2.3气体的等压变化和等容变化 导学案-2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

2.3气体的等压变化和等容变化(第3课时) 【学习目标】 物理观念： 1.知道什么是气体的等压变化过程；掌握盖－吕萨克定律的内容、数学表达式；理解V－T图像的物理意义． 2.知道什么是气体的等容变化过程；掌握查理定律的内容；理解p－T图像的物理意义；知道查理定律的适用条件． 3．知道什么是理想气体． 4．会用气体分子动理论的知识解释气体实验定律． 【学习任务一】理想气体 1．气体实验定律的适用条件：气体实验定律是在压强不________(相对大气压)、温度不________(相对室温)的条件下总结出来的．当压强很大、温度很低时，由上述规律计算的结果与实际测量结果有________的差别． 2．理想气体：在任何温度、任何压强下都遵从________________________的气体． 3．理想气体与实际气体：在________不低于零下几十摄氏度、________不超过大气压的几倍的条件下，把实际气体当成理想气体来处理． 拓展： 实际气体与理想气体的区别： ①实际气体分子之间有相互作用力，气体分子与器壁发生碰撞，会有动能损失。 ②理想气体分子间作用力为零，气体分子与器壁发生弹性碰撞。 【例1】(多选)下列对理想气体的理解，正确的有(　　) A．理想气体实际上并不存在，只是一种理想模型 B．只要气体压强不是很高就可视为理想气体 C．一定质量的某种理想气体的内能与温度、体积都有关 D．在任何温度、任何压强下，理想气体都遵循气体实验定律 【学习任务二】理想气体状态方程的应用 理想气体的状态方程：一定质量的某种理想气体，在从某一个状态变化到另一个状态时，压强跟体积的乘积与热力学温度的比值保持不变，即＝或＝C(常量) 【例2】如图所示，圆柱形汽缸A中用质量为2m的活塞封闭有一定质量的理想气体，温度为27 ℃，汽缸中活塞通过滑轮系统悬挂一质量为m的重物，稳定时活塞与汽缸底部的距离为h，现在重物上加挂质量为的小物体，已知大气压强为p0，活塞横截面积为S，m＝，不计一切摩擦，T＝(273＋t) K，求当气体温度升高到37 ℃且系统重新稳定后，重物下降的高度． 应用理想气体状态方程解题的一般思路: ①确定研究对象(某一部分气体)，明确气体所处系统的热学状态． ②弄清气体状态的变化过程． ③确定气体的初、末状态及其状态参量，并注意单位的统一． ④根据题意，选用适当的气体状态方程求解．若非纯热学问题，还要综合应用力学等有关知识列辅助方程。 【学习任务三】气体实验定律的微观解释 1．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________的．在这种情况下，体积减小时，分子的________增大，单位时间内、单位面积上碰撞器壁的分子数就________，气体的压强就________． 2．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________；只有气体的体积同时增大，使分子的________减小，才能保持压强不变． 3．查理定理：一定质量的某种理想气体，体积保持不变时，分子的________保持不变．在这种情况下，温度升高时，分子的平均动能________，气体的压强就________． 【例3】　(多选)下列关于理想气体的说法正确的是(　　) A．一定质量的理想气体分子的平均动能相同，若分子的数密度变小，则压强变小 B．一定质量的理想气体做等容变化时，若压强变大，则气体分子热运动加剧 C．一定质量的理想气体，压强不变，则气体分子单位时间内对器壁单位面积的平均碰撞次数随着温度升高而增多 D．温度升高后，所有分子的速率都增大 巩固练习 1．剩有半瓶热水的暖水瓶经过一个夜晚后，第二天拔瓶口的软木塞时感觉很紧，不易拔出来，这主要是因为(　　) A．软木塞受潮膨胀 B．瓶口因温度降低而收缩变小 C．白天气温升高，大气压强变大 D．瓶内气体因温度降低而压强变小 2.如图所示，容积一定的测温泡，上端有感知气体压强的压力传感器．待测物体温度升高时，泡内封闭气体(　　) A．内能不变，压强变大 B．体积不变，压强变大 C．温度不变，压强变小 D．温度降低，压强变小 3.如图所示，两端开口的U形管，右侧直管中有一部分空气被一段水银柱与外界隔开，若在左管中再注入一些水银，平衡后则(　　) A．下部两侧水银面A、B高度差h减小 B．h增大 C．右侧封闭气柱体积变小 D．水银面A、B高度差h不变 4.(多选)如图所示是一定质量的理想气体的三种变化过程，那么，以下四种解释中，哪些是正确的(　　) A．a→d的过程气体体积增大 B．b→d的过程气体体积不变 C．c→d的过程气体体积增大 D．a→d的过程气体体积减小 5．如图所示，一圆筒形汽缸放置在水平地面上，内壁光滑，下端密封，上端封闭但留有一