2.3气体的等压变化和等容变化 教案-（2019）新人教版高中物理选择性必修第三册.docx

1、2.3气体的等压变化和等容变化教材分析本课知识主要分为四部分，其中气体的等压、等容变化与前面学习的等温变化，合为气体的三变化。学生可能遇到的问题是气体变化规律解决实际问题，产生这一问题的原因是不会判断气体变化是等温、等容还是等压变化。解决这一问题的方法就是多练，使学生掌握每一种变化情况。结合三个规律的局限性，建立了理想气体模型，进而从微观上解释了气体实验定律。教学目标与核心素养物理观念能建立等压过程、等容过程的物理观念，理解这两个过程状态参量的变化。科学思维知道理想气体是一种理想化的物理模型，现实中并不存在，具有建构“理想化的物理模型”的意识。科学探究：具有与他人交流成果，讨论问题的意识。科学

2、态度与责任理解物理概念的建立的过程和规律；感悟自然界的统一、和谐美；认识到气体实验的规律可以从微观解释，也可以从宏观来感受。教学重难点教学重点：盖吕萨克和查理定律的理解和计算。教学难点：盖吕萨克和查理定律的理解和计算，以及图像问题。教学准备多媒体课件等。教学过程一、新课引入 烧瓶上通过橡胶塞连接一根玻璃管，向玻璃管中注入一段水柱。用手捂住烧瓶，会观察到水柱缓慢向外移动，这说明了什么?实验表明：温度升高时，为了保持气体的压强不变的情况下，气体的体积要随温度的升高而增大。二、新课教学（一）气体的等压变化1.等压变化的概念温度，压强和体积是气体的三个状态参量，对于一定质量的某种气体，让温度不变，研究

3、压强与体积的变化关系，就是之前学习的等温变化，那如果换成压强不变，研究体积随温度的变化，那就是等压变化。即一定质量的某种气体，在压强不变时，体积随温度变化的过程叫作气体的等压变化。实验表面，在VT图像中，等压线是一条过原点的直线。对于一定质量的气体，温度不变时，压强越大，体积就越小。2.盖吕萨克定律法国科学家盖吕萨克通过研究发现这一线性关系。得出结论：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积与热力学温度成正比。V=CT或注意公式的T是热力学温度。适用条件：压强不太大，温度不太低；气体的质量和压强都不变。V1T1和V2T2分别表示一定质量的气体在等压变化时，两个不同状态下的体积和热力学温度

4、。课堂练习例1：一容器中装有某种气体，且容器上有一个小口与外界大气相通，原来容器内的温度为27，若把它加热到127，从容器中溢出的空气质量是原来质量的多少倍呢？分析：图中容器上有一个小口，与外界大气相通，说明容器内外压强始终相同，可以看作是等压变化。那咱根据这个公式，只要把V1T1和V2T2都搞清楚不就好了吗。解：等压变化过程初态： P1=P0 V1=V T1=27+273=300K末态：P2=P0 V2=？ T2=127+273=400K根据：代入数据得：解得： 这个体积怎么比容器还要大呢？别忘了这里有个小孔，气体是一直在溢出的，所以你不能只考虑容器内的气体，咱可以假设在这里加了一层无形的膜

5、。这部分就是溢出的气体在容器内的体积是立外面就还剩下1/3V。但你要当心，最后求得是溢出的空气质量，这里溢出的气体是1/3V，整个气体体积是4/3V才对，所以溢出的部分只占总体及大1/4 那质量就也是1/4，这才是正确答案。（二）气体的等容变化1.等容变化的概念一定质量的某种气体在体积不变时，压强随温度变化的过程叫作气体的等容变化。如图气体等容变化时压强与温度的关系图像。法国科学家查理在分析了实验事实后发现，当一定质量的气体体积一定时，各种气体的压强与温度之间都有线性关系，即压强与温度成正比。所以说，在 P-T 图像中，一定质量的某种气体的等容线是一条通过坐标原点的直线。2.查理定律一定质量的

6、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。P=CT或注意公式的T是热力学温度。适用条件：压强不太大，温度不太低；气体的质量和体积都不变。P1T1和P2T2分别表示一定质量的气体在等容变化时，两个不同状态下的压强和热力学温度。课堂练习例2：某种气体的压强为2105Pa，体积为1m3，温度为200K。它经过等温过程后体积变为2m3。随后又经过等容过程，温度变为300K，求此时气体的压强？分析：分别按等温变化和等容变化来求解。解：等温变化过程初态： P1=2105Pa V1=1m3 T1=200K末态：P2=? V2=2m T2=200K根据：p1V1=p2V2代入数据得：21051

7、=P22解得：P2=105Pa等容变化过程初态： P2=105Pa V2=2m3 T2=200K末态： P3=？ V3=2m3 T3=300K根据代入数据得：解得：P3=1.5105Pa思考：分别学习波意耳定律，查理定律和盖吕萨克定律 分别都有等温、等容和等压变化，不知你是否还记得，三条定律都只在压强不太大，温度不太低时成立。但是当压强很大，或者温度很低时，结果会怎样呢？举例子说明初态： P1=P0 V1=1m3 T1=273K令温度不变，压强增大末态：P2=500P0 V2=？ T2=273K根据：p1V1=p2V2代入数据得：但实际测量的结果并非如此，而是1.36/500m。与实际有偏离，

8、另外两个定律也存在这样的问题。疑惑：压强很大、温度很低，结果会偏离的问题，这不就给科学研究带来了麻烦吗？（三）理想气体建立理想化模型：可以假设存在这样一种气体。在任何温度，任何压强下都遵从气体实验定律，就叫他理想气体。从微观角度来看看理想气体，气体分子被看成一个个质点，忽略了分子的体积，也忽略他们之间的吸引和排斥，相当于忽略了分子势能。所以理想气体的内能=分子动能之和（只与温度有关）。它是一种理想模型和实际气体近似。实际气体压强不太大，温度不太低，就可以看做理想气体。拓展学习理想气体的状态方程：描述一定质量的某种理想气，体状态的参量有三个，即压强p、体积V和温度T。课本例题的解法：初态： P1

9、=2105Pa V1=1m3 T2=200K末态： P2=？ V2=2m3 T3=300K根据：解得：P2=1.5105Pa结果也是一样的，而且更快，省去了很多中间环节。（五）气体实验定律的微观解释波意耳定律：一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强P与体积V成反比温度不变不变那么V分子密集程度P。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。TP。为了抑制压强的增大，只能减少分子密集程度V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。体积不变分子密集程度不变。TP。从微观角度解释了这三个气体定律，它给了咱新的分析问题的

10、视角，你理解就行，不要死记硬背。科学方法：理想模型课堂练习例3：如图所示，一定质量的理想气体由状态A，沿平行于纵轴的直线变化到状态B，则它的状态变化过程是（ ）A. 气体温度不变B. 气体的内能增加C. 气体分子的平均速率减小D. 气体分子在单位时间与器壁单位面积碰撞的次数不变解析：这是一个压强体积图，那平行于纵轴的直线，就意味着体积不变。从A到B压强增大，所以这也是一个等容升压的过程。根据查理定律，此时压强与热力学温度成正比，所以压强增大，温度应该升高啦。哪A选项说的气体的温度不变就是错误的。看B选项，气体的内能增加，因为理想气体的内能等于分子动能，温度升高，气体分子的平均速率增大，所以平均

11、动能增大，内能当然也增大，所以B是正确，C选项错的。最后看D选项，气体分子在单位时间内与器壁单位面积碰撞的次数不变，刚才说了气体分子的平均速率增大，在分子密集程度不变的情况下，单位时间内与器壁的碰撞次数肯定增大，那这样的话地也是错的。综上所述，正确答案选B。例4：盛有氧气的钢瓶，在17的室内测得氧气的压强是9.31106Pa。当钢瓶到-13的工地上时，瓶内氧气的压强变为8.15106Pa。钢瓶是不是漏气?为什么？解：以钢瓶内气体为研究对象，等容变化过程。初态： P1=9.31106Pa V1=V T1=17+273.15=290.15K末态： P2=？ V2=V T2=-13+273.15=2

12、60.15K根据：代入数据得：解得：P2=8.35106Pa比测量值大，说明漏气了。板书设计2.3气体的等压变化和等容变化一、气体的等压变化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。二、气体的等容变化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。三、理想气体：在任何温度，任何压强下都遵从气体实验定律。理想气体的内能=分子动能之和（只与温度有关）它是一种理想模型和实际气体近似实际气体压强不太大，温度不太低，就可以看做理想气体四、气体实验定律的微观解释教学反思气体的等压和等容变化，它们基本上介于宏观喝微观之间，可以从微观去解释，又可以从宏观上直接感受。这对于学生的学习是由一定的帮助的，但是也可能使学生对知识变得更加模糊。理想气体的转态方程作为一个拓展学习内容，但是在课本的例题又出现了理想气体的转态方程，那么这个内容的讲解可以把例题的讲解的方法放到拓展学习再讲。例题的讲解还是按老办法分两个过程去讲解就好了。11