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

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人教版高中物理选择性必修第三册导学案3 气体的等压变化和等容变化学习目标：1.了解查理定律．2．了解盖—吕萨克定律．3．知道理想气体模型．4．能用分子动理论和统计观点解释气体实验定律.学科素养：1.知道气体的等压变化、等容变化、理想气体的概念，知道气体实验定律的微观解释．(物理观念)2．掌握盖—吕萨克定律、查理定律的内容、公式及应用，理解理想气体的状态方程并能利用其解决实际问题．(科学思维)3．理解并会推导理想气体状态方程，养成推理论证严谨、细致的习惯，在解释气体实验定律中提高分析能力．(科学探究)4．通过对定律的理解及应用，学会探索科学规律的方法，坚持实事求是的科学态度，培养学习科学的兴趣．(科学态度与责任)自主梳理知识点一　气体的等压变化1．等压变化一定质量的某种气体，在压强不变时，________随________变化的过程叫作气体的等压变化．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，其体积V与热力学温度T成________．(2)公式：V＝________或eq \f(V1,T1)＝eq \f(V2,T2).(3)适用条件：气体________一定；气体________不变．(4)图像：一定质量的气体，其等压线是一条过坐标原点的________．不同等压线的斜率不同．斜率越小，压强________，如图所示，p2________(填“>”或“知识点二　气体的等容变化1．等容变化一定质量的某种气体，在体积不变时，________随________变化的过程叫作气体的等容变化．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________．(2)公式：p＝________或eq \f(p1,T1)＝eq \f(p2,T2).(3)图像：如图所示．①p­T图像中的等容线是一条____________________．②p­t图像中的等容线不过原点，但反向延长线交t轴于________．(4)适用条件：气体的________一定，气体的________不变．答案：1.压强　温度2．(1)正比　(2)CT　(3)过原点的倾斜直线　－273.15 ℃　(4)质量　体积知识点三　理想气体1．理想气体在任何温度、任何压强下都遵从_____________的气体．2．理想气体与实际气体在________不低于零下几十摄氏度、________不超过大气压的几倍的条件下，把实际气体看成理想气体来处理．答案：1.气体实验定律2．温度　压强知识点四　气体实验定律的微观解释用分子动理论可以定性解释气体的实验定律．1．玻意耳定律一定质量的某种理想气体，温度保持不变时，分子的平均动能是________的．在这种情况下，体积减小时，分子的数密度________，单位时间内，单位面积上碰撞器壁的分子数就多，气体的压强就________．这就是玻意耳定律的微观解释．2．盖—吕萨克定律一定质量的某种理想气体，温度升高时，分子的________增大；只有气体的________同时增大，使分子的数密度________，才能保持压强不变．这就是盖—吕萨克定律的微观解释．3．查理定律一定质量的某种理想气体，体积保持不变时，分子的数密度________．在这种情况下，温度升高时，分子的平均动能________，气体的压强就________．这就是查理定律的微观解释．答案：1.一定　增大　增大2．平均动能　体积　减小3．保持不变　增大　增大重难点研习研习1　气体的等压变化导学探究如图所示，用水银柱封闭了一定质量的气体，当给封闭气体缓慢加热时能看到什么现象？说明了什么？提示：水银柱向上移动．说明在保持气体压强不变的情况下，封闭气体的体积随温度的升高而增大．要点归纳1．盖—吕萨克定律的表达式(1)eq \f(V1,T1)＝eq \f(V2,T2)＝恒量(T1、T2为热力学温度)．(2)eq \f(V1,273.15 K＋t1)＝eq \f(V2,273.15 K＋t2)＝恒量(t1、t2为摄氏温度)．2．公式变形由eq \f(V1,T1)＝eq \f(V1＋ΔV,T1＋ΔT)，得eq \f(V1,T1)＝eq \f(ΔV,ΔT)，所以ΔV＝eq \f(ΔT,T1)V1，ΔT＝eq \f(ΔV,V1)T1.研习指导[典例1]　如图所示，汽缸A中封闭有一定质量的气体，活塞B与A的接触是光滑且不漏气的，B上放一重物C，B与C的总重为G，大气压为p0.当汽缸内气体温度是20 ℃时，活塞与汽缸底部距离为h1；求当汽缸内气体温度是100 ℃时，活塞与汽缸底部的距离是多少？解析：以汽缸内气体为研究对象，初状态热力学温度T1＝(273＋20) K＝293 K，体积V1＝h1S；末状态热力学温度T2＝(273＋100) K＝373 K，由盖—吕萨克定律eq \f(V1,T1)＝eq \f(V2,T2)，求得V2＝eq \f(T2,T1)V1＝eq \f(T2,T1)h1S，变化后活塞与汽缸底部的距离为h2＝eq \f(V2,S)＝eq \f(373,293)h1＝1.3h1.答案：1.3h1 教师指导利用盖—吕萨克定律解题的一般步骤(1)确定研究对象，即被封闭气体．(2)分析被研究气体在状态变化时是否符合定律成立条件：质量一定，压强不变．(3)分别找出初、末两状态的热力学温度和体积．(4)根据盖—吕萨克定律列方程求解，并对结果进行讨论．针对训练1．一定质量的理想气体，在压强不变的情况下，温度由5 ℃升高到10 ℃，体积的增量为ΔV1；温度由10 ℃升高到15 ℃，体积的增量为ΔV2，则(　　)A．ΔV1＝ΔV2 B．ΔV1>ΔV2C．ΔV1N2；对于状态2、3，由于V3′>V2′，故分子密度n3T2，故状态3分子热运动的平均动能大，热运动的平均速率大，而p2′＝p3′，因此状态2容器壁单位面积单位时间内受到的平均碰撞次数多，即N2>N3.6.粗细均匀的U形管竖直放置，右端封闭，左管内有一个重力和摩擦都不计的活塞，管内水银把气体分隔成A、B两部分．当大气压强为p0＝75 cmHg、温度为t0＝27 ℃时，管内水银面在同一高度，两部分气体的长度均为L0＝30 cm.(1)现向上缓慢拉动活塞，使两管内水银面高度差为h＝10 cm，求活塞上升的高度L；(2)然后固定活塞，再仅对左管气体加热，使A部分气体温度升高．则当左管内气体温度为多少摄氏度时，方可使右管内水银面回到原来的位置．(该题计算结果均保留3位有效数字)答案：(1)16.4 cm　(2)191 ℃解析：(1)温度不变，对B管气体：p0L0S＝p2(L0＋0.5h)S，可得：p2＝64.3 cm，对A管气体：p0L0S＝(p2－h)L1S，求得：L1＝41.4 cm，L＝L1＋0.5h－L0＝16.4 cm.(2)为使右管内水银面回到原来位置，A气体的压强应为p0，长度应为L1＋0.5h；由理想气体状态方程得：eq \f(p0L0S,T0)＝eq \f(p0L1＋0.5hS,T)，代入数据可得：T＝464 K，所以：t＝191 ℃.不同点图像纵坐标压强p体积V斜率变化的意义斜率越大，体积越小，V4