第1章 第5节 气体实验定律-【金版新学案】2023-2024学年新教材高二物理选择性必修第三册同步课堂高效讲义教师用书（鲁科版2019）

第5节　气体实验定律 【核心素养目标】 物理观念 掌握等温变化、等容变化、等压变化的概念。 科学思维 会用控制变量法研究等温变化、等容变化、等压变化，能用图像法分析过程的变化规律。 科学探究 探究等温变化、等容变化、等压变化的变化规律。 一、玻意耳定律 1．内容：一定质量的气体，在温度保持不变的条件下，压强与体积成反比。 2．公式：p∝，也可写作p1V1＝p2V2或pV＝恒量。 3．条件：气体的质量一定，温度保持不变。 4．气体等温变化的图像(即等温线) (1)图像 (2)特点：一定质量的气体在温度不变时，由于压强与体积成反比，在p ­V图像上等温线应为双曲线中的一支，在p ­图像上等温线应为过原点的倾斜直线。 5．微观角度：一定质量的气体分子总数不变，温度保持不变时，分子平均动能保持不变。当气体体积减小时，单位体积内的分子数增多，气体的压强也就增大；当气体体积增大时，单位体积内的分子数减少，气体的压强也就减小。 二、查理定律 1．内容：一定质量的气体，在体积保持不变的条件下，压强与热力学温度成正比。 2．公式及图像：p∝T或＝。 3．条件：气体的质量一定，体积保持不变。 4．微观角度：一定质量的气体，在体积保持不变时，单位体积内的分子数保持不变。当温度升高时，分子平均动能增大，气体压强也就增大；当温度降低时，分子平均动能减小，气体压强也就减小。 三、盖—吕萨克定律 1．内容：一定质量的气体，在压强保持不变的条件下，体积与热力学温度成正比。 2．公式：V∝T或＝。 3．条件：气体的质量一定，压强保持不变。 4．图像 5．微观角度：一定质量的气体，当温度升高时，分子平均动能增大，为了保持压强不变，单位体积的分子数相应减少，气体的体积必然相应增大。反之，当气体的温度降低时，气体的体积必然减小。 学生用书第24页 1．判断正误 (1)一定质量气体的等温变化p ­V图像是双曲线的一支。(　√　) (2)一定质量的气体，若温度不变，体积减小则压强增大，是因为分子密集程度增大，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数就增多。(　√　) (3)一定质量的气体的压强随温度的升高压强一定增大。(　×　) (4)一定质量的气体，压强不变，体积减小时，气体分子的平均动能一定减小。(　√　) (5)气体温度降低时，压强一定减小。(　×　) (6)对于不同的理想气体，其状态方程＝C(恒量)中的恒量C相同。(　×　) (7)一定质量的理想气体热力学温度增大到原来的2倍，若体积不变，压强也增大到原来的2倍。(　√　) (8)理想气体温度升高时其内能不一定增大。(　×　) 2．链接实景 (1)双手捂住瓶体时，瓶内气体的温度如何变化？ (2)封闭气体的红色液柱上升，说明气体的体积如何变化？ 提示：　(1)温度升高。 (2)体积增大。 知识点一　玻意耳定律的应用 各种卡通形状的氢气球，受到孩子们的喜欢，特别是年幼的小孩，若小孩一不小心松手，氢气球会飞向天空，上升到一定高度会胀破，其胀破的原因是什么呢？ 提示：　氢气球上升时，由于高空处空气稀薄，球外空气的压强减小，球内气体要膨胀，膨胀到一定程度时，气球就会胀破。 1．对玻意耳定律的理解 (1)适用条件：一定质量的某种气体，温度不太低，压强不太大。 (2)定律也可以表述为pV＝常量或p1V1＝p2V2，其中的常量与气体所处温度高低有关，温度越高，常量越大。 2．p ­V图像与p ­图像 (1)一定质量的气体的p ­V图像如图甲所示，图线为双曲线的一支，且温度T1<T2。 (2)一定质量的气体p ­图像如图乙所示，图线的延长线为过原点的倾斜直线，且温度T1<T2。 3．应用玻意耳定律的思路和方法 (1)确定研究对象，并判断是否满足玻意耳定律成立的条件。 (2)确定始末状态及状态参量(p1、V1，p2、V2)。 (3)根据玻意耳定律列方程p1V1＝p2V2代入数值求解(注意各状态参量要统一单位)。 学生用书第25页 (4)注意分析题目中的隐含条件，必要时还应由力学或几何知识列出辅助方程。 (5)有时要检验结果是否符合实际，对不符合实际的结果要舍去。 在A、B两个注射器中分别封闭1×105 Pa、300 mL与1×105 Pa、400 mL的空气，在相同的环境温度下，将它们的体积缓慢地压缩一半，其压强分别为多少？ 解析：　对A系统，pA＝1×105 Pa，VA＝300 mL，VA′＝150 mL，根据玻意耳定律得 pAVA＝pA′VA′ 解得pA′＝＝ Pa＝2×105 Pa 对B系统，pB＝1×105 Pa，VB＝400 mL，VB′＝200 mL，根据玻意耳定律得pBVB＝pB′VB′ 解得pB′＝＝ Pa＝2×105 Pa。 答案：　2×105 Pa　2×105 Pa 如图，一气缸水平固定在静止的小车