高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册气体的等压变化和等容变化学案设计

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册气体的等压变化和等容变化学案设计，共14页。
见学用153页
教材研习
教材原句
要点一盖-吕萨克定律
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①。
要点二查理定律
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。
自主思考
①如图所示，用水银柱封闭了一定量的气体，慢慢给封闭气体加热，能看到什么现象？封闭的气体发生的是什么变化？
答案：提示封闭气体在温度升高的过程中，封闭气体的压强始终等于p0+ρgh，所以气体发生的是等压变化。看到水银柱向上移动。
②盛有半杯热水的水杯，拧上杯盖放置一段时间后，杯盖很难打开，这是为什么？
答案：提示放置一段时间后，杯内的空气温度降低，杯内封闭气体的体积不变，根据“体积不变，压强与热力学温度成正比”可知压强减小，外界的大气压强大于杯内空气的压强，所以杯盖很难打开。
名师点睛
1.盖-吕萨克定律的理解
（1）公式：V=CT或V1T1=V2T2。
（2）适用条件：气体质量一定，气体压强不变。
（3）等压变化的图像：p一定时，在V-T图像中，等压线是一条延长线过坐标原点的直线，直线的斜率越大，压强越小，如图甲所示。在V-t图像中，等压线与t轴的交点总是-273.15℃，等压线是一条倾斜的直线，纵截距表示0℃时气体的体积，如图乙所示。
2.查理定律的理解
（1）公式：p=CT或p1T1=p2T2。
（2）适用条件：气体质量一定，气体体积不变。
（3）等容变化的图像：V一定时，在p-T图像中，等容线为一条延长线过坐标原点的直线，直线的斜率越小，体积越大，如图丙所示。在p-t图像中，等容线与t轴的交点是-273.15℃，等容线是一条倾斜的直线，纵截距表示气体在0℃时的压强，如图丁所示。
互动探究·关键能力
见学用153页
探究点一气体的等压变化
情境探究
1.图中封闭着温度为100℃的空气，一重物用绳索经滑轮跟汽缸中活塞相连接，重物和活塞都处于平衡状态，这时活塞离汽缸底的高度为10 cm，如果缸内空气温度缓慢降至0℃。
（1）在变化过程中气体发生的是什么变化？
（2）此时活塞到缸底的距离是多大？
答案：提示（1）是等压变化。
（2）初状态V1=S×(10 cm)，T1=(273+100)K=373 K；末状态V2=lS，T2=273 K。由V1T1=V2T2，得V2=T2T1V1≈S×(7.32 cm)，即活塞到缸底的距离l为7.32 cm。
探究归纳
1.盖-吕萨克定律的推论
（1）公式推导：由V1T1=V1+ΔVT1+ΔT得，V1T1=ΔVΔT（或ΔV=ΔTT1V1，ΔT=ΔVV1T1）。
（2）意义：表示一定质量的某种气体从初状态(V1、T1)开始发生等压变化，其体积的变化量ΔV与温度的变化量ΔT成正比。
2.盖-吕萨克定律在摄氏温标下的表述
一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，温度每升高（或降低）1℃，增大（或减小）的体积等于它在0℃时体积的1273，数学表达式为Vt-V0t=V0273或Vt=V0(1+t273)。
3.V-T图像和V-t图像
（1）V-T图像：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，气体的体积V和热力学温度T的关系图线是过原点的倾斜直线，如图甲所示，且p1