物理：第3節(jié)《氣體實驗定律》課件（教科版選修3-3）

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歡迎進入物理課堂 第3節(jié)氣體實驗定律 課前自主學案 核心要點突破 課堂互動講練 課標定位 知能優(yōu)化訓練 第3節(jié) 課標定位學習目標 1 知道描述氣體的三個狀態(tài)參量 理解三個參量的意義 2 知道什么是等溫變化 等容變化和等壓變化 3 知道實驗三定律的內容及表達式 并會應用定律處理問題 4 會通過實驗來研究問題 探究物理規(guī)律 體驗科學探究過程 重點難點 1 實驗定律的理解與應用 2 描述氣體的狀態(tài)參量及物理意義 課前自主學案 一 氣體的狀態(tài)參量1 狀態(tài)參量 研究氣體的性質時 用 這三個物理量來描述氣體的狀態(tài) 這三個物理量被稱為氣體的狀態(tài)參量 2 體積 溫度和壓強 1 體積 V 氣體的體積是指氣體占有 壓強 體積 溫度 空間的大小 2 溫度 T 溫度是表示物體 的物理量 是氣體分子 的標志 測量 用 來測量 表示方法 攝氏溫度和 溫度 兩者數(shù)量關系是 3 壓強 P 是大量氣體分子對器壁撞擊的 表現(xiàn) 壓強的單位有 Pa atm cmHg mmHg等 它們間的換算關系為 1Pa 1N m21atm 76cmHg 760mmHg 1 013 105Pa 冷熱程度 平均動能 溫度計 熱力學 T t 273 宏觀 二 玻意耳定律1 等溫變化 一定質量的氣體 在 不變時其壓強與體積發(fā)生的變化 2 玻意耳定律 1 內容 一定 的某種氣體 在溫度保持不變的情況下 壓強p與 V成反比 2 表達式pV 常量 3 適用條件 氣體的 不變 氣體的 不變 溫度 質量 體積 質量 溫度 三 查理定律1 等容變化 一定質量的某種氣體在 時壓強隨溫度的變化 2 查理定律 1 內容 一定質量的某種氣體 在體積不變的情況下 壓強p與 成正比 2 表達式 3 適用條件 氣體的 不變 氣體的 不變 體積不變 熱力學溫度T 質量 體積 四 蓋呂薩克定律1 等壓變化 一定質量的某種氣體 在 的條件下 體積隨溫度的變化而變化 2 蓋呂薩克定律 1 內容 一定質量的氣體 在保持壓強不變的情況下 體積V與熱力學溫度T成 2 表達式 3 適用條件 氣體 不變 氣體 不變 壓強不變 正比 質量 壓強 核心要點突破 一 封閉氣體壓強的計算1 容器靜止或勻速運動時封閉氣體壓強的計算 1 取等壓面法根據(jù)同種液體在同一水平液面處壓強相等 在連通器內靈活選取等壓面 由兩側壓強相等列方程求解壓強 例如 圖2 3 1中同一液面C D處壓強相等 則pA p0 ph 圖2 3 1 2 力平衡法選與封閉氣體接觸的液柱 或活塞 汽缸 為研究對象進行受力分析 由F合 0列式求氣體壓強 特別提醒 在考慮與氣體接觸的液柱所產生的附加壓強p gh時 應特別注意h是表示液面間豎直高度 不一定是液柱長度 特別提醒 1 當系統(tǒng)加速運動時 選封閉氣體的物體如液柱 汽缸或活塞等為研究對象 由牛頓第二定律 求出封閉氣體的壓強 2 壓強關系的實質反映了力的關系 力的關系由物體的狀態(tài)來決定 即時應用 即時突破 小試牛刀 1 2011年沈陽高二檢測 如圖2 3 3所示 一橫截面積為S的圓柱形容器豎直放置 圓板A上表面是水平的 下表面是傾斜的 且下表面與水平面的夾角為 圓板的質量為M 不計一切摩擦 大氣壓為p0 則被圓板封閉在容器中的氣體的壓強為 圖2 3 3 A p0 Mgcos SB p0 S Mgcos SC p0 Mgcos2 SD p0 Mg S解析 選D 以圓板為研究對象 如圖所示 豎直方向受力平衡 pAS cos p0S MgS S cos 所以pA S cos cos p0S Mg所以pA p0 Mg S故此題應選D 二 對玻意耳定律的理解及應用1 成立條件 玻意耳定律p1V1 p2V2是實驗定律 只有在氣體質量一定 溫度不變的條件下才成立 2 常量的意義 p1V1 p2V2 常量C該常量C與氣體的種類 質量 溫度有關 對一定質量的氣體 溫度越高 該常量C越大 3 應用玻意耳定律的思路與方法 1 選取一定質量的氣體為研究對象 確定研究對象的始末兩個狀態(tài) 2 表示或計算出初態(tài)壓強p1 體積V1 末態(tài)壓強p2 體積V2 對未知量用字母表示 3 根據(jù)玻意耳定律列方程p1V1 p2V2 并代入數(shù)值求解 4 有時要檢驗結果是否符合實際 對不符合實際的結果刪去 特別提醒 對于開口的玻璃管 用水銀封閉一部分氣體時 氣體體積增大 特別是給出玻璃管總長度時 更要分析計算的氣體長度加上水銀柱的長度是否超出玻璃管的總長 若超出 說明水銀會流出 要重新計算 即時應用 即時突破 小試牛刀 2 如圖2 3 4所示 一定質量的理想氣體被活塞封閉在可導熱的汽缸內 活塞相對于底部的高度為h 可沿汽缸無摩擦地滑動 取一小盒圖2 3 4沙子緩慢地倒在活塞的上表面上 沙子倒完時 活塞下降了h 4 再取相同質量的一小盒沙子緩慢地倒在活塞上表面上 外界大氣的壓強和溫度始終保持不變 求此次沙子倒完時活塞距汽缸底部的高度 三 對查理定律和蓋呂薩克定律的進一步理解1 兩實驗定律的比較 3 應用查理定律或蓋呂薩克定律解題的步驟 1 確定研究對象 即被封閉的氣體 2 分析被研究氣體在狀態(tài)變化時是否符合定律條件 是否是質量和體積保持不變或是質量和壓強保持不變 3 確定初 末兩個狀態(tài)的溫度 壓強或溫度 體積 4 按查理 蓋呂薩克 定律公式列式求解 5 分析檢驗求解結果 特別提醒 1 查理定律 或蓋呂薩克 定律的適用范圍是氣體的壓強不太大 是大氣壓的幾倍 溫度不太低 與室溫比較 2 由于定律為比例式 初末狀態(tài)的壓強 或體積 只要單位相同即可 不必統(tǒng)一到國際單位 但溫度必須化為熱力學溫度 即時應用 即時突破 小試牛刀 3 如圖2 3 5所示 A是容積很大的玻璃容器 B是內徑很小的玻璃管 B的左端與A相通 右端開口 B中有圖2 3 5一段水銀柱將一定質量的空氣封閉在A中 當把A放在冰水混合物里 B的左管比右管中水銀高30cm 當B的左管比右管的水銀面低30cm時 A中氣體的溫度是多少 設大氣壓強p0 760mmHg 答案 629K 3 如果液柱 或活塞 兩端的橫截面積相等 若 p均大于零 意味著兩部分氣體的壓強均增大 則液柱 或活塞 向 p值較小的一方移動 若 p均小于零 意味著兩部分氣體的壓強均減小 則液柱向壓強減小量較大的一方 即 p 較大的一方 移動 若 p相等 則液柱不移動 4 如果液柱 或活塞 兩端的橫截面積不相等 則應考慮液柱 或活塞 兩端的受力變化 pS 若 p均大于零 則液柱向 pS小的一方移動 若 p均小于零 則液柱向 pS 大的一方移動 若 pS相等 則液柱不移動 即時應用 即時突破 小試牛刀 4 2011年泰安高二檢測 如圖2 3 6所示 A B兩容器的容積相等 用粗細均勻的細玻璃管相連 兩容器內裝有不同氣體 細管中央有一段水銀柱 在兩邊氣體作用下保持平衡時 A中氣體的溫度為0 B中氣體的溫度為20 如果將它們的溫度都降低了10 則水銀柱將 圖2 3 6 A 向A移動B 向B移動C 不動D 不能確定 課堂互動講練 有一段12cm長的水銀柱 在均勻玻璃管中封住一定質量的氣體 若開口向上將玻璃管放置在傾角為30 的光滑斜面上 在下滑過程中被封閉氣體的壓強為 大氣壓強p0 76cmHg A 76cmHgB 82cmHgC 88cmHgD 70cmHg 精講精析 水銀柱所處的狀態(tài)不是平衡狀態(tài) 因此不能用平衡條件來處理 水銀柱的受力分析如圖2 3 7所示 因玻璃管和水銀柱組圖2 3 7成系統(tǒng)的加速度a gsin30 所以對水銀柱由牛頓第二定律得 p0S Mgsin30 pS Ma 故p p0 答案 A 方法總結 封閉氣體壓強的求解技巧 1 氣體自身重力產生的壓強很小 一般忽略不計 2 壓強是聯(lián)系氣體和受力分析的橋梁 3 液體產生的壓強也可以用cmHg 或用液柱高度ph 表示 等式兩邊單位統(tǒng)一即可 沒有必要換算成國際單位 農村常用來噴射農藥的壓縮噴霧器的結構如圖2 3 8所示 A的容積為7 5L 裝入藥液后 藥液上方體積為1 5L 關閉閥門K 用打氣筒B每次打進105Pa的空氣250cm3 求 圖2 3 8 1 要使藥液上方氣體的壓強為4 105Pa 打氣筒活塞應打幾次 2 當A中有4 105Pa的空氣后 打開閥門K可噴射藥液 直到不能噴射時 噴霧器剩余多少體積的藥液 思路點撥 向噴霧器容器A中打氣 是一個等溫壓縮過程 按實際情況 在A中裝入藥液后 藥液上方必須留有空間 而已知有105Pa的空氣1 5L 把這部分空氣和歷次打入的空氣一起作為研究對象 變質量問題便轉化成了定質量問題 向A中打入空氣后 打開閥門K噴射藥液 A中空氣則經(jīng)歷了一個等溫膨賬過程 根據(jù)兩過程中氣體的初 末狀態(tài)量 運用玻意耳定律 便可順利求解本題 答案 1 18次 2 1 5L 方法總結 保證氣體質量不變 合理選擇研究對象是解答本題的關鍵 本題應正確分析研究對象的初 末狀態(tài)及對象的變化特點 分析各量之間的制約關系 正確應用相應規(guī)律列方程 圖2 3 9 思路點撥 汽缸在直立前后 缸內的氣體體積不變 對活塞受力分析 由力的平衡條件可以求出氣體初末狀態(tài)的壓強 從而由查理定律求得缸內氣體升高的溫度 圖2 3 10 圖2 3 11 答案 7 方法總結 明確研究對象 確認體積不變 選好初末狀態(tài) 正確確定壓強是正確運用查理定律的關鍵 如圖2 3 12所示 汽缸A中封閉有一定質量的氣體 活塞B與A的接觸是光滑且不漏氣的 B上放一重物C B與C的總重為G 大氣壓為p0 當汽缸內氣體溫度是20 時 活塞與汽缸底部距離為h1 求當汽缸內氣體溫度是100 時 活塞與汽缸底部的距離是多少 圖2 3 12 答案 1 3h1 方法總結 明確研究對象的壓強不變 選定初 末狀態(tài) 是正確運用蓋呂薩克定律的關鍵 變式訓練如圖2 3 13所示 上端開口的圓柱形汽缸豎直放置 截面積為0 2m2的活塞將一定質量的氣體和一形狀不規(guī)則的固體A封閉在汽缸內 溫度為300K時 活塞離汽缸底部的高度為0 6m 將氣體加熱到330K時 活塞上升了0 05m 不計摩擦力及固體體積的變化 求物體A的體積 圖2 3 13 答案 0 02m3 知能優(yōu)化訓練 本部分內容講解結束 點此進入課件目錄 按ESC鍵退出全屏播放 謝謝使用 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全