第二章 第3节 气体的等压变化和等容变化(Word教参)-【新课程学案】新教材2022-2023学年高中物理选择性必修第三册（人教版2019）

第3节　气体的等压变化和等容变化 核心素养导学 物理观念 (1)知道气体的等压变化，了解盖-吕萨克定律并能应用于简单问题。 (2)知道气体的等容变化，了解查理定律并能应用于简单问题。 (3)了解理想气体模型，知道实际气体在什么情况下可以看成理想气体。 (4)能用分子动理论和统计观点解释气体实验定律。 科学思维 根据盖-吕萨克定律和查理定律的内容理解V-T图像和p-T图像的物理意义。 科学态度与责任 领悟物理探索的基本思路，培养科学的价值观。 一、气体的等压变化 1．等压变化：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。 2．盖-吕萨克定律 (1)内容：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。 (2)表达式：V＝CT(其中C是常量)，或＝。 3．等压线(如图所示) 二、气体的等容变化 1．等容变化：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。 2．查理定律 (1)文字表述：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。 (2)符号表达：p＝CT(其中C为常量)，或＝。 (3)图像表达： (4)适用条件：气体的质量不变，气体的体积不变。 三、理想气体和气体实验定律的微观解释 1．理想气体 (1)定义：在任何温度、任何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： 2．气体实验定律的微观解释 玻意耳定律 一定质量的某种理想气体，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，分子的数密度增大，单位时间内、单位面积上碰撞器壁的分子数就多，气体的压强就增大 盖-吕萨克定律 一定质量的某种理想气体，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，使分子的数密度减小，才能保持压强不变 查理定律 一定质量的某种理想气体，体积保持不变时，分子的数密度保持不变。在这种情况下，温度升高时，分子的平均动能增大，气体的压强就增大 1.全国热气球锦标赛是国内规模最大、竞赛水平最高、参与人数最多的热气球赛事，也是国内热气球界最具吸引力和影响力并受新闻媒体关注的重要赛事。 请对以下说法作出判断： (1)热气球的内部与外部是相通的，热气球内部气体的压强与外部大气压强是相等的。(√) (2)在热气球内部加热空气时，气球内部气体的质量不变。(×) (3)热气球内部温度越高，内部空气密度越小。(√) (4)当热气球所受浮力大于其总重力时，热气球将向上升起。(√) 2．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。如何解释上述现象。 提示：这是由于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”在皮肤上。 3.如图所示，为一存有高压气体的储气罐，请对以下说法作出判断。 (1)储气罐内的高压气体可看作理想气体。(×) (2)储气罐内的高压气体状态发生变化时，遵守气体实验定律。(×) (3)储气罐在放气过程中，若温度不变，则罐内气体数密度减小，压强减小。(√) (4)储气罐内的高压气体，在温度很低的情况下可能变为液态。(√) 新知学习(一)|盖-吕萨克定律的理解及应用 [任务驱动] 如图所示，用水银柱封闭了一定质量的气体。当给封闭气体加热时能看到什么现象？为什么？ 提示：水银柱向上移动。以封闭气体为研究对象，给气体加热过程，气体发生的是等压变化，根据盖-吕萨克定律有＝C，温度升高时，体积增大，故水银柱向上移动。　　　　 [重点释解] 1．适用条件：气体的质量一定，压强不变且不太大(小于几个大气压)，温度不太低(不低于零下几十摄氏度)。 2．在摄氏温标下，盖-吕萨克定律的表述 一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，温度每升高(或降低)1 ℃，增大(或减小)的体积等于它在0 ℃时体积的。 数学表达式为＝或Vt＝V0。 3．推论：一定质量的气体，从初状态(V、T)开始，发生等压变化，其体积变化ΔV和温度的变化ΔT间的关系为＝或ΔV＝·V。 [典例体验] [典例]　如图，一固定的竖直汽缸由一大一小两个同轴圆筒组成，两圆筒中各有一个活塞。已知大活塞的质量为m1＝2.50 kg，横截面积为S1＝80.0 cm2；小活塞的质量为m2＝1.50 kg，横截面积为S2＝40.0 cm2；两活塞用刚性轻杆连接，间距为L＝40.0 cm；汽缸外大气的压强为p0＝1.0×105 Pa，初始时大活塞与大圆筒底部相距，两活塞间封闭的理想气体的温度为T1＝495 K，活塞处于平衡状态。现让汽缸内气体温度缓慢下降，活塞缓慢下移。忽略两活塞与汽缸壁之间的摩擦，重力加速度大小g取10 m/s2。求： (1)刚开始时，汽缸中