第2章 第5节 气体的等容变化和等压变化（word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理选择性必修第三册（教科版2019）

第5节　气体的等容变化和等压变化 核心素养导学 物理观念 (1)知道气体的等容变化，了解查理定律并能应用于简单问题。 (2)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。 (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 根据查理定律和盖-吕萨克定律的内容理解p-T图像和V-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．气体的等容变化规律(查理定律) (1)内容：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：＝C(其中C为常量)，或＝。 (3)图像表达(如图所示) (4)适用条件：气体的质量不变，气体的体积不变。 二、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．气体的等压变化规律(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：＝C(其中C是常量)，或＝。 3．等压线(如图所示) 三、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，分子的密集程度增大，单位时间内撞击单位面积上器壁的分子数就多，气体的压强就增大 查理定律 一定质量的某种理想气体，体积保持不变时，分子的密集程度保持不变。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 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，使分子的密集程度减小，才能保持压强不变 四、理想气体 1．定义：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 3．理想气体状态方程：＝。 1.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。 2．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。(√) 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)|查理定律的理解和应用 [任务驱动] 如图为一定质量的气体在体积不变的条件下，压强随摄氏温度(图甲)及热力学温度(图乙)的变化关系。 (1)如图甲，压强与摄氏温度成正比吗？图像与纵轴的截距表示什么？ 提示：p与t是线性关系，不成正比，与纵轴的截距表示0 ℃时气体的压强。 (2)在压强不太大，温度不太低时，图像的延长线与横轴的交点表示什么？压强与热力学温度有怎样的关系？ 提示：表示绝对零度，p与T成正比。　　　　 [重点释解] 1．对查理定律的理解 (1)查理定律是实验定律，是由法国科学家查理通过实验发现的。 (2)适用条件：气体质量一定，体积不变，压强不太大(小于几个大气压)，温度不太低(不低于零下几十摄氏度)。 (3)一定质量的某种气体在体积不变的情况下，升高(或降低)相同的温度，所增大(或减小)的压强是相同的。 2．液柱或活塞移动类问题分析思路 (1)先假设液柱或活塞不发生移动，两部分气体均做等容变化。 (2)对两部分气体分别应用查理定律的分比形式Δp＝p，求出每部分气体压强的变化量Δp，并加以比较。 (3)如果液柱或活塞两端的横截面积不相等，则应比较液柱或活塞两端的受力变化Δp·S。 [典例体验] [典例]　(选自鲁科版新教材“例题”)如图所示，固定的竖直汽缸内有一个活塞，活塞的质量为m，活塞横截面积为S，汽缸内封闭着一定质量的气体。现对缸内气体缓慢加热，并在活塞上缓慢加沙子，使活塞位置保持不变。忽略活塞与汽缸壁之间的