(課改地區(qū)專用)2018-2019學(xué)年高考物理總復(fù)習(xí) 1.2.1 氣體的等溫變化課件.ppt

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1、1.2氣體 1.2.1氣體的等溫變化,一、探究氣體等溫變化的規(guī)律 1.氣體狀態(tài)參量:氣體的三個(gè)狀態(tài)參量為________、_______、_______。 2.等溫變化:一定質(zhì)量的氣體,在溫度不變的條件下其_______與_______的變化關(guān)系。 3.實(shí)驗(yàn)探究 (1)實(shí)驗(yàn)器材:鐵架臺、_______、氣壓計(jì)等。 (2)研究對象(系統(tǒng)):注射器內(nèi)被封閉的_______。 (3)實(shí)驗(yàn)方法:控制氣體_______和_______不變,研究氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系。,壓強(qiáng)p,體積V,溫度T,壓強(qiáng),體積,注射器,空氣柱,溫度,質(zhì)量,氣壓計(jì),刻度尺,直線,正比,反比,思維拓展 如圖1所示為“探究氣體等溫變化

2、的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)裝置,實(shí)驗(yàn)過程中如何保證氣體的質(zhì)量和溫度不變?,圖1,答案(1)保證氣體質(zhì)量不變的方法:采用實(shí)驗(yàn)前在柱塞上涂好潤滑油,以免漏氣,保證氣體質(zhì)量不變。 (2)保證氣體溫度不變的方法 采用改變氣體體積時(shí),緩慢進(jìn)行,等穩(wěn)定后再讀出氣體壓強(qiáng)的方法,以防止氣體體積變化太快,氣體的溫度發(fā)生變化。 采用實(shí)驗(yàn)過程中,不用手接觸注射器的圓筒的方法,以防止圓筒從手上吸收熱量,引起內(nèi)部氣體溫度變化。,溫度,反比,質(zhì)量,溫度,p2V2,思維拓展 玻意耳定律的表達(dá)式pVC中的C是一個(gè)與氣體無關(guān)的常量嗎? 答案pVC中的常量C不是一個(gè)普適恒量,它與氣體的種類、質(zhì)量、溫度有關(guān),對一定質(zhì)量的氣體,溫度越高,該恒量

3、越大。,三、氣體等溫變化的pV圖象 1.概念:如圖2,一定質(zhì)量的理想氣體的pV圖線的形狀為__________,它描述的是溫度不變時(shí)的pV關(guān)系,稱為等溫線。,圖2 2.分析:一定質(zhì)量的氣體,不同溫度下的等溫線是_________的。,雙曲線,不同,,,,,封閉氣體壓強(qiáng)的計(jì)算方法,要點(diǎn)歸納 1.靜止或勻速運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中壓強(qiáng)的計(jì)算方法 (1)參考液片法:選取假想的液體薄片(自身重力不計(jì))為研究對象,分析液片兩側(cè)受力情況,建立受力平衡方程消去面積,得到液片兩側(cè)壓強(qiáng)相等,進(jìn)而求得氣體壓強(qiáng)。 例如,圖3中粗細(xì)均勻的U形管中封閉了一定質(zhì)量的氣體A,在其最低處取一液片B,由其兩側(cè)受力平衡可知(pAph0)S(p

4、0phph0)S即pAp0ph。,圖3 (2)力平衡法:選取與封閉氣體接觸的液柱(或活塞、汽缸)為研究對象進(jìn)行受力分析,由F合0列式求氣體壓強(qiáng)。 (3)連通器原理:在連通器中,同一種液體(中間液體不間斷)的同一水平液面上的壓強(qiáng)相等,如圖中同一液面C、D處壓強(qiáng)相等,pAp0ph。,2.容器加速運(yùn)動(dòng)時(shí)封閉氣體壓強(qiáng)的計(jì)算:當(dāng)容器加速運(yùn)動(dòng)時(shí),通常選與氣體相關(guān)聯(lián)的液柱、汽缸或活塞為研究對象,并對其進(jìn)行受力分析,然后由牛頓第二定律列方程,求出封閉氣體的壓強(qiáng)。,圖4,精典示例 例1 如圖5所示,豎直放置的U形管,左端開口,右端封閉,管內(nèi)有a、b兩段水銀柱,將A、B兩段空氣柱封閉在管內(nèi)。已知水銀柱a長h1為1

5、0 cm,水銀柱b兩個(gè)液面間的高度差h2為5 cm,大氣壓強(qiáng)為75 cmHg,求空氣柱A、B的壓強(qiáng)分別是多少?,圖5,解析設(shè)管的截面積為S,選a的下端面為參考液面,它受向下的壓力為(pAph1)S, 受向上的大氣壓力為p0S,由于系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài),則(pAph1)Sp0S, 所以pAp0ph1(7510)cmHg 65 cmHg, 再選b的左下端面為參考液面,由連通器原理知:液柱h2的上表面處的壓強(qiáng)等于pB,則(pBph2)SpAS,所以pBpAph2(655)cmHg60 cmHg。 答案65 cmHg60 cmHg,求氣體壓強(qiáng)的方法 (1)以封閉氣體的液面或活塞為研究對象。 (2)分析其受

6、力情況。 (3)由平衡條件或牛頓第二定律列出方程,從而求得氣體的壓強(qiáng)。,,針對訓(xùn)練1 如圖6,一汽缸水平固定在靜止的小車上,一質(zhì)量為m、面積為S的活塞將一定量的氣體封閉在汽缸內(nèi),平衡時(shí)活塞與汽缸底相距L?,F(xiàn)讓小車以一較小的水平恒定加速度向右運(yùn)動(dòng),穩(wěn)定時(shí)發(fā)現(xiàn)活塞相對于汽缸移動(dòng)了距離d。已知大氣壓強(qiáng)為p0,不計(jì)汽缸和活塞間的摩擦,且小車運(yùn)動(dòng)時(shí),大氣對活塞的壓強(qiáng)仍可視為p0,整個(gè)過程中溫度保持不變。求小車的加速度的大小。,圖6,對玻意耳定律的理解和應(yīng)用,要點(diǎn)歸納 1.成立條件:玻意耳定律p1V1p2V2是實(shí)驗(yàn)定律,只有在氣體質(zhì)量一定、溫度不變的條件下才成立。 2.常量C:玻意耳定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式pVC

7、中的常量C不是一個(gè)普適恒量,它與氣體的種類、質(zhì)量、溫度有關(guān),對一定質(zhì)量的氣體,溫度越高,該恒量C越大。,3.應(yīng)用玻意耳定律的思路和方法 (1)確定研究對象,并判斷是否滿足玻意耳定律成立的條件。 (2)確定始末狀態(tài)及狀態(tài)參量(p1、V1,p2、V2)。 (3)根據(jù)玻意耳定律列方程p1V1p2V2,代入數(shù)值求解(注意各狀態(tài)參量要統(tǒng)一單位)。 (4)有時(shí)要檢驗(yàn)結(jié)果是否符合實(shí)際,對不符合實(shí)際的結(jié)果要舍去。,精典示例 例2 粗細(xì)均勻的U形管,右端封閉有一段空氣柱,兩管內(nèi)水銀面高度差為19 cm,封閉端空氣柱長度為40 cm,如圖7所示。問向左管再注入多少水銀可使兩管水銀面等高?(已知外界大氣壓強(qiáng)p076

8、 cmHg,灌入水銀過程中溫度保持不變。),圖7,解析以右管中被封閉空氣為研究對象??諝庠诔鯛顟B(tài)其p1p0ph(7619) cmHg57 cmHg,V1L1S40S;末狀態(tài)p2p076 cmHg,V2L2S。則由玻意耳定律p1V1p2V2得:5740S76L2S,L230 cm。需加入的水銀柱長度應(yīng)為h2(L1L2)39 cm。 答案39 cm,應(yīng)用玻意耳定律解題時(shí)應(yīng)注意的兩個(gè)問題 (1)應(yīng)用玻意耳定律解決問題時(shí),一定要先確定好兩個(gè)狀態(tài)的體積和壓強(qiáng)。 (2)確定氣體壓強(qiáng)或體積時(shí),只要初末狀態(tài)的單位統(tǒng)一即可,沒有必要都化成國際單位制。,,針對訓(xùn)練2 如圖8所示,一個(gè)粗細(xì)均勻、導(dǎo)熱良好、裝有適量水

9、銀的U形管豎直放置,右端與大氣相通,左端封閉長l120 cm 的氣柱,兩管中水銀面等高?,F(xiàn)將右端與一低壓艙(未畫出)接通,穩(wěn)定后右管水銀面高出左管水銀面h10 cm。環(huán)境溫度不變,大氣壓強(qiáng)p075 cmHg,求穩(wěn)定后低壓艙內(nèi)的壓強(qiáng)(用cmHg作單位)。,圖8,解析設(shè)U形管橫截面積為S,則初始狀態(tài)左端封閉氣柱體積可記為V1l1S,由兩管中水銀面等高,可知初始狀態(tài)左端封閉氣柱壓強(qiáng)為p0。當(dāng)右管水銀面高出左管10 cm時(shí),左管水銀面下降5 cm,氣柱長度增加5 cm,此時(shí)氣柱體積可記為V2(l15 cm)S,低壓艙內(nèi)的壓強(qiáng)記為p,則左管氣柱壓強(qiáng)p2p10 cmHg,根據(jù)玻意耳定律得:p0V1p2V2

10、 即p0l1S(p10 cmHg)(l15 cm)S 代入數(shù)據(jù),解得:p50 cmHg。 答案50 cmHg,精典示例 例3 如圖9所示是一定質(zhì)量的某種氣體狀態(tài)變化的pV圖象,氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程中,氣體分子平均速率的變化情況是(),圖9,A.一直保持不變B.一直增大 C.先減小后增大D.先增大后減小 解析由題圖可知,pAVApBVB,所以A、B兩狀態(tài)的溫度相等,在同一等溫線上,在直線AB上取一點(diǎn),P、V值的乘積大于A點(diǎn)的p、V乘積,所以從狀態(tài)A到狀態(tài)B溫度應(yīng)先升高后降低,分子平均速率先增大后減小。 答案D,,針對訓(xùn)練3 (多選)如圖10所示,DABC表示一定質(zhì)量的某種氣體狀態(tài)變化的一個(gè)過程,則下列說法正確的是(),圖10,A.DA是一個(gè)等溫過程 B.AB是一個(gè)等溫過程 C.TATB D.BC體積增大,壓強(qiáng)減小,溫度不變 解析DA是一個(gè)等溫過程,A正確;BC是等溫線,而A到B溫度升高,B、C錯(cuò)誤;BC是一個(gè)等溫過程,V增大,p減小,D正確。 答案AD,

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