列式求解(5)分析检验求解结果分析检验求解结果特别提醒特别提醒(1)查理定律查理定律(或盖吕萨克定律或盖吕萨克定律)的适用范围是的适用范围是气体的压强不太大气体的压强不太大(是大气压的几倍是大气压的几倍)温度不温度不太低太低(与室温比较与室温比较)(2)由于定律为比例式，初末状态的压强由于定律为比例式，初末状态的压强(或或体积体积)只要单位相同即可，不必统一到国际单只要单位相同即可，不必统一到国际单位，但温度必须化为热力

19、学温度位，但温度必须化为热力学温度 (2012绵竹中学高二检测绵竹中学高二检测)如图如图237甲所示，汽缸内底部面积为甲所示，汽缸内底部面积为0.002 m2，被活，被活塞封闭在汽缸内的空气温度为塞封闭在汽缸内的空气温度为5，活塞，活塞质量为质量为8 kg，当汽缸缸筒与水平面成，当汽缸缸筒与水平面成60角角时，活塞距缸底为时，活塞距缸底为L，现将汽缸直立如图乙，现将汽缸直立如图乙所示，欲使活塞距缸底仍为所示，欲使活塞距缸底仍为L，应使缸内气，应使缸内气体体温度升高到多少？温度升高到多少？【思路点拨思路点拨】汽缸在直立前后，缸内的气体汽缸在直立前后，缸内的气体体积不变，对活塞受力分析，由力的平衡

20、条体积不变，对活塞受力分析，由力的平衡条件可以求出气体初末状态的压强，从而由查件可以求出气体初末状态的压强，从而由查理定律求得缸内气体升高的温度理定律求得缸内气体升高的温度图图237图图238图图239【答案答案】7【方法总结方法总结】明确研究对象，确认体积不明确研究对象，确认体积不变，选好初末状态，正确确定压强是正确运变，选好初末状态，正确确定压强是正确运用查理定律的关键用查理定律的关键变式训练变式训练3.如图如图2310所示，上端开口的圆柱形汽所示，上端开口的圆柱形汽缸竖直放置，截面积为缸竖直放置，截面积为0.2 m2的活塞将一定的活塞将一定质量的气体和一形状不规则的固体质量的气体和一形状不规则的固体A封闭在封闭在汽缸内汽缸内图图2310温度为温度为300 K时，活塞离汽缸底部的高度为时，活塞离汽缸底部的高度为0.6 m；将气体加热到；将气体加热到330 K时，活塞上升了时，活塞上升了0.05 m，不计摩擦力及固体体积的变化求，不计摩擦力及固体体积的变化求物体物体A的体积的体积解析：设解析：设A的体积为的体积为V，T1300 K，T2330 K，S0.2 m2，h10.6 m，h20.6 m0.05 m0.65 m，答案：答案：0.02 m3