高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册3 气体的等压变化和等容变化导学案

气体的等压变化和等容变化

【学习目标】

一、知识与技能

1．知道什么是气体的等容变化过程；掌握查理定律的内容；理解p-T图象的物理意义；知道查理定律的适用条件。

2．知道什么是气体的等压变化过程；掌握盖-吕萨克定律的内容、数学表达式；理解V-T图象的物理意义。

3．知道什么是理想气体，理解理想气体的状态方程。

4．会用气体动理论的知识解释气体实验定律。

二、过程与方法

根据查理定律和盖-吕萨克定律的内容理解p-T图象和V-T图象的物理意义。

三、情感、态度与价值观

1．培养运用图象这种数学语言表达物理规律的能力。

2．领悟物理探索的基本思路，培养科学的价值观。

【学习重点】

1．查理定律的内容、数学表达式及适用条件。

2．盖-吕萨克定律的内容、数学表达式及适用条件。

【学习难点】

对p-T图象和V-T图象的物理意义的理解。

【学习过程】

一、温故知新

玻意耳定律：___________________________________________________________。

即_____________或_______________。

二、新知学习

（一）气体的等容变化和等压变化

1．概念：

（1）等容变化：_____________________________________________叫等容变化。

（2）等压变化：_____________________________________________叫等压变化。

2．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，___________________。

（2）公式：______________或______________

点拨：

①成立条件：气体质量__________，压强___________。

②一定质量的气体在等压变化时，升高（或降低）相同的温度增加（或减小）的体积是相同的。

③C与气体的种类、质量和压强有关。

3．等压线：_____________________________________________________________。

思考：斜率反应什么？

4．一定质量气体的等压线的物理意义

①图线上每一个点表示气体一个确定的__________，同一根等压线上各状态的___________相同。

②不同压强下的等压线，斜率越大，压强___________，如图所示。

体积与热力学温度成正比可以表示为另外形式：

_____________或_____________

总结盖-吕萨克定律：

（1）盖-吕萨克定律是实验定律，由法国科学家盖-吕萨克通过实验发现的。

（2）适用条件：气体质量一定，压强不变。

（3）气体的种类、质量、压强有关。

（4）一定质量的气体发生等压变化时，升高（或降低）相同的温度，增加（或减小）的体积是相同的。

（5）解题时前后两状态的体积单位要统一。

例题1：如图所示，两端开口的弯管，左管插入水银槽中，右管有一段高为h的水银柱，中间封有一段空气，则（  ACD  ）

A．弯管左管内外水银面的高度差为h

B．若把弯管向上移动少许，则管内气体体积增大

C．若把弯管向下移动少许，右管内的水银柱沿管壁上升

D．若环境温度升高，右管内的水银柱沿管壁上升

5．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，___________________。

（2）公式：___________或______________。

点拨：

①成立条件：气体_____________一定，_____________不变。

②一定质量的气体在等容变化时，升高（或降低）相同的温度增加（或减小）的压强是相同的，即________=_________。

③C与气体的种类、质量和体积有关。

6．等容线：___________________________________________________________。

思考：斜率反应什么？

7．一定质量气体的等容线的物理意义

①图线上每一个点表示气体一个确定的_________，同一根等容线上各状态的_________相同。

②不同体积下的等容线，斜率越大，体积越________，如图所示。

压强与热力学温度成正比可以表示为另外形式：

_______________或_______________

总结查理定律：

（1）查理定律是实验定律，由法国科学家查理通过实验发现的。

（2）适用条件：气体质量一定，体积不变。

（3）气体的种类、质量、体积有关。

（4）一定质量的气体在等容时，升高（或降低）相同的温度，所增加（或减小）的压强是相同的。

（5）解题时前后两状态压强的单位要统一。

例题2：汽车行驶时轮胎的胎压太高容易造成爆胎事故，太低又会造成耗油量上升。已知某型号轮胎能在-40℃~90℃正常工作，为使轮胎在此温度范围内工作时的最高胎压不超过3.5atm，最低胎压不低于1.6atm，那么，在t＝20℃时给该轮胎充气，充气后的胎压在什么范围内比较合适（设轮胎的体积不变）。

对三个定律的总结：

     玻意耳定律：pV=C1

气体实验定律  査理定律：p/T=C2

     盖-吕萨克定律：V/T=C3

强调：这些定律都是在压强____________、温度____________的条件下总结出来的。

（二）理想气体

1．理想气体：_________________________________________________________。

2．理想气体的特点

（1）理想气体是不存在的，是___________________。

（2）在温度____________，压强___________时实际气体都可看成是理想气体。

（3）从微观上说：分子间以及分子和器壁间，除碰撞外无其他作用力，分子本身没有体积，即它所占据的空间认为都是可以被压缩的空间。

（4）从能量上说：理想气体的微观本质是忽略了分子力，没有分子势能，理想气体的内能只有分子动能。

一定质量的理想气体的内能仅由___________决定，与气体的___________无关。

3．理想气体的状态方程

一定质量的理想气体，由初状态变化到末状态时，两个状态的状态参量之间的关系为：___________________________

     当温度T保持不变：________________

方程具有普遍性 当体积V保持不变：________________

     当压强p保持不变：_________________

例题3：关于理想气体的性质，下列说法中正确的是（  ABC  ）

A．理想气体是一种假想的物理模型，实际并不存在

B．理想气体的存在是一种人为规定，它是一种严格遵守气体实验定律的气体

C．一定质量的理想气体，内能增大，其温度一定升高

D．氦是液化温度最低的气体，任何情况下均可视为理想气体

例题4：如图所示，一定质量的某种理想气体从A到B经历了一个等温过程，从B到C经历了一个等容过程，分别用pA、VA、TA和pB、VB、TB以及pC、VC、TC表示气体在A、B、C三个状态的状态参量，那么A、C状态的状态参量间有何关系呢？

例题5：一定质量的理想气体，处于某一状态，经过下列哪个过程后会回到原来的温度（  AD  ）

A．先保持压强不变而使它的体积膨胀，接着保持体积不变而减小压强

B．先保持压强不变而使它的体积减小，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它的体积膨胀

D．先保持体积不变而减小压强，接着保持压强不变而使它的体积膨胀

（三）气体实验定律的微观解释

1．玻意耳定律的微观解释：一定质量的某种理想气体，温度保持不变，体积减小时，______________增大，单位时间内、单位面积上碰撞器壁的分子数就多，气体的压强增大。

2．盖-吕萨克定律的微观解释：一定质量的某种理想气体，温度升高时，只有气体的体积同时增大，使_______________减小，才能保持压强不变。

3．查理定律的微观解释：一定质量的某种理想气体，体积保持不变时，____________保持不变。在这种情况下，温度升高时，气体的压强增大。

【练习巩固】

1．一定质量的气体，体积保持不变，下列过程可以实现的是（    ）

A．温度升高，压强增大

B．温度升高，压强减小

C．温度不变，压强增大

D．温度不变，压强减小

答案：A

2．图表示0.2mol的某种气体的压强与温度的关系图象，图中p0为标准大气压，问气体在B状态时的体积多大？

答案：5.6L

3．在图所示的气缸中封闭着温度为100℃的空气，一重物用绳索经滑轮与缸中活塞相连接，重物和活塞均处于平衡状态，这时活塞离缸底的高度为10cm，如果缸内空气变为0℃，问：

①重物是上升还是下降？

②这时重物将从原处移动多少厘米？

（设活塞与气缸壁间无摩擦）

答案：①重物上升

②2.6cm

4．对于一定质量的理想气体，下列状态变化中可能的是（    ）

A．使气体体积增加而同时温度降低

B．使气体温度升高，体积不变、压强减小

C．使气体温度不变，而压强、体积同时增大

D．使气体温度升高，压强减小，体积减小

答案：A