2.5 气体的等容变化和等压变化（word教参）- 【优化探究】2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第三册配套教参（教科版）

解得m＝。 答案：(1)p0　(2) [创新应用练] 13.如图所示，马桶吸由皮吸和气缸两部分组成， 下方半球形皮吸空间的容积为1 000 cm3，上方 气缸的长度为40 cm，横截面积为50 cm2。小明 在试用时，用手柄将皮吸压在水平地面上，皮吸 中气体的压强等于大气压。皮吸与地面及活塞与 气缸间密封完好，不考虑皮吸与气缸的形状变化，环境温度保持不变，气缸内薄活塞、连杆及手柄的质量忽略不计，已知大气压强p0＝1.0×105 Pa，g取10 m/s2。 (1)若初始状态下活塞位于气缸顶部，当活塞缓慢下压到气缸底部时，求皮吸中气体的压强； (2)若初始状态下活塞位于气缸底部，小明用竖直向上的力将活塞缓慢向上提起20 cm高度保持静止，求此时小明作用力的大小。 解析：(1)以气缸和皮吸内的气体为研究对象，初始状态下封闭气体的压强为p0， 体积为V1＝1 000 cm3＋40×50 cm3＝3 000 cm3 当活塞下压到气缸底部时，设封闭气体的压强为p2，体积为V2＝1 000 cm3， 由玻意耳定律得p0V1＝p2V2 解得p2＝3p0＝3.0×105 Pa。 (2)以皮吸内的气体为研究对象，初始状态下封闭气体的压强为p0，体积为V3＝1 000 cm3，活塞缓慢向上提起20 cm高度保持静止时，设小明作用力的大小为F，封闭气体的压强为p4，体积为 V4＝1 000 cm3＋20×50 cm3＝2 000 cm3 由玻意耳定律有p0V3＝p4V4 又F＋p4S＝p0S 解得F＝250 N。 答案：(1)3.0×105 Pa　(2)250 N 5　气体的等容变化和等压变化 新课程标准 素养目标 1.知道什么是等容变化，理解查理定律的内容和公式。 2.掌握等容变化的pT图线、物理意义并会应用。 3.知道什么是等压变化，理解盖吕萨克定律的内容和公式。 4.掌握等压变化的VT图线、物理意义并会应用。 5.掌握理想气体及其状态方程，能够解决实际问题。 6.知道气体实验定律的微观解释。 1.气体的等容变化和等压变化；理想气体；气体实验定律的微观解释。(物理观念) 2.理想化模型。(科学思维) 3.探究气体等容变化规律。(科学探究) 4.通过理想气体状态方程的学习，体会物理规律与生活的联系。(科学态度与责任) [知识梳理] 一、气体的等容变化(查理定律) 1．定义：一定质量的气体在保持体积不变时压强随温度的变化。 2．规律：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。 3．表达式：＝常量。 二、气体的等压变化(盖吕萨克定律) 1．定义：一定质量的气体，在保持压强不变时，体积随温度的变化叫等压变化。 2．规律：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。 3．表达式：＝常量。 三、气体实验定律的微观解释 1．等温变化：一定质量的气体，温度保持不变时，分子的平均动能是一定的。在这种情况下，体积减小时，分子的密集程度增大，单位时间撞击到器壁单位面积上的分子数增多，气体的压强就增大。 2．等容变化：一定质量的气体，体积保持不变时，单位体积内的分子数保持不变。温度升高时，分子的平均动能增大，单位时间撞击到器壁单位面积上的分子数增多，分子对器壁的撞击力增大，气体的压强就增大。 3．等压变化：一定质量的气体，温度升高时，分子的平均动能增大。只有气体的体积同时增大，使分子的密集程度减小，才能保持压强不变。 四、理想气体 1．理想气体 在任何温度、任何压强下都遵守气体实验定律的气体。 2．理想气体与实际气体 在温度不太低、压强不太大的条件下，可把实际气体当作理想气体来处理。 3．理想气体的状态方程 (1)内容 一定质量的某种理想气体，在从一个状态变化到另一个状态时，压强跟体积的乘积与热力学温度的比值保持不变。 (2)公式 ＝C(常量)。 (3)适用条件 一定质量的理想气体。 [自主评价] 1．判断正误 (1)一定质量的气体，若体积变大，则温度一定升高。(×) (2)一定质量的气体，体积与温度成反比。(×) (3)在质量和体积不变的情况下，气体的压强与摄氏温度成正比。(×) (4)在体积不变的条件下，压强与热力学温度成正比。(×) (5)气体在做等容变化时，温度升高1 ℃，增大的压强是原来压强的。(×) (6)一定质量的气体，若压强保持不变，则体积与热力学温度成正比。(√) (7)单位体积内分子数增多，气体压强一定增大。(×) 2．情景思考 我国民间常用“拔火罐”来治疗某些疾病，即用一个小罐，将纸燃烧后放入罐内，然后迅速将火罐开口端紧压在人体的皮肤上，待火罐冷却后，火罐就被紧紧地“吸”在皮肤上。你知道其中的道理吗？ 提示：火罐内的气体体积一定，冷却后气体的温度降低，压强减小，故在大气压力作用下被“吸