第1章 第5节 气体实验定律（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（鲁科版2019）

第5节　气体实验定律 核 心 素 养 物理观念 科学探究 科学态度与责任 1.知道玻意耳定律、查理定律、盖—吕萨克定律的内容、表达式及适用条件。 2．能用图像描述气体的等温变化、等容变化和等压变化。 3．知道什么是理想气体，并掌握理想气体的特点。 4．熟练应用气体实验定律解决实际问题。 在实验设计和数据处理过程中，体验科学探究过程；学会观察与探究，与他人合作交流，得出实验结论。 通过科学探究过程，培养学生严谨的科学态度与实事求是的科学精神。 [对应学生用书P20] 知识点一 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∝或 p1V1＝p2V2。 3．适用条件 (1)气体质量不变，温度不变。 (2)气体温度不太低，压强不太大➊。 4．图像 (1)p －V图像：一定质量的气体的p －V图像为一条双曲线，如图甲所示。 (2)p －图像➋：一定质量的气体的p －图像为一条过原点的倾斜直线，如图乙所示。 知识点二 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：p∝T或＝。 3．条件：气体的质量一定，体积保持不变。 4．图像➌ (1)如图甲所示，pT图像中的等容线是一条过坐标原点的直线。 (2)如图乙所示，pt图像中的等容线不过原点，但反向延长线交t轴于－273.15__℃。 知识点三 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➍：V－T图像中的等压线是一条过坐标原点的倾斜直线，如图所示。 1．一定质量的气体，压强跟体积成反比。(×) 2．在质量和体积不变的情况下，气体的压强与摄氏温度成正比。(×) 3．一定质量的气体，等容变化的p －T图线是一条过坐标原点的倾斜直线。(√) 4．一定质量的某种气体，在压强不变时，其V－T图像是一条过坐标原点的倾斜直线。(√) 批注➊：对此条件的理解：在气体的温度不太低(相对室温)、压强不太大(相对于大气压)时，气体分子之间的距离很大，气体分子之间除碰撞外可以认为无作用力，并且气体分子本身的大小也可以忽略不计，这样由玻意耳定律计算得到的结果与实际的实验结果基本吻合，玻意耳定律成立。 批注➋：作p －图像时，应使尽可能多的描点落在直线上，不在直线上的点应均匀分布于直线两侧，偏离太大的点应舍弃掉。 批注➌：一定质量的某种气体在等容变化过程中，压强p跟热力学温度T的正比关系在p －T直角坐标系中的图像叫作等容线。 批注➍：一定质量的某种气体在等压变化过程中，体积V与热力学温度T的正比关系在V－T直角坐标系中的图像叫作等压线。(等压线在接近原点处为虚线，因为绝对零度不能达到) [对应学生用书P21] 探究点一　气体的等温变化　(科学思维之提升) ◆情境探究 在一个恒温池中，一串串气泡由池底慢慢升到水面，有趣的是气泡在上升过程中，体积逐渐变大，到水面时就会破裂。请思考： (1)上升过程中，气泡内气体的压强怎么改变？ (2)气泡在上升过程中体积为何会变大？ 答案：(1)变小。 (2)由玻意耳定律pV＝C可知，压强变小，气体的体积增大。 ◆探究归纳 1．成立条件：玻意耳定律p1V1＝p2V2是实验定律，只有在气体质量一定、温度不变的条件下才成立。 2．玻意耳定律的数学表达式pV＝C中的常量C不是一个普适恒量，它与气体的种类、质量、温度有关，对一定质量的气体，温度越高，该常量C越大。 3．等温线 (1)p-V图像 ①意义：反映了一定质量的气体在等温变化中，压强p与体积V成反比。 ②图像：双曲线。 ③特点：温度越高，常量C越大，等温线离坐标轴越远。 (2) p-图像 ①意义：反映了一定质量的气体在等温变化中，压强p与成正比。 ②图像：倾斜直线。 ③特点：斜率越大，气体的温度越高。 4．玻意耳定律的微观解释 从微观角度看，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。 特别提醒　确定气体压强或体积时，只要初、末状态的单位统一即可，没有必要都转换成国际单位制。 ◆对点例练 (2021·山东济南高三一模)某同学利用如图所示的装置测量山顶处的大气压强，上端开口、下端封闭的长直玻璃管竖直放置，用h＝40.00 cm的某种液体封闭一段空气柱，测得气柱长度l1＝20.00 cm。再将玻璃管缓慢倾斜至与水平面成30°角，液体没有溢出，测得空气柱长度变为l2＝24.50 cm。已知液体的密度ρ＝13.6×103 kg/m3，山顶处重力加速度g