高二物理人教版選修338.3理想氣體的狀態(tài)方程教案（精編版）

1、高二物理人教版選修33 8.3理想氣體的狀態(tài)方程教案第 3 頁第 4 頁量都發(fā)生變化時，應(yīng)遵循什么樣的規(guī)律呢？這就是我們今天這節(jié)課要學(xué)習(xí)的主要問題。（二）教學(xué)過程設(shè)計(jì)1關(guān)于“理想氣體”概念的教學(xué)設(shè)問：（1）玻意耳定律和查理定律是如何得出的？即它們是物理理論推導(dǎo)出來的還是由實(shí)驗(yàn)總結(jié)歸納得出來的？答案是：由實(shí)驗(yàn)總結(jié)歸納得出的。（2）這兩個定律是在什么條件下通過實(shí)驗(yàn)得到的？老師引導(dǎo)學(xué)生知道是在溫度不太低（與常溫比較）和壓強(qiáng)不太大（與大氣壓強(qiáng)相比）的條件得出的。老師講解： 在初中我們就學(xué)過使常溫常壓下呈氣態(tài)的物質(zhì)（如氧氣、 氫氣等）液化的方法是降低溫度和增大壓強(qiáng)。這就是說，當(dāng)溫度足夠低或壓強(qiáng)足夠大時，

2、任何氣體都被液化了，當(dāng)然也不遵循反映氣體狀態(tài)變化的玻意耳定律和查理定律了。而且實(shí)驗(yàn)事實(shí)也證明：在較低溫度或較大壓強(qiáng)下，氣體即使未被液化，它們的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也與玻意耳定律或查理定律計(jì)算出的數(shù)據(jù)有較大的誤差。出示表格（ 1） ：p pv 值( 1.013 105pal) ( 1.013h2n2o2空氣第 5 頁105pa) 1 1 1 1 1 100 1.069 0.9941 0.9265 0.973 200 1.138 1.0483 0.914 1.01 500 1.3565 1.39 1.156 1.34 1000 1.72 2.0685 1.7355 1.992 說明講解：投影片（1）所示是在溫

3、度為0，壓強(qiáng)為51.013 10 pa的條件下取 1l 幾種常見實(shí)際氣體保持溫度不變時，在不同壓強(qiáng)下用實(shí)驗(yàn)測出的pv 乘積值。從表中可看出在壓強(qiáng)為51.013 10 pa至71 .01310 pa之間時，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與玻意耳定律計(jì)算值，近似相等，當(dāng)壓強(qiáng)為81 .013 10 pa時，玻意耳定律就完全不適用了。這說明實(shí)際氣體只有在一定溫度和一定壓強(qiáng)范圍內(nèi)才能近似地遵循玻意耳定律和查理定律。而且不同的實(shí)際氣體適用的溫度范圍和壓強(qiáng)范圍也是各不相同的。為了研究方便，我們假設(shè)這樣一種氣體，它在任何溫度和任何壓強(qiáng)下都能嚴(yán)格地遵循玻意耳定律和查理定律。我們把這樣的氣體叫做 “理想氣體”。 （板書“理想氣體”概念

4、意義。 ）2推導(dǎo)理想氣體狀態(tài)方程前面已經(jīng)學(xué)過，對于一定質(zhì)量的理想氣體的狀態(tài)可用三個狀態(tài)參量p、v、t來描述，且知道這三個狀態(tài)參量中只有一個變而另外兩個參量保持不變的情況是第 6 頁不會發(fā)生的。換句話說：若其中任意兩個參量確定之后，第三個參量一定有唯一確定的值。它們共同表征一定質(zhì)量理想氣體的唯一確定的一個狀態(tài)。根據(jù)這一思想，我們假定一定質(zhì)量的理想氣體在開始狀態(tài)時各狀態(tài)參量為（111pvt，） ，經(jīng)過某變化過程，到末狀態(tài)時各狀態(tài)參量變?yōu)椋?22pvt，） ，這中間的變化過程可以是各種各樣的，現(xiàn)假設(shè)有兩種過程：第一種：從（111pvt， ，）先等溫并使其體積變?yōu)?v，壓強(qiáng)隨之變?yōu)閏p，此中間狀態(tài)為（

5、21cpvt，）再等容并使其溫度變?yōu)?t，則其壓強(qiáng)一定變?yōu)?p，則末狀態(tài)（222pvt，） 。第二種：從（111pvt，）先等容并使其溫度變?yōu)?t，則壓強(qiáng)隨之變?yōu)閏p，此中間狀態(tài)為（12cpvt，） ，再等溫并使其體積變?yōu)?v，則壓強(qiáng)也一定變?yōu)?p，也到末狀態(tài)（222pvt，） 。將全班同學(xué)分為兩大組，根據(jù)玻意耳定律和查理定律，分別按兩種過程，自己推導(dǎo)理想氣體狀態(tài)過程。 （即要求找出111pvt，與222pvt，間的等量關(guān)系。）理想氣體狀態(tài)方程。它說明：一定質(zhì)量的理想氣體的壓強(qiáng)、體積的乘積與熱力學(xué)溫度的比值是一個常數(shù)。3推導(dǎo)并驗(yàn)證蓋呂薩克定律設(shè)問： （1）若上述理想氣體狀態(tài)方程中，12pp，方

6、程形式變化成怎樣的形式？第 7 頁答案：12111222vvvtttvt或（2）12pp本身說明氣體狀態(tài)變化有什么特點(diǎn)？答案：說明等效地看作氣體做等壓變化。（即壓強(qiáng)保持不變的變化）由此可得出結(jié)論：當(dāng)壓強(qiáng)不變時，一定質(zhì)量的理想氣體的體積與熱力學(xué)溫度成正比。這個結(jié)論最初是法國科學(xué)家蓋呂薩克在研究氣體膨脹的實(shí)驗(yàn)中得到的，也叫蓋呂薩克定律。它也屬于實(shí)驗(yàn)定律。當(dāng)今可以設(shè)計(jì)多種實(shí)驗(yàn)方法來驗(yàn)證這一結(jié)論。今天我們利用在驗(yàn)證玻意耳定律中用過的氣體定律實(shí)驗(yàn)器來驗(yàn)證這一定律。演示實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，此實(shí)驗(yàn)保持壓強(qiáng)不變，只是利用改變燒杯中的水溫來確定三個溫度狀態(tài)123ttt、 、，這可從溫度計(jì)上讀出，再分別換算成熱力學(xué)溫度123ttt、，再利用氣體實(shí)驗(yàn)器上的刻度值作為達(dá)熱平衡時，被封閉氣體的體積值，分別為123vvv、，填入表格，然后讓學(xué)生用計(jì)算器分別算出312123vvvttv、 、，只要讀數(shù)準(zhǔn)確，則這幾個值會近似相等，從而證明了蓋呂薩克定律。例 1. 一定質(zhì)量的理想氣體，由狀態(tài) a（1，3）沿直線 ab 變化到 c（3，1） ，如圖 8.3 7 所示，氣體在a、b、c 三個狀態(tài)中的溫度之比是a.1：1：1 b. 1 ：2：3 圖 8.37 第 8 頁c. 3：4：3 d. 4 ：3：4 解析：由理想氣體狀態(tài)方程可作出判斷。答案：c。突破反思本節(jié)課通過推導(dǎo)理想氣體狀