第2章 第3节 第1课时 气体的等压变化和等容变化（word教参)-【状元桥·优质课堂】2023-2024学年新教材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 第1课时　气体的等压变化和等容变化 [学习目标] 1.知道什么是等压变化和等容变化（物理观念）.2.知道盖—吕萨克定律和查理定律的内容和表达式，并会进行相关计算（科学思维）.3.了解p－T图像和V－T图像及其物理意义（物理观念）. 知识点一　　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　或＝　　. （3）适用条件：气体的　质量　和　压强　不变. （4）图像：如图所示. V－T图像中的等压线是一条　过原点的直线　. 知识点二　　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）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）表达式：p＝　CT　或＝　　. （3）适用条件：气体的　质量　和　体积　不变. （4）图像：如图所示. ①p－T图像中的等容线是一条　过原点的直线　. ②p－t图像中的等容线不过原点，但反向延长线交t轴于　－273.15 ℃　. 1.判断下列说法的正误. （1）一定质量的某种气体，在压强不变时，若温度升高，则体积减小. （　×　） （2）“拔火罐”时，火罐冷却，罐内气体的压强小于大气的压强，火罐就被“吸”在皮肤上. （　√　） （3）一定质量的气体，等容变化时，气体的压强和温度不一定成正比. （　√　） （4）查理定律的数学表达式＝C，其中C是一个与气体的质量、压强、温度、体积均无关的恒量. （　×　） 2.一定质量的气体，保持压强不变，初始时温度为200 K，压强为p0，体积为V0，当给气体加热升温，气体的体积变为2V0，则此时温度为　400　K；若保持气体的体积不变，将温度升高到300 K，则此时气体的压强为原来的　1.5　倍. 探究点一　　气体的等压变化 【情境导学】如图所示，用水银柱封闭了一定质量的气体，当给封闭气体缓慢加热时能看到什么现象？说明了什么？ 答案　水银柱向上移动.说明了在保持气体压强不变的情况下，封闭气体的体积随温度的升高而增大. 【知识拓展】 1.盖—吕萨克定律及推论 表示一定质量的某种气体从初状态（V、T）开始发生等压变化，其体积的变化量ΔV与热力学温度的变化量ΔT成正比. 2.V－T图像和V－t图像 （1）V－T图像：气体的体积V随热力学温度T变化的图线是过原点的倾斜直线，如图甲所示，且p1＜p2，即斜率越小，压强越大. （2）V－t图像：体积V与摄氏温度t是一次函数关系，不是简单的正比例关系，如图乙所示，等压线是一条延长线通过横轴上－273.15 ℃的倾斜直线，且斜率越大，压强越小，图像纵轴的截距V0是气体在0 ℃时的体积. 特别提醒　一定质量的气体，在压强不变时，其体积与热力学温度成正比，而不是与摄氏温度成正比. 3.应用盖—吕萨克定律解题的一般步骤 （1）确定研究对象，即被封闭的一定质量的气体. （2）分析被研究气体在状态变化时是否符合定律的适用条件：质量一定，压强不变. （3）确定初、末两个状态的温度、体积. （4）根据盖—吕萨克定律列式求解. （5）求解结果并分析、检验. 【例题1】如图为一简易恒温控制装置，一根足够长的玻璃管竖直放置在水槽中，玻璃管内装有一段长L＝4 cm的水银柱，水银柱下方封闭有一定质量的气体（气体始终处在恒温装置中且均匀受热）.开始时，开关S断开，水温为27 ℃，水银柱下方空气柱的长度为L0＝20 cm，电路中的A、B部分恰好处于水银柱的正中央.闭合开关S后，电热丝对水缓慢加热使管内气体温度升高；当水银柱最下端恰好上升到A、B处时，电路自动断开，电热丝停止加热；大气压强p0＝76 cmHg.则水温为多少时电路自动断开（　　） A.320 K B.340 K C.330 K D.333 K 思维导引：由题中条件得出初、末状态，经过加热后的状态变化，选用合适的规律列式求解. 答案　C　 解析　当水银柱最下端上升到A、B处时，电路自动断开，此时空气柱长度为L1＝L0＋.在此过程中空气柱的压强不变，根据盖—吕萨克定律有＝，联立并代入数据解得T1＝330 K，选项C正确. 【变式1】如图所示，汽缸A中封闭有一定质量的气体，活塞B与A的接触是光滑的且不漏气，B上放一重物C，B与C的总重力为G，大气压为p0.当汽缸内气体温度是20 ℃时，活塞与汽缸底部距离为h1；当汽缸内气体温度是100 ℃时，活塞与汽缸底部的距离是多少？ 解析　初状态：T1＝（273＋20） K＝293 K，V1＝h1S.　 末状态：T2＝（273＋100） K＝373 K，V2