第2章 第2节 气体实验定律(Ⅱ)（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第三册（粤教版2019）

第二节　气体实验定律(Ⅱ) 课程内容要求 核心素养提炼 1.知道什么是等容变化和等压变化． 2．知道查理定律和盖­吕萨克定律的内容及表达式． 3．掌握查理定律、盖­吕萨克定律及其应用． 4．知道p­T图像、V­T图像的物理意义． 1.物理观念：等压过程、等容过程． 2．科学思维：盖­吕萨克定律和查理定律的应用，V­T图像和p­T图像． 3．科学探究：学会通过实验的方法研究问题，探究物理规律，学习用电子表格与图像对实验数据进行处理与分析． 4．科学态度与责任：体验科学探究过程，领悟物理探索的基本思路，培养科学的价值观． [对应学生用书P23] 1．热力学温度 (1)热力学温度是国际单位制中七个基本物理量之一，用符号T表示，单位是开尔文，简称开，符号为K. (2)摄氏温度与热力学温度的关系： 摄氏温度用t表示，它与热力学温度T的关系是T＝273.15＋t. [判断] (1)摄氏温度和热力学温度都是从零开始的．(×) (2)0 ℃的温度可以用热力学温度粗略地表示为273 K．(√) (3)温度升高了10 ℃也就是升高了10 K．(√) 2．查理定律 (1)等容过程：一定质量的气体，在体积不变时，其压强随温度变化的过程叫作气体的等容过程． (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公式：＝． ③适用条件：气体的质量不变，体积不变． ④图像： 一定质量的气体，在体积不变时，其p­T图像是一条过原点的直线，即等容线． [思考] 如图分别是气体的等容和等压变化图像，图像与横轴的交点的物理意义是什么？ 提示　在横轴上的截距－273.15 ℃恰好是热力学温标的0 K. 1．等压过程：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，叫作等压过程． 2．盖­吕萨克定律： (1)内容：一定质量的气体，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：＝. (3)适用条件： ①气体的质量不变； ②气体的压强不变． (4)图像： 一定质量的气体，在压强不变时，其V­T图像是一条过原点的直线，即等压线． [思考] 如图用红色液体封闭烧瓶内的气体，双手捂烧瓶时，红色液体怎样移动？为什么？ 提示　红色液柱向上移动，烧瓶内的压强保持不变，当温度升高时，体积增加，红色液体向上移动． [对应学生用书P24] 探究点一　查理定律和盖­吕萨克定律 如图是探究气体等容过程中压强随温度变化的实验装置． (1)当温度升高时，烧瓶中气体压强怎样变化？ 提示　温度升高，气体压强增大． (2)实验可以得出什么结论？ 提示　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． 1．查理定律 (1)表达式 ①＝＝恒量(T1、T2为热力学温度). ②＝＝恒量(t1、t2为摄氏温度). ③查理定律的分比形式：Δp＝ΔT或Δp＝Δt (2)内容：即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．盖­吕萨克定律 (1)表达式 ①＝＝恒量(T1、T2为热力学温度). ②＝＝恒量(t1、t2为摄氏温度). ③盖­吕萨克定律的分比形式： ΔV＝ΔV或ΔV＝Δt (2)内容：即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． 有人设计了一种测温装置，其结构如图所示，A玻璃泡内封有一定量气体，与A相连的B管插在水槽中，管内水银面的高度x即可反映玻璃泡内气体的温度，即环境温度，并可由B管上的刻度直接读出，设B管的体积与A玻璃泡的体积相比可忽略不计．在1标准大气压下对B管进行温度刻度(1标准大气压相当于75 cmHg的压强).已知当温度t1＝27 ℃时，管内水银面高度x＝15 cm，此高度即为27 ℃的刻度线，问t＝－3 ℃的刻度线在何处？ 解析　选玻璃泡A内的一定质量的气体为研究对象，由于B管的体积可略去不计，温度变化时A内气体经历的是一个等容过程．玻璃泡A内气体的初始状态：T1＝300 K，p1＝(75－15)cmHg＝60 cmHg；末态，即t＝－3 ℃的状态，T1＝300 K，由查理定理得 p2＝p1＝×60 cmHg＝54.0 cmHg 所以t＝－3 ℃时水银面的高度，即刻度线的位置是 x0＝(75－54.0)cm＝21.0 cm 答案　21.0 cm 如图所示，为了测量某刚性导热容器A的容积，用细管把它与水平固定的导热汽缸B相连，汽缸中活塞的横截面积S＝100 cm2.初始时，环境温度T＝300 K，活塞离缸底距离d＝40 cm.现用水平向左的力F缓慢推活塞，当F＝1.0×103 N时，活塞离缸底距离d′＝10 cm.已知大气压强p0＝1.0×105 Pa.不计一切摩擦，整个装置气密性良好，T＝(t＋273)K．求： (1)容器A的容积VA； (2)保