气体实验定律
★1.关于温度,下列说法中正确的是( ).【1】
(A)气体的温度升高1℃,也可以说温度升高1K;温度下降5K,也就是温度下降5℃
(B)温度由摄氏温度t升至2t,对应的热力学温度由T升至2T
(C)绝对零度就是当一定质量的气体体积为零时,用实验方法测出的温度
(D)随着人类制冷技术的不断提高,总有一天绝对零度会达到
★2.一定质量的气体在等温变化过程中,下列物理量中将发生变化的是( ).【1】
(A)分子的平均动能(B)单位体积内的分子数
(C)气体的压强(D)分子总数
★★3.一定质者的气体在等容变化过程中.温度每升高1℃,压强的增加等于它在300K时压强的( ).【2】
(A)1/27 (B)1/273 (C)1/300 (D)1/573
★★4.下列关于盖·吕萨克定律的说法中正确的是( ).【2】
(A)对于一定质量的理想气体,在保持压强不变的情况下,温度每升高1℃时,其体积的增量是温度升高前体积的1/273
(B)对于一定质量的理想气体.在保持压强不变的情况下,温度每升高1℃时,其体积的增量是它在0℃时体积的1/273
(C)对于一定质量的气体,在保持压强不变的情况下,其体积与温度成止比
(D)对于一定质量的气体,在保持压强不变的情况下,其体积与热力学温度成正比
★★5.如图所示,将一只倒置的试管竖直地插入容器内,试管内原有的空气被压缩,此
时,试管内外水面的高度差为h,若使试管插入水中的深度增大一些,则试管内外水面
的高度差将( ).(1990年上海高考试题)【2.5】
(A)增大(B)减少(C)保持不变(D)无法确定
★★6.如图所示,密封的U形管中装有水银,左、右两端都封有空气,两水银
面的高度差为h.把U形管竖直浸没在热水中,高度差将( ).【3】
(A)增大(B)减小
(C)不变(D)两侧空气柱的长度未知,不能确定
★★7.在冬季,剩有半瓶热水的暖水瓶经过一个夜晚,第二天拔瓶口的软木
塞时觉得很紧,不易拔出来,主要原因是( ).(2001年上海理科综合试题)【2】
(A)软木塞受潮膨胀(B)瓶口因温度降低而收缩变小
(C)白天气温升高,大气压强变大(D)瓶内气体因温度降低而压强减小
★★8.人们常常用充气泵为金鱼缸内的水补充氧气,右图所示为充气
泵气室的工作原理图.没大气压强为p0,气室中的气体压强为p,气通
过阀门S1、S2与空气导管相连接,下列选项中正确的是( ).
(A)当橡皮碗被拉伸时,p＞p0,S1关闭S2开通
(B)当橡皮碗被拉伸时,p＜p0,S1关闭,S2开通
(C)当橡皮碗被压缩时,p＞p0,S1关闭,S2开通
(D)当橡皮碗被压缩时,p＜p0,S1关闭,S2开通
★★9.我国民间常用”拔火罐”来治疗某些疾病,即用一个小罐将纸燃烧后放入罐内,然后迅速将火罐开口端紧压在人体的皮肤上,待火罐冷却后,火罐就紧紧地被”吸”在皮肤上,试用气体的有关性质解释这个现象.【4】
.
★★★10.如图所示,轻弹a管(上端封闭,下端开口).使两段水银柱及被两段水银
柱封闭的空气柱合在一起.若此过程中温度不变,水银柱与管壁密封很好,则b管
水银柱的下端而A′与原来a管水银柱的下端面A相比,将( ).
(A)在同一高度(B)稍高
(C)稍低(D)条件不足,无法判断
★★★11.气压式保温瓶内密封空气体积为V,瓶内水面与出水口的高度差为
h,如图所示.设水的密度为ρ,大气压强为p0,欲使水从出水口流出,瓶内空气压
缩量ΔV至少为__________.【4】
★★★12.房间里气温升高3℃时,房间内的空气将有1％逸出到房间外,由此可
计算出房间内原来的温度是________℃.【4.5】
★★★13.活塞式气泵是利用气体体积膨胀来降低气体压强的.已知某贮气筒的容积为V,气泵每抽一次,抽出的气体体积为V′=V/2.设抽气过程中温度不变,贮气筒内原来气体的压强为p0,则对它抽气三次后,贮气筒内气体压强变为多少?【5】
★★★14.氧气瓶在车间里充气时,压强达1.5×107Pa,运输到工地上发现压强降为1.35×107Pa,已知车间里的温度为27℃,工地上的温度为-3℃,试判断氧气瓶在运输途中是否漏气(氧气瓶本身的热膨胀忽略不计).【5】
★★★15.一个容积为5L的没有气的篮球,用横截面积为5cm2、冲程为25cm的打气筒打气,在打第81次时,打气筒中活塞至少下压多少才能使空气进入篮球(设打气过程中气体的温度保持不变,p0=76cmHg)?【6】
★★★16.如图所示,圆柱形气缸倒置在水平粗糙的地面上,气缸内部封有一定质量的空气,气
缸质量为10㎏,缸壁厚度可不计,活塞质量为5㎏,其横截面积为50cm2,活
塞与缸壁间的摩擦不计.当缸内气体温度为27℃时,活塞刚好与地面相接
触,但对地面无压力.现对气缸传热,使缸内气体温度升高.问:当气缸对地面
无压力时,缸内气体温度是多少℃(已知大气压强p0=1.0×105Pa)?【6】
★★★17.如图所示,上端开口的圆柱形气缸竖直放置,横截面积为0.2m2的活塞将一定质量的
气体和一形状不规则的固体A封闭在气缸内.温度为300K时,活塞离气缸底部
的高度为0.6m.将气体加热到330K时,活塞上升了0.05m,不计摩擦力及固体
体积的变化.求物体A的体积
★★★19.有一组同学对温度计进行了专题研究.他们通过查阅资料得知17世纪时伽利略曾设计过一个温度计,其结构为:一麦秆粗细的玻璃管,一端与一鸡蛋大小的玻璃泡相连,另一端竖直插在水槽中,并使玻璃管内吸入一段水柱.根据管中水柱高度的变化可测出相应的温度.为了研究”伽利略温度计”,同学们按照资料中的描述自制了如图所示的测温装置,图中A为一小塑料瓶,B为一吸管,通过软木塞与A连通,管的下端竖直插在大水槽中,使管内外水面有一
高度差h,然后进行实验研究:
(1)在不同温度下分别测出对应的水柱高度h,记录的实验数据
如下表所示.
根据表中数据计算相邻两次测量水柱的高度差,并填入表内的空格.由此可
得结论:①当温度升高时,管内水柱高度h将_______(选填”变大”、”变小”
或”不变”).②水柱高度h随温度的变化而______(选填”均匀”或”小均匀”)
变化.试从理论上分析并证明结沧②的正确性(提示:管内水柱产生的压强远远小于一个大气压).__________________________________________________________________________.
(2)通过实验,同学们发现用”伽利略温度计”来测温度,还存在一些不足之处,其中主要的不足之处有:
①_________________________________________________.
②_________________________________________________.
★★★★21.宇宙飞船密封舱内有一水银气压计,起飞时舱内温度为0℃,气压计示数相当于76cmHg所产生的压强,在飞船以a=9.8m/s2匀加速上升过程中(飞船离地面尚不太高),舱内温度为27.3℃,压强计示数相当于________cm高水银柱所产生的压强.【7】
★★★★22.如图所示,一个粗细均匀的圆筒.B端用塞子塞住,A端可用一无摩擦滑动的活塞
封闭,筒壁C处有一小孔,小孔距B端25cm.现向B端缓慢移动
活塞,若大气压强为1.0×105Pa,筒内壁的横截面积为1.2cm2,塞
子与筒壁间的最大静摩擦力为18N,温度保持不变.要使塞子不
会被顶出,活塞推到离B端的距离不得小于多少?【6】
★★★★23.如图所示为测定肺活量的装置示意图,图中A为倒扣在
水中的开口圆筒,测量前尽量排尽其中的卒气.测量时被测者尽力吸
足空气,再通过B将空气呼出,呼出的空气通过气管进入A内,使A浮
起.已知圆筒A的质量为,m、横截面积为S、大气压强为p0,水的密
度为ρ,圆筒浮出水面的高度为h,则被测者的肺活量有多大?【8】
★★★★24.如图所示,截面均匀的U形玻璃细管两端都开口,玻璃管足够长,管内有两段水银
柱封闭着一段空气柱.若气体温度是27℃时,空气柱在U形管的左侧.A、
B两点之间封闭着的空气柱长为15cm,U形管底长CD=10cm,AC高为
5cm.已知此时的大气压强为75cmHg.(1)若保持气体的温度不变,从U形
管左侧管口处缓慢地再注入25cm长的水银柱,则管内空气柱长度为多
少?(2)为了使这段空气柱长度恢复到15cm,且回到A、B两点之间.可以
向U形管再注入一些水银,且可改变气体的温度,应从哪一侧管口注人多
长水银柱?气体的温度变为多少?【10】
★★★★25.图中的竖直圆筒是固定不动的,粗筒横截面积是细筒的4倍,
细筒足够长.粗筒中A、B两轻质活塞间封有空气,气柱长l=20cm.活塞A
上方的水银深H=10cm,两活塞与筒壁间的摩擦不计.用外力向上托住活塞
B,使之处于平衡状态.水银面与粗筒上端相平.现使活塞B缓慢上移,直至
水银的一半被推入细筒中,求活塞B上移的距离.设在整个过程中气柱的温
度不变,大气压强p0=75cmHg.
★★★★26.活塞把密闭气缸分成左、右两个气室,每窒各与U形管压强计的一臂相连,压强计的两臂截面处处相同.U形管内盛有密度为ρ=7.5×102㎏/m3的液体.开始时左、右两气室的体积都为V0=1.2×10-2m3.,压强都为p0=4.0×103Pa,且液体的液面处在同一高度,如图所示.现缓缓向左推进活塞,直到液体在U形管中的高度差h=40cm.求此时左、右气室的体积V1、V2.假定两气室的温度保持不变,计算时可以不计U形管和连接管道中气体的体积,g取10m/s2.
★★★★27.如图所示,气缸由两个横截面不同的圆筒连接而成.活塞A、B被轻质刚性细杆连接在一起,可无摩擦移动.A、B的质量分别为m A=12㎏,m B=8.0㎏,横截面积分别为=4.0×10-2m.,S H=2.0×10-2m2.一定质量的理想气体被封闭在两活塞之间,
S
活塞外侧大气压强p0=1.0×l05Pa.(1)气缸水平放置达到如图(a)所示的平
衡状态,求气体的压强.已知此时气体的体积V1=2.0×10-2m3.现保持温度
不变,将气缸竖直放置,达到平衡后如图(b)所示.与图(a)相比,活塞在气缸
内移动的距离l为多少?重力加速度g取10m/s2.
★★★★28.在如图所示的装置中,A、B和C为内径相等的玻璃管,它们都处于竖直位置.A、B两管的上端等高,管内装有水,A管上端封闭,管内密封部分气体,B管上端开口,C管中水的下方有活塞顶住.A、B、C三管由内径很小的细管连接在一起.开始时,A管中气柱长度L A=3.0m,B 管中气柱长度L B=2.0m,C管中水柱长度L0=3.0m,整个装置处于平衡状态.现将活塞缓慢向上顶,直到C管中的水伞部被顶到上面的管中,求此时A管小气柱的长度.已知大气压强p
=1.0×105Pa,计算时重力加速度g取10m/s2.
专题三：气体实验定律 理想气体的状态方程 [基础回顾]： 一．气体的状态参量 1.温度：温度在宏观上表示物体的________；在微观上是________的标志． 温度有________和___________两种表示方法，它们之间的关系可以表示为：T = ________．而且ΔT =____（即两种单位制下每一度的间隔是相同的）． 绝对零度为____0 C,即___K ，是低温的极限，它表示所有分子都停止了热运动．可以无限接近，但永远不能达到． 2.体积：气体的体积宏观上等于___________________________________,微观上则表示_______________________．1摩尔任何气体在标准状况下所占的体积均为_________． 3.压强:气体的压强在宏观上是___________；微观上则是_______________________产生的．压强的大小跟两个因素有关：①气体分子的__________，②分子的_________． 二．气体实验定律 1．玻意耳定律（等温变化） 一定质量的气体，在温度不变的情况下，它的压强跟体积成______；或者说，它的压强跟体积的________不变．其数学表达式为_______________或_____________． 2．查理定律（等容变化） （1）一定质量的气体，在体积不变的情况下，温度每升高（或降低）10 C ，增加（或减少）的压强等于它在___________．其数学表达式为_______________或_____________． （2）采用热力学温标时，可表述为：一定质量的气体，在体积不变的情况下，它的压强与热力学温度成______．其数学表达式为____________． （3）推论：一定质量的气体，从初状态（P ，T ）开始，发生一等容变化过程，其压强的变化量△P 与温度变化量△T 的关系为_____________． 3．盖·吕萨克定律（等压变化） （1）一定质量的气体，在压强不变的情况下，温度每升高（或降低）10 C ，增加（或减少）的体积等于它在___________．其数学表达式为_______________或_____________． （2）采用热力学温标时，可表述为：一定质量的气体，在压强不变的情况下，它的体积与热力学温度成______．其数学表达式为____________． （3）推论：一定质量的气体，从初状态（V ，T ）开始，发生一等压变化过程，其体积的变化量△V 与温度变化量△T 的关系为_____________． 三．理想气体状态方程 1．理想气体 能够严格遵守___________的气体叫做理想气体．从微观上看，分子的大小可忽略，除碰撞外分子间无___________，理想气体的内能由气体_____和_____决定，与气体_____无关．在___________、__________时，实际气体可看作理想气体． 2．一定质量的理想气体状态方程： 2 2 2111T V P T V P = 3．密度方程： 2 22111ρρT P T P = [重难点阐释]： 一．气体压强的计算
气体实验定律物理教案 知识目标 1、知道什么是等温变化，知道玻意耳定律的实验装置和实验过程，掌握玻意耳定律 的内容与公式表达. 2、知道什么是等容变化，了解查理定律的实验装置和实验过程，掌握查理定律的内 容与公式表达. 3、掌握三种基本图像，并能通过图像得到相关的物理信息. 能力目标 通过实验培养学生的观察能力和实验能力以及分析实验结果得出结论的能力. 情感目标 通过实验，培养学生分析问题和解决问题的能力，同时树立理论联系实际的观点. 教学建议 教材分析 本节的内容涉及三个实验定律：玻意耳定律、查理定律和盖?吕萨克定律.研究压强、体积和温度之间的变化关系，教材深透了一般物理研究方法――“控制变量法”：在研究 两个以上变量的关系时，往往是先研究其中两个变量间的关系，保持其它量不变，然后综 合起来得到所要研究的几个量之间的关系，在牛顿第二定律、力矩的平衡、单摆周期确定 等教学中，我们曾经几次采用这种方法. 教法建议 通过演示实验，及设定变量的方法得到两个实验定律;注意定律成立的条件.提高学生 对图像的分析能力. 教学设计方案 教学用具：验证玻意耳定律和查理定律的实验装置各一套. 教学主要过程设计：在教师指导下学生认识实验并帮助记录数据，在教师启发下学生 自己分析总结、推理归纳实验规律. 课时安排：2课时 教学步骤
(一)课堂引入： 教师讲解：我们学习了描述气体的三个物理参量――体积、温度、压强，并知道对于 一定质量的气体，这三个量中一个量变化时，另外两个量也会相应的发生变化，三个量的 变化是互相关联的，那么，对于一定质量的气体，这三个量的变化关系是怎样的呢?这节课，我们便来研究一下! (二)新课讲解： 教师讲解：在物理学中，当需要研究三个物理量之间的关系时，往往采用“保持一个 量不变，研究其它两个量之间的关系，然后综合起来得出所要研究的几个量之间的关系”，我们研究一定质量的气体温度、体积、压强三者的关系，就可以采用这种方法.首先，我 们设定温度不变，研究气体体积和压强的关系. 1、气体的压强与体积的关系――玻意耳定律 演示实验：一定质量的气体，在保持温度不变的情况下改变压强，研究压强与体积的 关系.让学盛帮助记录数据. 压强Pa0.51.01.52.02.53.03.54.0 体积V/L8.04.02.72.01.61.31.11.0 4.04.04.054.04.03.93.854.0 以横坐标表示气体的体积，纵坐标表示气体的压强，作出压强p与体积的关系如图所示. 可见，一定质量的气体，在体积不变的情况，压强P随体积V的关系图线为一双曲线，称为等温线.①见等温线上的每点表示气体的一个状态.②同一等温线上每一状态的温度均 相同.③对同一部分气体，在不同温度下的等温线为一簇双曲线，离坐标轴越近的等温线 的温度越高. 通过实验得出，一定质量的某种气体，在温度保持不变的情况下，压强p与体积V的 乘积保持不变，即：常量 或压强p与体积V成反比，即： 这个规律叫做玻意耳定律，也可以写成：或 例如：一空气泡从水库向上浮，由于气泡的压强逐渐减小，因此体积逐渐增大. 例题1：如图所示，已知：，求：和 解：根据图像可得：
专题十气体实验定律综合应用 高效演练 1. 如图 1 所示，在长为l ＝57 cm 的一端封闭、另一端开口向上的竖直玻璃管内，用 4 cm 高的水银柱封闭 着51 cm 长的理想气体，管内外气体的温度均为33 ℃. 现将水银徐徐注入管中，直到水银面与管口相平， 此时管中气体的压强为多少？接着缓慢对玻璃管加热升温至多少时，管中刚好只剩下 4 cm高的水银柱？( 大气压强为p0＝76 cmHg) 图1 【答案】85 cmHg 318 K 2．如图 2 所示，一粗细均匀、导热良好、装有适量水银的U形管竖直放置，右端与大气相通，左端封闭气 柱长l 1＝20 cm( 可视为理想气体) ，两管中水银面等高．现将右端与一低压舱( 未画出) 接通，稳定后右管水 银面高出左管水银面h＝10 cm.( 环境温度不变，大气压强p0＝75 cmHg)
图2 (1) 稳定后低压舱内的压强为__________( 用“cmHg”做单位) ． (2) 此过程中左管内的气体对外界________( 填“做正功”“做负功”或“不做功”)，气体将__________( 填“吸热”或“放热”) ． 【答案】(1)50 cmHg (2) 做正功吸热 2 3．如图 3 所示，厚度和质量不计、横截面积为S＝10 cm 的绝热汽缸倒扣在水平桌面上，汽缸内有一绝热的“T”形活塞固定在桌面上，活塞与汽缸封闭一定质量的理想气体，开始时，气体的温度为T0＝300 K，压强为p＝0.5 ×10 5Pa ，活塞与汽缸底的距离为h＝10 cm，活塞可在汽缸内无摩擦滑动且不漏气，大气压 强为p0＝1.0 ×10 5 Pa. 求： 图3 (1) 此时桌面对汽缸的作用力F N； (2) 现通过电热丝给气体缓慢加热到T，此过程中气体吸收热量为Q＝7 J，内能增加了ΔU＝5 J，整个过程活塞都在汽缸内，求T 的值． 【答案】(1)50 N (2)720 K
第八节 气体实验定律 (Ⅱ) [目标定位] 1.知道什么是等容变化，知道查理定律的内容和公式.2.知道什么是等压变化，知道盖·吕萨克定律的内容和公式.3.了解等容变化的p －T 图线和等压变化的V －T 图线及其物理意义.4.会用分子动理论和统计观点解释气体实验定律． 一、查理定律 [导学探究] 打足气的自行车在烈日下曝晒，常常会爆胎，原因是什么？ 答案 车胎在烈日下曝晒，胎内的气体温度升高，气体的压强增大，把车胎胀破． [知识梳理] 1．等容变化：一定质量的某种气体，在体积不变时，压强随温度的变化叫做等容变化． 2．查理定律 (1)内容：一定质量的气体，在体积不变的情况下，压强p 与热力学温度T 成正比(填“正比”或“反比”)． (2)表达式：p ＝CT 或p 1T 1＝p 2 T 2 . (3)适用条件：气体的质量和体积不变． 3．等容线：p －T 图象和p －t 图象分别如图1甲、乙所示．
图1 4．从图1可以看出：p －T 图象(或p －t 图象)为一次函数图象，由此我们可以得出一个重要推论：一定质量的气体，从初状态(p 、T )开始发生等容变化，其压强的变化量Δp 与热力学温度的变化量ΔT 之间的关系为：Δp ΔT ＝p T . [延伸思考] 图1中斜率的不同能够说明什么问题？ 答案 斜率与体积成反比，斜率越大，体积越小． 二、盖·吕萨克定律 1．等压变化：一定质量的某种气体，在压强不变时，体积随温度的变化叫做等压变化． 2．盖·吕萨克定律 (1)内容：一定质量的气体，在压强不变的情况下，体积V 与热力学温度T 成正比． (2)表达式：V ＝CT 或V 1T 1＝V 2T 2 . (3)适用条件：气体的质量和压强不变． 3．等压线：V －T 图象和V －t 图象分别如图2甲、乙所示． 图2 4．从图2可以看出：V －T 图象(或V －t 图象)为一次函数图象，由此我们可以得出一个重要推论：一定质量的气体从初状态(V 、T )开始发生等压变化，其体积的变化量ΔV 与热力学温度的变化量ΔT 之间的关系为ΔV ΔT ＝V T . [延伸思考] 图2中斜率的不同能够说明什么问题？ 答案 斜率与压强成反比，斜率越大，压强越小． 三、对气体实验定律的微观解释 [导学探究] 如何从微观角度来解释气体实验定律？ 答案 从决定气体压强的微观因素上来解释，即气体分子的平均动能和气体分子的密集程度． [知识梳理] 1．玻意耳定律的微观解释 一定质量的某种理想气体，温度不变，分子的平均动能不变．体积减小，分子的密集程度增大，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增多，气体的压强增大． 2．查理定律的微观解释 一定质量的某种理想气体，体积不变，则分子的密集程度不变，温度升高，分子平均动能增
第2节气体实验定律及应用 知识梳理 一、气体分子运动速率的统计分布气体实验定律理想气体 1．气体分子运动的特点 (1)分子很小，间距很大，除碰撞外不受力． (2)气体分子向各个方向运动的气体分子数目都相等． (3)分子做无规则运动，大量分子的速率按“中间多，两头少”的规律分布．(4)温度一定时，某种气体分子的速率分布是确定的，温度升高时，速率小的分子数减少，速率大的分子数增多，分子的平均速率增大，但不是每个分子的速率都增大． 2．气体的三个状态参量 (1)体积；(2)压强；(3)温度． 3．气体的压强 (1)产生原因：由于气体分子无规则的热运动，大量的分子频繁地碰撞器壁产生持续而稳定的压力． (2)大小：气体的压强在数值上等于气体作用在单位面积上的压力．公式：p＝. (3)常用单位及换算关系： ①国际单位：帕斯卡，符号：Pa,1Pa＝1N/m2. ②常用单位：标准大气压(atm)；厘米汞柱(cmHg)． ③换算关系：1atm＝76cmHg＝ 1.013×105Pa≈1.0×105Pa. 4．气体实验定律 (1)等温变化——玻意耳定律： ①内容：一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强p与体积V成反比． ②公式：p1V1＝p2V2或pV＝C(常量)． (2)等容变化——查理定律： ①内容：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强p与热力学温度T 成正比．②公式：＝或＝C(常量)． ③推论式：Δp＝·ΔT. (3)等压变化——盖—吕萨克定律： ①内容：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积V与热力学温度T 成正比． ②公式：＝或＝C(常量)． ③推论式：ΔV＝·ΔT. 5．理想气体状态方程 (1)理想气体：在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体． ①理想气体是一种经科学的抽象而建立的理想化模型，实际上不存在． ②理想气体不考虑分子间相互作用的分子力，不存在分子势能，内能取决于温度，与体积无关． ③实际气体特别是那些不易液化的气体在压强不太大，温度不太低时都可看作理想气体． (2)一定质量的理想气体状态方程： ＝或＝C(常量)． 典例突破 考点一气体压强的产生与计算1．产生的原因：由于大量分子无规则地运动而碰撞器壁，形成对器壁各处均匀、持续的压力，作用在器壁单位面积上的压力叫做气体的压强． 2．决定因素 (1)宏观上：决定于气体的温度和体积． (2)微观上：决定于分子的平均动能和分子的密集程度． 3．平衡状态下气体压强的求法 (1)液片法：选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研究对象，分析液片两侧受力情况，建立平衡方程，消去面积，得到液片两侧压强相等方程．求得气体的压强． (2)力平衡法：选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象进行受力分析，得到液柱(或活塞)的受力平衡方程，求得气体的压强．
第1节气体实验定律 第1课时玻意耳定律 对应学生用书 P30 气体的状态 [自读教材·抓基础] 1．状态参量：物理学中研究气体的性质时，通常用气体的压强、温度和体积这三个物理量来描述气体的状态。 2．研究方法：控制一个参量不变，研究另外两个变量之间关系，这种方法叫做控制变量法。 [跟随名师·解疑难] 1．温度：热力学温度的单位是开尔文，与摄氏温度的关系：T＝t＋273。 2．如何确定封闭气体的压强？ (1)液体封闭气体模型： ①直玻璃管中液体封闭气体的压强：设气体压强为p，大气压强为p0，液体产生的压强为p h，则 图4-1-1 ②“U形管”中封闭气体的压强： 1.物理学中研究气体的性质时，常用气体的压强、温度、 体积来描述，这三个量叫气体的状态参量。 2．玻意耳定律(等温变化)：一定质量的气体，在温度不 变的条件下，压强与体积成反比，即p∝ 1 V 。
图4-1-2 (2)气缸活塞模型：设活塞质量为m ，重力加速度为g ，活塞面积为S ，气缸质量为M ，则 图4-1-3 ③气缸在光滑水平面上 图4-1-4 ????? F ＝M ＋m a F －p ·S ＝ma p ＝ MF M ＋m S [学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手) 在标准大气压(相当于76 cm 水银柱产生的压强)下做托里拆利实验时，由于管中混有少量空气，水银柱上方有一段空气柱，如图4-1-5所示。这时管中稀薄气体的压强相当于下列哪个高度的水银柱产生的压强( ) 图4-1-5 A ．0 B ．60 cm C ．30 cm D ．16 cm 解析：选D 气体压强p ＝p 0－p h ＝76 cmHg －60 cmHg ＝16 cmHg 。 玻意耳定律
专题强化十四 应用气体实验定律解决“三类模型问题” 专题解读 1.本专题是气体实验定律在玻璃管液封模型、汽缸活塞类模型、变质量气体模型中的应用，高考在选考模块中通常以计算题的形式命题. 2.学好本专题可以帮助同学们熟练的选取研究对象和状态变化过程，掌握处理三类模型问题的基本思路和方法. 3.本专题用到的相关知识和方法有：受力分析、压强的求解方法、气体实验定律等. 命题点一 “玻璃管液封”模型 1.三大气体实验定律 (1)玻意耳定律(等温变化)：p 1V 1＝p 2V 2或pV ＝C (常数). (2)查理定律(等容变化)：p 1T 1＝p 2T 2或p T ＝C (常数). (3)盖—吕萨克定律(等压变化)：V 1T 1＝V 2T 2或V T ＝C (常数). 2.利用气体实验定律及气态方程解决问题的基本思路 3.玻璃管液封模型 求液柱封闭的气体压强时，一般以液柱为研究对象分析受力、列平衡方程，要注意： (1)液体因重力产生的压强大小为p ＝ρgh (其中h 为至液面的竖直高度)； (2)不要漏掉大气压强，同时又要尽可能平衡掉某些大气的压力； (3)有时可直接应用连通器原理——连通器内静止的液体，同种液体在同一水平面上各处压强相等； (4)当液体为水银时，可灵活应用压强单位“cmHg ”等，使计算过程简捷.
类型1 单独气体问题 例1 (2017·全国卷Ⅲ·33(2))一种测量稀薄气体压强的仪器如图1(a)所示，玻璃泡M 的上端和下端分别连通两竖直玻璃细管K 1和K 2.K 1长为l ，顶端封闭，K 2上端与待测气体连通；M 下端经橡皮软管与充有水银的容器R 连通.开始测量时，M 与K 2相通；逐渐提升R ，直到K 2中水银面与K 1顶端等高，此时水银已进入K 1，且K 1中水银面比顶端低h ，如图(b)所示.设测量过程中温度、与K 2相通的待测气体的压强均保持不变.已知K 1和K 2的内径均为d ，M 的容积为V 0，水银的密度为ρ，重力加速度大小为g .求： 图1 (1)待测气体的压强； (2)该仪器能够测量的最大压强. 答案 (1)ρπgh 2d 24V 0＋πd 2?l －h ? (2)πρgl 2d 24V 0 解析 (1)水银面上升至M 的下端使玻璃泡中气体恰好被封住，设此时被封闭的气体的体积为V ，压强等于待测气体的压强p .提升R ，直到K 2中水银面与K 1顶端等高时，K 1中水银面比顶端低h ；设此时封闭气体的压强为p 1，体积为V 1，则 V ＝V 0＋1 4πd 2l ① V 1＝1 4πd 2h ② 由力学平衡条件得 p 1＝p ＋ρgh ③ 整个过程为等温过程，由玻意耳定律得 pV ＝p 1V 1 ④ 联立①②③④式得 p ＝ρπgh 2d 2 4V 0＋πd 2?l －h ? ⑤ (2)由题意知 h ≤l ⑥ 联立⑤⑥式有 p ≤πρgl 2d 24V 0 ⑦ 该仪器能够测量的最大压强为
气体的等温变化、玻意耳定律典型例题 【例1】一个气泡从水底升到水面时，它的体积增大为原来的3倍，设水的密度为ρ=1×103kg／m3，大气压强p0=×105Pa，水底与水面的温度差不计，求水的深度。取g=10m／s2。 【分析】气泡在水底时，泡内气体的压强等于水面上大气压与水的静压强之和。气泡升到水面上时，泡内气体的压强减小为与大气压相等，因此其体积增大。由于水底与水面温度相同，泡内气体经历的是一个等温变化过程，故可用玻意耳定律计算。 【解答】设气泡在水底时的体积为V1、压强为：
p1=p0+ρgh 气泡升到水面时的体积为V2，则V2=3V1，压强为p2=p0。 由玻意耳定律 p1V1=p2V2，即 （p0+ρgh）V1=p0·3V1 得水深 【例2】如图1所示，圆柱形气缸活塞的横截面积为S，下表面与水平面的夹角为α，重量为G。当大气压为p0，为了使活塞下方密闭气体的体积减速为原来的1/2，必须在活塞上放置重量为多少的一个重物（气缸壁与活塞间的摩擦不计） 【误解】活塞下方气体原来的压强 设所加重物重为G′，则活塞下方气体的压强变为
∵气体体积减为原的1/2，则p2=2p1 【正确解答】据图2，设活塞下方气体原来的压强为p1，由活塞的平衡条件得 同理，加上重物G′后，活塞下方的气体压强变为 气体作等温变化，根据玻意耳定律：
得 p2=2p1 ∴ G′=p0S+G 【错因分析与解题指导】【误解】从压强角度解题本来也是可以的，但 免发生以上关于压强计算的错误，相似类型的题目从力的平衡入手解题比较好。在分析受力时必须注意由气体压强产生的气体压力应该垂直于接触面，气体压强乘上接触面积即为气体压力，情况就如【正确解答】所示。 【例3】一根两端开口、粗细均匀的细玻璃管，长L=30cm，竖直插入水银槽中深h0=10cm处，用手指按住上端，轻轻提出水银槽，并缓缓倒转，则此时管内封闭空气柱多长已知大气压P0=75cmHg。 【分析】插入水银槽中按住上端后，管内封闭了一定质量气体，空气柱长L1=L-h0=20cm，压强p1=p0=75cmHg。轻轻提出水银槽直立在空气中时，有一部分水银会流出，被封闭的空气柱长度和压强都会发生变化。设管中水银柱长h，被封闭气体柱长为L2=L-h。倒转后，水
气体·气体实验定律的微观解释·教案 一、教学目标 1．在物理知识方面的要求： （1）能用气体分子动理论解释气体压强的微观意义，并能知道气体的压强、温度、体积与所对应的微观物理量间的相关联系。 （2）能用气体分子动理论解释三个气体实验定律。 2．通过让学生用气体分子动理论解释有关的宏观物理现象，培养学生的微观想像能力和逻辑推理能力，并渗透“统计物理”的思维方法。 3．通过对宏观物理现象与微观粒子运动规律的分析，对学生渗透“透过现象看本质”的哲学思维方法。 二、重点、难点分析 1．用气体分子动理论来解释气体实验定律是本节课的重点，它是本节课的核心内容。 2．气体压强的微观意义是本节课的难点，因为它需要学生对微观粒子复杂的运动状态有丰富的想像力。 三、教具 计算机控制的大屏幕显示仪；自制的显示气体压强微观解释的计算机软件。 四、主要教学过程 （一）引入新课 先设问：气体分子运动的特点有哪些？ 答案：特点是：（1）气体间的距离较大，分子间的相互作用力十分微弱，可以认为气体分子除相互碰撞及与器壁碰撞外不受力作用，每个分子都可以在空间自由移动，一定质量的气体的分子可以充满整个容器空间。（2）分子间的碰撞频繁，这些碰撞及气体分子与器壁的碰撞都可看成是完全弹性碰撞。气体通过这种碰撞可传递能量，其中任何一个分子运动方向和速率大小都是不断变化的，这就是杂乱无章的气体分子热运动。（3）从总体上看气体分子沿各个方向运动的机会均等，因此对大量分子而言，在任一时刻向容器各个方向运动的分子数是均等的。（4）大量气体分子的速率是按一定规律分布，呈“中间多，两头少”的分布规律，且这个分布状态与温度有关，温度升高时，平均速率会增大。 今天我们就是要从气体分子运动的这些特点和规律来解释气体实验定律。 （二）教学过程设计
习题课气体实验定律和理想气体状态方程 的应用
相关联的两部分气体的分析方法[要点归纳] 这类问题涉及两部分气体，它们之间虽然没有气体交换，但其压强或体积这些量间有一定的关系，分析清楚这些关系是解决问题的关键，解决这类问题的一般方法： (1)分别选取每部分气体为研究对象，确定初、末状态参量，根据状态方程列式求解。 (2)认真分析两部分气体的压强、体积之间的关系，并列出方程。 (3)多个方程联立求解。 [精典示例] [例1]用销钉固定的活塞把容器分成A、B两部分，其容积之比V A∶V B＝2∶1，如图1所示，起初A中有温度为127 ℃、压强为1.8×105 Pa的空气，B中有温度为27 ℃、压强为1.2×105 Pa的空气，拔去销钉，使活塞可以无摩擦地移动且不漏气，由于容器壁缓慢导热，最后两部分空气都变成室温27 ℃，活塞也停住，求最后A、B中气体的压强。
图1 [解析] 对A 空气，初状态：p A ＝1.8×105 Pa ，V A ＝？，T A ＝400 K 。 末状态：p A ′＝？，V A ′＝？，T A ′＝300 K ， 由理想气体状态方程p A V A T A ＝p A ′V A ′T A ′得： 1.8×105V A 400 ＝p A ′V A ′300 对B 空气，初状态：p B ＝1.2×105 Pa ，V B ＝？T B ＝300 K 。 末状态：p B ′＝？，V B ′＝？，T B ′＝300 K 。 由理想气体状态方程p B V B T B ＝p B ′V B ′T B ′得： 1.2×105V B 300 ＝p B ′V B ′300 又V A ＋V B ＝V A ′＋V B ′， V A ∶V B ＝2∶1，p A ′＝p B ′， 联立以上各式得p A ′＝p B ′＝1.3×105 Pa 。 [答案] 都为1.3×105 Pa
理想气体状态方程 一、教学目标： 1、知识目标：初步理解“理想气体”的概念 掌握运用玻意尔定律、查理定律和盖吕萨克推导理想气体状态方程的过程， 熟记理想气体状态方程的数学表达式，并能正确运用理想气体状态方程分析 理想气体初末状态，解答有关的简单问题。 2、方法和过程：通过推导理想气体状态方程及对气体初末状态的判断，培养学生严密的逻 辑思维能力。 3、情感、态度和价值观：通过采用不同方法推导出理想气体状态方程，使同学们养成全面 思考问题的习惯。而对气体初末状态变化的分析，则教会学生看到问题要抓 住问题的本质。 二、教学重点、难点分析： 1、如何理解理想气体状态方程是本节课的重点，也是中学阶段解答气体问题所遵循的最重要的规律之一。 2、本节课的难点在于如何分析气体变化问题的初末状态参量。尤其是末状态，各部分都发生变化的情况，更要选取合适的参考对象，找到压强变化与气体体积变化的关系。 三、主要教学过程： （一）、课堂引入 由生活中螃蟹在水中吐出的气泡上升过程中的变化问题引发思考，将该气泡作为理想气体，气泡上升到水面时体积是水底初始时的多少倍并给出具体数值，分别计算两种不同情况下，即湖底和湖面温度相同和不同时分别是多少 学生计算温度相同时可以直接运用前面学习的等温变化规律（玻意尔定律）直接解得，
但对于温度不同时，气泡三个状态参量都变化的情况却不能运用所学的三大定律解决。由此引入研究，气体在三个状态都变化时的规律的探究。 （二）、教学过程的设计 1、进行“理想气体”概念的教学 设问：（1）玻意耳定律和查理定律是如何得出的即它们是物理理论推导出来的还是由实验总结归纳得出的答案是：由实验总结归纳得出的。 （2）这两个定律是在什么条件下通过实验得到的老师引导学生知道是在温度不太低（与常温比较）和压强不太大（与大气压强相比）的条件得出的。 老师讲解：在初中我们就学过使常温常压下呈气态的物质（如氧气、氢气等）液化的方法是降低温度和增大压强。这就是说，当温度足够低或压强足够大时，任何气体都被液化了，当然也不遵循反映气体状态变化的玻意耳定律和查理定律了。而且实验事实也证明：在较低温度或较大压强下，气体即使未被液化，它们的实验数据也与玻意尔定律或查理定律计算出的数据有较大的误差。 出示投影片（1）： 说明讲解：投影片（1）所示是在温度为0℃，压强为×105Pa的条件下取1L几种常见实际气体保持温度不变时，在不同压强下用实验测出的pV乘积值。从表中可看出在压强为
31 气体实验定律 1．【2018全国I 卷】如图，容积为V 的汽缸由导热材料制成，面积为S 的活塞将汽缸分成容积相等的上下两部分，汽缸上部通过细管与装有某种液体的容器相连，细管上有一阀门K 。开始时，K 关闭，汽缸内上下两部分气体的压强均为p 0。 现将K 打开，容器内的液体缓慢地流入汽缸，当流入的液体体积为8 V 时，将K 关闭，活塞平衡时其下方气体的体积减小了 6 V ，不计活塞的质量和体积，外界温度保持不变，重力加速度大小为g 。求流入汽缸内液体的质量。 2．【湖北、山东部分重点中学2019届高三第一次联考】如图为“研究一定质量气体在体积不变的条件下，压强变化与温度变化的关系”的实验装置示意图。粗细均匀的弯曲玻璃管A 臂插入烧瓶中，B 臂与玻璃管C 下部用橡胶管连接，C 管开口向上，一定质量的理想气体被水银封闭于烧瓶内。开始时，烧瓶中气体温度为300 K ， B 、 C 内的水银面等高。已知大气压强p 0＝75 cmHg 且保持不变，现对烧瓶中气体缓慢加热使其温度变为360 K 。 (1)为保证气体体积不变，C 管应该向哪移动？移动距离是多少？ (2)为保证气体压强不变，C 管应该向哪移动？说明理由。 一、解答题
3．【兰州一中2019届期中】如图所示，一个质量为m的T形活塞在汽缸内封闭一定质量的理想气体，活塞的体积可忽略不计，距汽缸底部h0处连接一U形细管(管内气体体积可忽略)，初始时，封闭气体温度为T0，活塞水平部分距离汽缸底部1.4h0。现缓慢降低气体的温度，直到U形管中两边水银面恰好相平，此时T形活塞的竖直部分与汽缸底部接触。已知大气压强为p0，汽缸横截面积为S，活塞竖直部分高为1.2h0，重力加速度为g。求： (1)汽缸底部对T形活塞的支持力大小； (2)两水银面相平时气体的温度。 4．【济宁2019届调研】如图所示，一个高为H＝60 cm，横截面积S＝10 cm2的圆柱形竖直放置的导热汽缸，开始活塞在汽缸最上方，将一定质量的理想气体封闭在汽缸内，现在活塞上轻放一个质量为5 kg的重物，待整个系统稳定后，测得活塞与汽缸底部距离变为h。已知外界大气压强始终为p0＝1×105 Pa，不计活塞质量及其与汽缸之间的摩擦，取g＝10 m/s2。求： (1)在此过程中被封闭气体与外界交换的热量； (2)若开始环境温度为27 ℃，现将汽缸开口朝上整体竖直放在87 ℃的热水系统中，则 稳定后活塞与汽缸底部距离变为多少？
气体实验定律 专题一：密闭气体压强的计算 一、平衡态下液体封闭气体压强的计算 1. 理论依据 ① 液体压强的计算公式 gh p ρ=。 ② 液面与外界大气相接触。则液面下h 处的压强为 gh + p = p 0ρ 帕斯卡定律：加在密闭静止液体（或气体）上的压强能够大小不变地由液体（或气体）向各个方向传递（注意：适用于密闭静止的液体或气体） ③ 连通器原理：在连通器中，同一种液体（中间液体不间断）的同一水平面上的压强 是相等的。 2、计算的方法步骤（液体密封气体） ① 选取假想的一个液体薄片（其自重不计）为研究对象 ② 分析液体两侧受力情况，建立力的平衡方程，消去横截面积，得到液片两面侧的压 强平衡方程 ③ 解方程，求得气体压强 例1：试计算下述几种情况下各封闭气体的压强，已知大气压P 0，水银的密度为ρ，管中 水银柱的长度均为h 。均处于静止状态 练1：计算下图中各种情况下，被封闭气体的压强。（标准大气压强0p =76cmHg ，图中液体为水银 θ θ
练2、如图二所示，在一端封闭的U 形管内，三段水银柱将空气柱A 、B 、C 封在管中，在竖直放置时，AB 两气柱的下表面在同一水平面上，另两端的水银柱长度分别是h 1和h 2，外界大气的压强为0p ，则A 、B 、C 三段气体的压强分别是多少？ 练3、 如图三所示，粗细均匀的竖直倒置的U 型管右端封闭，左端开口插入水银槽中，封闭着两段空气柱1和2。已知12cm Hg =h 1，15cm Hg =h 2，外界大气压强76cm Hg =p 0，求空气柱1和2的压强。 二、平衡态下活塞、气缸密闭气体压强的计算 1. 解题的基本思路 （1）对活塞（或气缸）进行受力分析，画出受力示意图； （2）列出活塞（或气缸）的平衡方程，求出未知量。 注意：不要忘记气缸底部和活塞外面的大气压。 例2 如下图所示，一个横截面积为S 的圆筒形容器竖直放置，金属圆板A 的上表面是水平的，下表面是倾斜的，下表面与水平面的夹角为θ，圆板的质量为M 。不计圆板与容器内壁之间的摩擦。若大气压强为P 0，则被圆板封闭在容器中的气体压强P 等于（ ） A B. C. D. P Mg S 0+ cos θP Mg S 0cos cos θθ + P Mg S 02+ cos θ P Mg S 0+
高中物理选修3-3导学案：8-5气体实验定律习题课
习题课：理想气体状态方程与气体实验定律的应用 1.理想气体状态方程与气体实验定律的关系: p 1V 1T 1＝p 2V 2T 2? ???? T 不变：p 1V 1＝p 2V 2（玻意耳定律） V 不变：p 1T 1＝p 2 T 2（查理定律） P 不变：V 1T 1＝V 2 T 2 （盖—吕萨克定律） 题型1： 玻璃管 2.几个重要的推论: ? ??? ?(1)查理定律推论：Δp ＝p 1T 1 ΔT (2)盖—吕萨克定律推论：ΔV ＝V 1T 1 ΔT (3)理想气体状态方程推论:p 0V 0T 0＝p 1V 1T 1+ 1.一U 形玻璃管竖直放置，左端开口，右端封闭，左端上部有一光滑的轻活塞．初始时，管 内汞柱及空气柱长度如图所示．用力向下缓慢推活塞，直至管内两边汞柱高度相等时为止．求此时右侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离．已知玻璃管的横截面积处处相同；在活塞向下移动的过程中，没有发生气体泄漏；大气压强p 0＝75.0 cmHg.环境温度不变． 2.如图所示，一粗细均匀的U 形管竖直放置，A 侧上端封闭，B 侧上端与大气相通，下端开口处开关K 关闭；A 侧空气柱的长度l ＝10.0 cm ，B 侧水银面比A 侧的高h ＝ 3.0 cm 。现将开关K 打开，从U 形管中放出部分水银，当两侧水银面的高度差为h 1＝10.0 cm 时将开关K 关闭。已知大气压强p 0＝75.0 cmHg 。 (1)求放出部分水银后A 侧空气柱的长度； (2)此后再向B 侧注入水银，使A 、B 两侧的水银面达到同一高度，求注入的水银在管内的长度。
理想气体的状态方程 教学目标： （一）知识与技能 （1）理解“理想气体”的概念。 （2）掌握运用玻意耳定律和查理定律推导理想气体状态方程的过程，熟记理想气体状态方程的数学表达式，并能正确运用理想气体状态方程解答有关简单问题。 （二）过程与方法 通过推导理想气体状态方程的过程，培养学生严密的逻辑思维能力。 （三）情感态度与价值观 通过理想气体状态方程的学习，培养学生尊重知识，勇于探索的科学精神。教学重点： 理想气体的状态方程。 教学难点： 对“理想气体”这一概念的理解。 教学方法：推理法、讲述法 教学用具： 1、投影幻灯机、书写用投影片。 2、气体定律实验器、烧杯、温度计等。 教学过程： （一）引入新课 玻意耳定律是一定质量的气体在温度不变时，压强与体积变化所遵循的规律，而查理定律是一定质量的气体在体积不变时，压强与温度变化时所遵循的规律，盖-吕萨克定律是一定质量的气体在压强不变时，温度与体积变化时所遵循的规律，即这三个定律都是一定质量的气体的体积、压强、温度三个状态参量中都有一个参量不变，而另外两个参量变化所遵循的规律，若三个状态参量都发生变化时，应遵循什么样的规律呢？这就是我们今天这节课要学习的主要问题。 （二）新课教学 1、关于“理想气体”的教学
设问： （1）玻意耳定律、查理定律和盖-吕萨克定律是如何得出的？即它们是物理理论推导出来的还是由实验总结归纳得出来的？答案是：由实验总结归纳得出的。 （2）这两个定律是在什么条件下通过实验得到的？老师引导学生知道是在温度不太低（与常温比较）和压强不太大（与大气压强相比）的条件下得出的。 老师讲解：在初中我们就学过使常温常压下呈气态的物质（如氧气、氢气等）液化的方法是降低温度和增大压强。这就是说，当温度足够低或压强足够大时，任何气体都被液化了， Pa ） PaL 空气说明讲解：投影片（l ）所示是在温度为0℃，压强为 Pa 的条件 下取1L 几种常见实际气体保持温度不变时，在不同压强下用实验测出的pV 乘积值。从表中可看出在压强为 Pa 至 Pa 之间时，实验结果与玻意耳定律计算值，近似相等，当压强为 Pa 时，玻意耳定律就完全 不适用了。 这说明实际气体只有在一定温度和一定压强范围内才能近似地遵循气体的实验定律。而且不同的实际气体适用的温度范围和压强范围也是各不相同的。为
第2节 气体实验定律及应用 知识梳理 一、气体分子运动速率的统计分布 气体实验定律 理想气体 1．气体分子运动的特点 (1)分子很小，间距很大，除碰撞外不受力． (2)气体分子向各个方向运动的气体分子数目都相等． (3)分子做无规则运动，大量分子的速率按“中间多，两头少”的规律分布． (4)温度一定时，某种气体分子的速率分布是确定的，温度升高时，速率小的分子数减少，速率大的分子数增多，分子的平均速率增大，但不是每个分子的速率都增大． 2．气体的三个状态参量 (1)体积；(2)压强；(3)温度． 3．气体的压强 (1)产生原因：由于气体分子无规则的热运动，大量的分子频繁地碰撞器壁产生持续而稳定的压力． (2)大小：气体的压强在数值上等于气体作用在单位面积上的压力．公式：p ＝F S . (3)常用单位及换算关系： ①国际单位：帕斯卡，符号：Pa,1 Pa ＝1 N/m 2. ②常用单位：标准大气压(atm)；厘米汞柱(cmHg)． ③换算关系：1 atm ＝76 cmHg ＝1.013×105 Pa ≈1.0×105 Pa. 4．气体实验定律 (1)等温变化——玻意耳定律： ①内容：一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强p 与体积V 成反比． ②公式：p 1V 1＝p 2V 2或pV ＝C (常量)． (2)查理定律： ①内容：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强p 与热力学温度T 成正比． ②公式：p 1p 2＝T 1T 2或p T ＝C (常量)． ③推论式：Δp ＝p 1 T 1 ·ΔT . (3)等压变化——盖—吕萨克定律： ①内容：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积V 与热力学温度T 成正比． ②公式：V 1V 2＝T 1T 2或V T ＝C (常量)． ③推论式：ΔV ＝V 1 T 1 ·ΔT . 5．理想气体状态方程 (1)理想气体：在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体． ①理想气体是一种经科学的抽象而建立的理想化模型，实际上不存在． ②理想气体不考虑分子间相互作用的分子力，不存在分子势能，内能取决于温度，与体积无关． ③实际气体特别是那些不易液化的气体在压强不太大，温度不太低时都可看作理想气体． (2)一定质量的理想气体状态方程： p 1V 1T 1＝p 2V 2T 2或pV T ＝C (常量)． 典例突破 考点一 气体压强的产生与计算 1．产生的原因：由于大量分子无规则地运动而碰撞器壁，形成对器壁各处均匀、持续的压力，作用在器壁单位面积上的压力叫做气体的压强． 2．决定因素 (1)宏观上：决定于气体的温度和体积． (2)微观上：决定于分子的平均动能和分子的密集程度． 3．平衡状态下气体压强的求法 (1)液片法：选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研究对象，分析液片两侧受力情况，建立平衡方程，消去面积，得到液片两侧压强相等方程．求得气体的压强． (2)力平衡法：选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象进行受力分析，得到液柱(或活塞)的受力平衡方程，求得气体的压强． (3)等压面法：在连通器中，同一种液体(中间不间断)同一深度处压强相等． 4．加速运动系统中封闭气体压强的求法 选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象，进行受力分析，利用牛顿第二定律列方程求解． 例1．如图中两个汽缸质量均为M ，内部横截面积均为S ，两个活塞的质量均为m ，左边的汽缸静止在水平面上，右边的活塞和汽缸竖直悬挂在天花板下．两个汽缸内分别封闭有一定质量的空气A 、B ，大气压为p 0，求封闭气体A 、B 的压强各多大？ 解析：题图甲中选m 为研究对象． p A S ＝p 0S ＋mg 得p A ＝p 0＋mg S 题图乙中选M 为研究对象得p B ＝p 0－Mg S . 答案：p 0＋mg S p 0－Mg S 例2 ．若已知大气压强为p 0，在下图中各装置均处于静止状态，图中液体密度均为ρ，求被封闭气体的压强． 解析：在甲图中，以高为h 的液柱为研究对象，由二力平衡知p 气S ＝－ρghS ＋p 0S
气体实验定律-理想气体的状态方程
[课堂练习] 1．一定质量的理想气体处于某一初始状态，现要使它的温度经过状态变化后，回到初始状态的温度，用下列哪个过程可以实现( ) A ．先保持压强不变而使体积膨胀，接着保持体积不变而减小压强 B ．先保持压强不变而使体积减小，接着保持体积不变而减小压强 C ．先保持体积不变而增大压强，接着保持压强不变而使体积膨胀 D ． 先保持体积不变而减少压强，接着保持压强不变而使体积减小 2．如图为 0.2mol 某 种气体的压强与 温度关系．图中 p 0为标准大气压．气体在B 状态时的体积是_____L ．
3．竖直平面内有右图所示的均匀玻 璃管，内用两段水银柱封闭两段空气 柱a、b，各段水银柱高度如图所示．大 气压为p0，求空气柱a、b的压强各多大？ 4．一根两端封闭，粗细均匀的玻璃管，内有一小段水银柱把管内空气柱分成a、b两 部分，倾斜放置时，上、下两段空气 柱长度之比L a/L b=2．当两部分气体的 温度同时升高时，水银柱将如何移 动？ 5.如图所示，内径均匀的U型玻璃管竖直放置，截面积为5cm2，管右侧上端封闭，左侧上端开口，内有用细线栓住的活塞．两管中分别封入L=11cm 的空气柱A和B，活塞上、下气体压强相等为76cm 水银柱产生的压强，这时两管内的水银面的高度
差h=6cm，现将活塞用细线缓慢地向上拉，使两管内水银面相平．求： （1）活塞向上移动的距离是多少？ （2）需用多大拉力才能使活塞静止在这个位置上？ 6、一定质量的理想气体，在某一平衡状态下的压强、体积和温度分别为p1、V1、T1，在另一平衡状态下的压强、体积和温度分别为p2、V2、T2，下列关系正确的是（） A．p1 =p2，V1=2V2，T1= 21T2 B．p1 =p2，V1=21V2，T1= 2T2 C．p1=2p2，V1=2V2，T1= 2T2 D．p1 =2p2，V1=V2，T1= 2T2 7、A、B两装置，均由一支一端封闭、一端开口且带有玻璃泡的管状容器和水银 槽组成，除玻璃泡在管上的位置
【专题12】应用气体实验定律解决“三类模型问题” （解析版） 考点分类：考点分类见下表 考点内容 常见题型及要求 考点一 “玻璃管液封”模型 计算题 考点二 “汽缸活塞类”模型 计算题 考点三 “变质量气体”模型 计算题 考点一: “玻璃管液封”模型 1.三大气体实验定律 (1)玻意耳定律(等温变化)：p 1V 1＝p 2V 2或pV ＝C (常数). (2)查理定律(等容变化)：p 1T 1＝p 2T 2或p T ＝C (常数). (3)盖—吕萨克定律(等压变化)：V 1T 1＝V 2T 2或V T ＝C (常数). 2.利用气体实验定律及气态方程解决问题的基本思路
3.玻璃管液封模型 求液柱封闭的气体压强时，一般以液柱为研究对象分析受力、列平衡方程，要注意： (1)液体因重力产生的压强大小为p＝ρgh(其中h为至液面的竖直高度)； (2)不要漏掉大气压强，同时又要尽可能平衡掉某些大气的压力； (3)有时可直接应用连通器原理——连通器内静止的液体，同种液体在同一水平面上各处压强相等； (4)当液体为水银时，可灵活应用压强单位“cmHg”等，使计算过程简捷. 考点二“汽缸活塞类”模型 汽缸活塞类问题是热学部分典型的物理综合题，它需要考虑气体、汽缸或活塞等多个研究对象，涉及热学、力学等物理知识，需要灵活、综合地应用知识来解决问题. 1.一般思路 (1)确定研究对象，一般地说，研究对象分两类：一类是热学研究对象(一定质量的理想气体)；另一类是力学研究对象(汽缸、活塞或某系统). (2)分析物理过程，对热学研究对象分析清楚初、末状态及状态变化过程，依据气体实验定律列出方程；对力学研究对象要正确地进行受力分析，依据力学规律列出方程. (3)挖掘题目的隐含条件，如几何关系等，列出辅助方程. (4)多个方程联立求解.对求解的结果注意检验它们的合理性. 2.常见类型 (1)气体系统处于平衡状态，需综合应用气体实验定律和物体的平衡条件解题. (2)气体系统处于力学非平衡状态，需要综合应用气体实验定律和牛顿运动定律解题. (3)两个或多个汽缸封闭着几部分气体，并且汽缸之间相互关联的问题，解答时应分别研究各部分气体，找出它们各自遵循的规律，并写出相应的方程，还要写出各部分气体之间压强或体积的关系式，最后联立求解. 说明当选择力学研究对象进行分析时，研究对象的选取并不唯一，可以灵活地选整体或部分为研究对象进行受力分析，列出平衡方程或动力学方程. 考点三：“变质量气体”模型 分析变质量气体问题时，要通过巧妙地选择研究对象，使变质量气体问题转化为定质量气体问题，用气体实验定律求解. (1)打气问题：选择原有气体和即将充入的气体作为研究对象，就可把充气过程中气体质量变化问题转化为