氣體的等壓變化和等容變化+導(dǎo)學(xué)案 高二下學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第三冊(cè)

2.3氣體的等壓變化和等容變化(第3課時(shí))【學(xué)習(xí)目標(biāo)】物理觀念：1.知道什么是氣體的等壓變化過(guò)程；掌握蓋－呂薩克定律的內(nèi)容、數(shù)學(xué)表達(dá)式；理解V－T圖像的物理意義．2.知道什么是氣體的等容變化過(guò)程；掌握查理定律的內(nèi)容；理解p－T圖像的物理意義；知道查理定律的適用條件．3．知道什么是理想氣體．4．會(huì)用氣體分子動(dòng)理論的知識(shí)解釋氣體實(shí)驗(yàn)定律．【學(xué)習(xí)任務(wù)一】理想氣體1．氣體實(shí)驗(yàn)定律的適用條件：氣體實(shí)驗(yàn)定律是在壓強(qiáng)不________(相對(duì)大氣壓)、溫度不________(相對(duì)室溫)的條件下總結(jié)出來(lái)的．當(dāng)壓強(qiáng)很大、溫度很低時(shí)，由上述規(guī)律計(jì)算的結(jié)果與實(shí)際測(cè)量結(jié)果有________的差別．2．理想氣體：在任何溫度、任何壓強(qiáng)下都遵從________________________的氣體．3．理想氣體與實(shí)際氣體：在________不低于零下幾十?dāng)z氏度、________不超過(guò)大氣壓的幾倍的條件下，把實(shí)際氣體當(dāng)成理想氣體來(lái)處理．拓展：實(shí)際氣體與理想氣體的區(qū)別：①實(shí)際氣體分子之間有相互作用力，氣體分子與器壁發(fā)生碰撞，會(huì)有動(dòng)能損失。②理想氣體分子間作用力為零，氣體分子與器壁發(fā)生彈性碰撞?！纠?】(多選)下列對(duì)理想氣體的理解，正確的有()A．理想氣體實(shí)際上并不存在，只是一種理想模型B．只要?dú)怏w壓強(qiáng)不是很高就可視為理想氣體C．一定質(zhì)量的某種理想氣體的內(nèi)能與溫度、體積都有關(guān)D．在任何溫度、任何壓強(qiáng)下，理想氣體都遵循氣體實(shí)驗(yàn)定律【學(xué)習(xí)任務(wù)二】理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用理想氣體的狀態(tài)方程：一定質(zhì)量的某種理想氣體，在從某一個(gè)狀態(tài)變化到另一個(gè)狀態(tài)時(shí)，壓強(qiáng)跟體積的乘積與熱力學(xué)溫度的比值保持不變，即eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)或eq\f(pV,T)＝C(常量)【例2】如圖所示，圓柱形汽缸A中用質(zhì)量為2m的活塞封閉有一定質(zhì)量的理想氣體，溫度為27℃，汽缸中活塞通過(guò)滑輪系統(tǒng)懸掛一質(zhì)量為m的重物，穩(wěn)定時(shí)活塞與汽缸底部的距離為h，現(xiàn)在重物上加掛質(zhì)量為eq\f(m,3)的小物體，已知大氣壓強(qiáng)為p0，活塞橫截面積為S，m＝eq\f(p0S,g)，不計(jì)一切摩擦，T＝(273＋t)K，求當(dāng)氣體溫度升高到37℃且系統(tǒng)重新穩(wěn)定后，重物下降的高度．應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程解題的一般思路:①確定研究對(duì)象(某一部分氣體)，明確氣體所處系統(tǒng)的熱學(xué)狀態(tài)．②弄清氣體狀態(tài)的變化過(guò)程．③確定氣體的初、末狀態(tài)及其狀態(tài)參量，并注意單位的統(tǒng)一．④根據(jù)題意，選用適當(dāng)?shù)臍怏w狀態(tài)方程求解．若非純熱學(xué)問(wèn)題，還要綜合應(yīng)用力學(xué)等有關(guān)知識(shí)列輔助方程?！緦W(xué)習(xí)任務(wù)三】氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋1．玻意耳定律：一定質(zhì)量的某種理想氣體，溫度保持不變時(shí)，分子的平均動(dòng)能是________的．在這種情況下，體積減小時(shí)，分子的________增大，單位時(shí)間內(nèi)、單位面積上碰撞器壁的分子數(shù)就________，氣體的壓強(qiáng)就________．2．蓋－呂薩克定律：一定質(zhì)量的某種理想氣體，溫度升高時(shí)，分子的平均動(dòng)能________；只有氣體的體積同時(shí)增大，使分子的________減小，才能保持壓強(qiáng)不變．3．查理定理：一定質(zhì)量的某種理想氣體，體積保持不變時(shí)，分子的________保持不變．在這種情況下，溫度升高時(shí)，分子的平均動(dòng)能________，氣體的壓強(qiáng)就________．【例3】(多選)下列關(guān)于理想氣體的說(shuō)法正確的是()A．一定質(zhì)量的理想氣體分子的平均動(dòng)能相同，若分子的數(shù)密度變小，則壓強(qiáng)變小B．一定質(zhì)量的理想氣體做等容變化時(shí)，若壓強(qiáng)變大，則氣體分子熱運(yùn)動(dòng)加劇C．一定質(zhì)量的理想氣體，壓強(qiáng)不變，則氣體分子單位時(shí)間內(nèi)對(duì)器壁單位面積的平均碰撞次數(shù)隨著溫度升高而增多D．溫度升高后，所有分子的速率都增大鞏固練習(xí)1．剩有半瓶熱水的暖水瓶經(jīng)過(guò)一個(gè)夜晚后，第二天拔瓶口的軟木塞時(shí)感覺(jué)很緊，不易拔出來(lái)，這主要是因?yàn)?)A．軟木塞受潮膨脹B．瓶口因溫度降低而收縮變小C．白天氣溫升高，大氣壓強(qiáng)變大D．瓶?jī)?nèi)氣體因溫度降低而壓強(qiáng)變小2.如圖所示，容積一定的測(cè)溫泡，上端有感知?dú)怏w壓強(qiáng)的壓力傳感器．待測(cè)物體溫度升高時(shí)，泡內(nèi)封閉氣體()A．內(nèi)能不變，壓強(qiáng)變大B．體積不變，壓強(qiáng)變大C．溫度不變，壓強(qiáng)變小D．溫度降低，壓強(qiáng)變小3.如圖所示，兩端開(kāi)口的U形管，右側(cè)直管中有一部分空氣被一段水銀柱與外界隔開(kāi)，若在左管中再注入一些水銀，平衡后則()A．下部?jī)蓚?cè)水銀面A、B高度差h減小B．h增大C．右側(cè)封閉氣柱體積變小D．水銀面A、B高度差h不變4.(多選)如圖所示是一定質(zhì)量的理想氣體的三種變化過(guò)程，那么，以下四種解釋中，哪些是正確的()A．a(chǎn)→d的過(guò)程氣體體積增大B．b→d的過(guò)程氣體體積不變C．c→d的過(guò)程氣體體積增大D．a(chǎn)→d的過(guò)程氣體體積減小5．如圖所示，一圓筒形汽缸放置在水平地面上，內(nèi)壁光滑，下端密封，上端封閉但留有一抽氣孔．汽缸內(nèi)下部被活塞封住一定量的理想氣體，氣體溫度為300K．開(kāi)始時(shí)，活塞上方的壓強(qiáng)p0＝1×105Pa，活塞下方氣體的體積為100cm3，活塞上方氣體的體積為260cm3，活塞重力產(chǎn)生的壓強(qiáng)是0.5×105Pa.將活塞上方緩慢抽成真空并密封，整個(gè)抽氣過(guò)程中缸內(nèi)氣體溫度始終保持不變．然后將密封的氣體緩慢加熱．求：(1)活塞剛碰撞到汽缸頂部時(shí)氣體的溫度；(2)當(dāng)氣體溫度達(dá)到720K時(shí)，氣體的壓強(qiáng)．氣體實(shí)驗(yàn)定律綜合應(yīng)用（第四課時(shí)）【學(xué)習(xí)目標(biāo)】能應(yīng)用氣體實(shí)驗(yàn)定律和理想氣體狀態(tài)方程解決綜合問(wèn)題任務(wù)一、關(guān)聯(lián)氣體問(wèn)題這類(lèi)問(wèn)題涉及兩部分氣體，它們之間雖然沒(méi)有氣體交換，但其壓強(qiáng)或體積這些量間有一定的關(guān)系，分析清楚這些關(guān)系是解決問(wèn)題的關(guān)鍵?！纠?】一圓柱形汽缸直立在地面上，內(nèi)有一具有質(zhì)量而無(wú)摩擦的絕熱活塞，把汽缸分成容積相同的A、B兩部分，如圖所示，兩部分氣體溫度相同，都是T0＝27℃，A部分氣體壓強(qiáng)pA0＝1.0×105Pa，B部分氣體壓強(qiáng)pB0＝2.0×105Pa.現(xiàn)對(duì)B部分的氣體加熱，使活塞上升，使A部分氣體體積減小為原來(lái)的eq\f(2,3)。求此時(shí)：(1)A部分氣體的壓強(qiáng)pA；(2)B部分氣體的溫度TB.任務(wù)二、變質(zhì)量氣體問(wèn)題分析變質(zhì)量問(wèn)題時(shí)，可以通過(guò)巧妙選擇合適的研究對(duì)象，使這類(lèi)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量的氣體問(wèn)題，用理想氣體狀態(tài)方程求解?！纠?】一容器容積為8.2L，內(nèi)裝氧氣120g，溫度為47℃.因容器漏氣，經(jīng)一段時(shí)間后壓強(qiáng)降為原來(lái)的eq\f(5,8)，溫度降為27℃，在該過(guò)程中一共漏掉了多少氧氣？任務(wù)三、液柱(或活塞)的移動(dòng)問(wèn)題【例3】如圖所示,兩端開(kāi)口的玻璃管插入汞槽內(nèi),在管中有一段空氣柱被汞柱封住。當(dāng)管內(nèi)氣體溫度升高時(shí),圖中所示的高度h1和h2變化情況是()A.h1不變,h2變大B.h1不變,h2變小C.h1變大,h2不變D.h1變小,h2不變練習(xí)：如圖所示，兩端封閉、粗細(xì)均勻、豎直放置的玻璃管內(nèi)，有一長(zhǎng)為h的水銀柱，將管內(nèi)氣體分為兩部分，已知l2＝2l1.若使兩部分氣體同時(shí)升高相同的溫度，管內(nèi)水銀柱將如何移動(dòng)？(設(shè)原來(lái)溫度相同)任務(wù)四、圖像轉(zhuǎn)換問(wèn)題【例4】使一定質(zhì)量的理想氣體的狀態(tài)按圖甲中箭頭所示的順序變化，圖中BC段是以縱軸和橫軸為漸近線的雙曲線的一部分.已知?dú)怏w在狀態(tài)A的溫度TA＝300K，求氣體在狀態(tài)B、C和D的溫度各是多少？(2)將上述狀態(tài)變化過(guò)程在圖乙中畫(huà)成用體積V和熱力學(xué)溫度T表示的圖線(圖中要標(biāo)明A、B、C、D四點(diǎn)，并且要畫(huà)箭頭表示變化的方向)，說(shuō)明每段圖線各表示什么過(guò)程.練習(xí)：如圖甲所示是一定質(zhì)量的氣