第七節(jié) 氣體實驗定律(Ⅰ)
1.了解一定質(zhì)量的氣體,在溫度不變的情況下壓強與體積的關系. 2.會通過實驗的手段研究問題,探究物理規(guī)律,體驗科學探究過程. 3.能利用玻意耳定律解決氣體等溫變化問題.

一、氣體等溫變化的實驗規(guī)律
1.等溫過程:氣體在溫度不變的情況下發(fā)生的狀態(tài)變化過程.
2.探究等溫變化規(guī)律
(1)研究對象:被封閉在注射器內(nèi)的___________氣體.
(2)數(shù)據(jù)采集:體積可由注射器的刻度直接讀出,對應的壓強可通過與計算機連接的壓強傳感器和數(shù)據(jù)采集器自動完成并輸入計算機.多次改變活塞位置,待壓強計示數(shù)穩(wěn)定后,記錄對應壓強和體積數(shù)據(jù).
(3)數(shù)據(jù)處理:應用計算機,點擊“繪圖”,生成壓強與體積關系圖線和壓強與體積倒數(shù)的關系圖線.
(4)分析圖線,得出結論:壓強與體積成反比.
二、玻意耳定律
1.內(nèi)容:___________一定質(zhì)量的氣體,在___________溫度不變的情況下,壓強和體積成___________反比.
2.公式:pV=常量或p1V1=___________p2V2.
3.條件:氣體的___________質(zhì)量一定,___________溫度不變.
三、氣體等溫變化的p-V圖象和p-圖象(即等溫線)
1.圖象(如圖所示)

2.特點:一定質(zhì)量的氣體在溫度不變時,由于壓強與體積成___________反比,在p-V圖上等溫線應為___________雙曲線,在p-圖上等溫線應為___________過原點的直線.


如圖所示為一定質(zhì)量的氣體在不同溫度下的兩條等溫線,判斷t1、t2的高低.
提示:根據(jù)熱脹冷縮的原理,在相等的壓強下,溫度升高時氣體要膨脹,即兩條等溫線的pV乘積不相等,pV乘積大的那條溫度高,t1<t2.

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(zhì)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(zhì)量、溫度有關,對一定質(zhì)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(zhì)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.
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.
命題視角1 玻意耳定律的應用

如圖所示,一粗細均勻、導熱良好、裝有適量水銀的U形管豎直放置,右端與大氣相通,左端封閉長l1=20 cm氣柱,兩管中水銀面等高.現(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h=10 cm.環(huán)境溫度不變,大氣壓強p0=75 cmHg,求穩(wěn)定后低壓艙內(nèi)的壓強(用“cmHg”作單位).
[思路點撥] 穩(wěn)定后氣柱的長度→穩(wěn)定后氣體的壓強→低壓艙的壓強
[解析] 設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V1=l1S,由兩管中水銀面等高,可知初始狀態(tài)其壓強為p0.當右管水銀面高出左管10 cm時,左管水銀面下降5 cm,氣柱長度增加5 cm,此時氣柱體積可記為V2=(l1+5 cm)S,右管低壓艙內(nèi)的壓強記為p,則左管氣柱壓強p2=p+10 cmHg,
根據(jù)玻意耳定律得:p0V1=p2V2
即p0l1S=(p+10 cmHg)(l1+5 cm)S
代入數(shù)據(jù),解得:p=50 cmHg.
[答案] 50 cmHg