2.3 气体的等压变化和等容变化学案-2021-2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

  高中物理人教版（2019）选择性必修 第三册第二章 气体、固体和液体 3 气体的等压变化和等容变化学案（表格式） 课题 气体的等压变化和等容变化 年级 高二 知识点来源 高中物理人教版（2019）选择性必修 第三册第二章 气体、固体和液体 3 气体的等压变化和等容变化 学习目标 物理观念：1.了解理想气体的模型，并知道实际气体看成理想气体的条件.2.理解理想气体状态方程的内容和表达式． 科学思维：1.掌握理想气体状态方程，知道其推导过程.2.能利用理想气体状态方程分析、解决实际问题． 学习重难点 气体状态过程分析 【自主预习】 一、理想气体 1．理想气体：在 温度、 压强下都遵从气体实验定律的气体． 2．理想气体与实际气体 (1)实际气体在温度不低于 、压强不超过 时，可以当成理想气体来处理． (2)理想气体是对实际气体的一种 ，就像质点、点电荷模型一样，是一种 ，实际并不存在． 二、理想气体的状态方程 1．内容：一定 的某种理想气体，在从一个状态(p1、V1、T1)变化到另一个状态(p2、V2、T2)时，尽管p、V、T都可能改变，但是压强跟体积的乘积与 的比值保持不变． 2．表达式：＝或＝C. 3．成立条件：一定 的理想气体． 1．判断下列说法的正误． (1)理想气体在超低温和超高压时，气体的实验定律不适用了．(　 　) (2)能用气体实验定律来解决的问题不一定能用理想气体状态方程来求解．(　 　) (3)对于不同的理想气体，其状态方程＝C(恒量)中的恒量C相同．(　 　) (4)一定质量的理想气体温度和体积均增大到原来的2倍，压强增大到原来的4倍．(　 　) 2．一定质量的某种理想气体的压强为p，温度为27 ℃时，气体的密度为ρ，当气体的压强增为2p，温度升为327 ℃时，气体的密度是________． 【重点探究】 一、对理想气体的理解 为什么要引入理想气体的概念？ 理想气体的特点 1．严格遵守气体实验定律及理想气体状态方程． 2．理想气体分子本身的大小与分子间的距离相比可忽略不计，分子不占空间，可视为质点． 3．理想气体分子除碰撞外，无相互作用的引力和斥力． 4．理想气体分子无分子势能的变化，内能等于所有分子热运动的动能之和，只和温度有关． 例1　(多选)下列对理想气体的理解，正确的有(　　) A．理想气体实际上并不存在，只是一种理想模型 B．只要气体压强不是很高就可视为理想气体 C．一定质量的某种理想气体的内能与温度、体积都有关 D．在任何温度、任何压强下，理想气体都遵从气体实验定律 二、理想气体的状态方程 如图所示，一定质量的某种理想气体从状态A到B经历了一个等温过程，又从状态B到C经历了一个等容过程，请推导状态A的三个参量pA、VA、TA和状态C的三个参量pC、VC、TC之间的关系． 1．对理想气体状态方程的理解 (1)成立条件：一定质量的理想气体． (2)该方程表示的是气体三个状态参量的关系，与中间的变化过程无关． (3)公式中常量C仅由气体的种类和质量决定，与状态参量(p、V、T)无关． (4)方程中各量的单位：温度T必须是热力学温度，公式两边中压强p和体积V单位必须统一，但不一定是国际单位制中的单位． 2．理想气体状态方程与气体实验定律 ＝⇒ 例2　(2019·清远市高三上期末)如图1所示，一汽缸竖直固定在水平地面上，活塞质量m＝4 kg，活塞横截面积S＝2×10－3 m2，活塞上面的汽缸内封闭了一定质量的理想气体，下面有气孔O与外界相通，大气压强p0＝1.0×105 Pa.活塞下面与劲度系数k＝2×103 N/m的轻弹簧相连，当汽缸内气体温度为T1＝400 K时弹簧为自然长度，此时缸内气柱长度L1＝20 cm，g取10 m/s2，活塞不漏气且与缸壁无摩擦． 图1 (1)当弹簧为自然长度时，缸内气体压强p1是多少？ (2)当缸内气柱长度L2＝24 cm时，缸内气体温度T2为多少K? 例3　如图2所示，U形管左端封闭，右端开口，左管横截面积为右管横截面积的2倍，在左管内用水银封闭一段长为26 cm、温度为280 K的空气柱，左右两管水银面高度差为36 cm，外界大气压为76 cmHg.若给左管的封闭气体加热，使管内空气柱长度变为30 cm，则此时左管内气体的温度为多少？ 图2 应用理想气体状态方程解题的一般步骤 1．明确研究对象，即一定质量的理想气体； 2．确定气体在初、末状态的参量p1、V1、T1及p2、V2、T2； 3．由状态方程列式求解； 4．必要时讨论结果的合理性． 例4　(2019·唐山市期末)如图3所示，绝热性能良好的汽缸固定放置，其内壁光滑，