物理粤教版学案第二章第七节气体实验定律（Ⅰ）.docx

学必求其心得，业必贵于专精

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第七节气体实验定律（Ⅰ）

1．理解一定质量的气体,在温度不变的情况下压强与体积的关系．

2。会通过实验的手段研究问题,探究物理规律，体验科学探究过程．

3．能利用玻意耳定律解决气体等温变化问题．

为适应太空环境，航天员都要穿航天服，航天服是一种高科技产品，它有一套生命保障系统，这套系统为航天员提供合适的温度、氧气和气压，让航天员在太空如同在地面上一样舒适．为什么要穿航天服呢？

提示：航天员在地球上正常生活和工作时受到的大气压强是一个大气压,身体内（比如说肺部)气体的压强和身体外的大气压强处于平衡状态．如果不穿航天服,当航天员进入太空时，体外的压强很快减小,根据玻意耳定律，这时肺部气体的体积会急剧增大,可能使肺部撑裂．当航天员返回地面时，体外的压强很快增大，同样根据玻意耳定律，肺部气体的体积会急剧减小，可能使肺部被压裂．

1．等温过程

一定质量的气体，在保持温度不变的情况下，发生状态变化的过程．

2．探究等温变化规律

(1）研究对象：被封闭在注射器内的气体．

(2)数据采集:体积可由注射器的刻度直接读出，对应的压强可通过与计算机连接的压强传感器和数据采集器自动完成并输入计算机．多次改变活塞位置,待气压计示数稳定后,分别记录对应压强和体积数据．

（3)数据处理：应用计算机，点击“绘图”，生成压强与体积的关系图线和压强与体积倒数的关系图线．

（4)分析图线，得出结论：压强与体积成反比．

3．玻意耳定律

（1）内容:一定质量的气体，在温度不变的情况下，压强和体积成反比．

(2）公式：p∝eq\f（1,V)或p1V1＝p2V2。

(3）条件:气体的质量一定，温度不变．

4．气体等温变化的p-V图像和p-eq\f(1，V)图像（即等温线)．

（1)图像如图所示．

（2）特点：一定质量的气体在温度不变时，由于压强与体积成反比，在p—V图上等温线应为双曲线的一支,在p—eq\f（1，V)图上等温线应为过原点的直线．

一、玻意耳定律的应用

玻意耳定律是一定质量的气体，当温度保持不变时，其压强与体积的变化所遵循的规律．利用该定律解题时，首先要明确研究对象是哪一部分气体，然后确定初末状态的压强与体积，往往求解压强是解题的关键．

二、变质量气体的求解问题

玻意耳定律只适用于气体质量一定的情况，但容器往往会存在漏气的问题，或存在给容器打气的问题，我们必须合理选择研究对象，将变质量问题转化成定质量问题．

三、如何在p—V图、p—eq\f(1，V)图上判断温度的高低？

1．p-V图

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，如图甲中T1＜T2.

2．p—eq\f(1,V)图

一定质量的气体，温度不变时，pV＝恒量，p与V成反比,p与eq\f(1，V)就成正比，在p-eq\f(1,V)图上的等温线应是过原点的直线,直线的斜率即为p与V的乘积,斜率越大,pV乘积越大,温度就越高，如图乙中T2＞T1。

甲乙

类型一玻意耳定律的基本应用

【例题1】如图所示，一个厚度可以不计、质量为m的汽缸放在光滑的水平地面上，活塞的质量为m′，面积为S，内部封有一定质量的气体．活塞不漏气，摩擦不计,外界大气压强为p0，若在活塞上加一水平向左的恒力F（不考虑气体温度的变化），当汽缸和活塞以共同加速度运动时，缸内气体初末状态的长度之比是(）

A．eq\f(F，p0S） B．1

C．1＋eq\f(F,p0S) D．1＋eq\f（mF,（m＋m′)p0S）

解析：初态p1＝p0，V1＝l1S；

加上力F后，整体的加速度是：a＝eq\f(F,m＋m′），对活塞由牛顿第二定律得：p0S＋F－p2S＝m′a，得p2＝p0＋eq\f(mF,(m＋m′)S),由玻意耳定律:p1V1＝p2V2得:eq\f（l1，l2）＝1＋eq\f(mF,（m＋m′)p0S）.

答案：D

题后反思:压强是力热综合的桥梁,要善于灵活选择研究对象,运用有关力学规律求出压强．

类型二玻意耳定律在相关联的两部分气体中的应用

【例题2】如图所示，内径均匀的U形管中装入水银，两管中水银面与管口的距离均为l＝10.0cm,大气压强p0＝75。8cmHg时，将右侧管口封闭，然后从左侧管口处将一活塞缓慢向下推入管中，直到左右两侧水银面高度差达h＝6。0cm为止．求：

(1）右侧管内气体此时的压强;

（2)活塞在左侧管内移动的距离．

解析：（1)设U形管截面积为S，则右侧气体体积为(l－eq\f(h，2))S.

取右侧气体为研究对象,根据玻意耳定律有

p0lS＝p2(l－eq\f(h,2)）S

解得p2＝eq