第2章 第3节 第1课时 气体的等压变化和等容变化-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册（人教版2024）

物理 选择性必修第三册 课堂学案 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.知道盖一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)T图像和V-T图像及其物理意义(物理观念) {课前:教材预案 I教材梳理l (4)图像:如图所示. 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 7-273150t/ 甲 乙 不变时,体积随温度变化的过程 ①-T图像中的等容线是一条 2.盖-吕萨克定律 ②一1图像中的等容线不过原点,但反向延长 (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 线交轴于 |白主检测 (2)表达式:V一 , 1.判断下列说法的正误 (3)适用条件:气体的 和 (1)一定质量的某种气体,在压强不变时,若温 不变. 度升高,则体积减小 ) (4)图像:如图所示. V (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 ( ) V-T图像中的等压线是一条 (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 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 (4)查理定律的数学表达式-C,其中C是一 不变时,压强随温度变化的过程 个与气体的质量、压强、温度、体积均无关的 2.查理定律 恒量. f -_. (1)内容,一定质量的某种气体,在体积不变的 2.一定质量的气体,保持压强不变,初始时温度 情况下,压强)与热力学温度T成 为200K,压强为。,体积为V。,当给气体加热 (2)表达式:一 升温,气体的体积变为2V。,则此时温度为 和 (3)适用条件:气体的 K;若保持气体的体积不变,将温度升高到 300K,则此时气体的压强为原来的 不变. 倍。 .36. 第二章 气体、固体和液体 课堂:深度探究 探究点一 气体的等压变化 3.应用盖一吕萨克定律解题的一般步骤 【情境导学】如图所示,用水银柱封团了一定质量 (1)确定研究对象,即被封闭的一定质量的 气体. 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? (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)根据盖一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糟中,玻璃管内装 【知识拓展】 有一段长L三4cm的水银柱,水银柱下方封 1.盖一吕萨克定律及推论 闭有一定质量的气体(气体始终处在恒温装 盖-萨克定律 置中且均匀受热).开始时,开关S断开,水温 为27C,水银柱下方空气柱的长度为L。 表示一定质量的某种气体从初状态(V、T)开 20cm,电路中的A、B部分恰好处于水银柱 始发生等压变化,其体积的变化量V与热力 的正中央.闭合开关S后,电热丝对水缓慢加 学温度的变化量△T成正比 热使管内气体温度升高;当水银柱最下端恰 2.V-T图像和V-1图像 好上升到A、B处时,电路自动断开,电热丝 (1)V一T图像:气体的体积V随热力学温度7 停止加热;大气压强 。三76cmHg.则水温为 ( 多少时电路自动断开 变化的图线是过原点的倾斜直线,如图甲所 ~ 示,且<,即斜率越小,压强越大 甲 T/K A.320K B.340K C.330K (2)V一:图像:体积V与摄氏温度:是一次函 D.333 K 数关系,不是简单的正比例关系,如图乙所示 思维导引:由题中条件得出初、末状态,经过 等压线是一条延长线通过横轴上一273.15C 加热后的状态变化,选用合适的规律列式 的倾斜直线,且斜率越大,压强越小,图像纵轴 求解。 的截距V。是气体在0C时的体积 【变式1】如图所示,汽缸A中封闭有一定质量的 特别提醒 一定质量的气体,在压强不变时, 气体,活塞B与A的接触是光滑的目不漏 其体积与热力学温度成正比,而不是与提氏温 气,B上放一重物C,B与C的总重力为G,大 度成正比. 气压为:当汽缸内气体温度是20C时,活 .37. 物理 选择性必修第三册 课堂学案 塞与汽缸底部距离为△;当汽缸内气体温度 2.-T图像和-(图像 是100C时,活塞与汽缸底部的距离是多少? 一定质量的某种气体,在等容变化过程中 (1)-T图像:气体的压强?和热力学温度T A □ 的关系图线是过原点的倾斜直线,如图甲所 示,且V.V。,即体积越大,斜率越小 ### TVK 273.150/ ☆ (2)一/图像:压强与摄氏温度/是一次函 数关系,不是简单的正比例关系,如图乙所示, 等容线是一条延长线通过横轴上-273.15C的 倾斜直线,且体积越大,斜率越小.图像纵轴的 截距。是气体在0C时的压强 特别提醒 气体的等容变化 探究点二 一定质量的某种气体,在体积不变 的情况下,压强力跟热力学温度T成正比,而 (情境导学】我国民间常用“拔火罐”来治疗某些 疾病,即先加热罐中气体,然后迅速将火罐开 不是与摄氏温度1成正比. 口端紧压在人体的皮肤上,待火罐冷却后,火 3.应用查理定律解题的一般步骤 罐就被紧紧地“吸”在皮肤上,你知道其中的 (1)确定研究对象,即被封闭的一定质量的 道理吗? 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,体积不变. (3)确定初、末两个状态的温度、压强 (4)根据查理定律列式求解 (5)求解结果并分析、检验 【例题2】如图所示,圆柱形汽缸倒置在水平地面 上,汽缸内部封有一定质量的气体,已知汽缸 质量为10kg,缸壁厚度不计,活塞质量为 5kg.其横截面积为50cm,所有摩擦不计. 【知识拓展】 当缸内气体温度为27C时,活塞刚好与地面 1.查理定律及推论 接触,但对地面无压力.(已知大气压强为一 在理定律号--论-或A#Ar 1.0×10Pa,重力加速度g取10m/s{)求; 表示一定质量的某种气体从初状态(、T)开 (1)此时封闭气体的压强; 始发生等容变化,其压强的变化量A2与热力 (2)现使汽钉内气体温度升高,当汽缸恰对地 学温度的变化量入7成正比 面无压力时,缸内气体温度为多少摄氏度? .38· 第二章 气体、固体和液体 思维导引:初、末状态时的气体的体积不变, 探究点三 T图像与V-T图像 列出初、末状态参量,列式求解方程 【知识拓展】 1.-T图像与V-T图像的比较 图像 KE 压强) 纵坐标 体积V 气体质量一定时, 气体质量一定 斜率 斜率越大,体积越 时,斜率越大,压 小,有 意义 强越小,有 V.<V<V.<V <p (1)都是一条通过原点的倾斜直线 【变式2】如图甲所示,绝热性能良好的密闭汽缸 相 回三 (2)横坐标都是热力学温度7 封闭了一定质量的气体,开始时用外力拎乱 (3)都是斜率越大,气体的另外一个状态参量 活塞手柄处干静正状态.已知汽缸(包括电热 越小 丝)总质量为M,大气压强为,活塞面积为 S.重力加速度为g,忽略活塞与汽缸间的摩 2.对于)-T图像与V-T图像的注意事项 擦,开始时气体温度为T (1)首先要明确是,-T图像还是V-T图像 (2)不是热力学温标的先转换为热力学温标 Dy (3)解决问题时要将图像与实际情况相结合 3.气体图像相互转换的分析方法 0TD 7777777777777 (1)知道图线上的某一线段表示的是一定质量 777777777777777 乙 , 的气体由一个平衡状态(2、V、T)转化到另一 (1)求拎起时汽缸内气体的压强 个平衡状态(、V、T)的过程;并能判断出该 (2)如果倒置手柄立于地面,如图乙所示,要 过程是等温过程、等容过程还是等压过程 使活塞回到开始时的位置,需要气体温度升 (2)从图像中的某一点(平衡状态)的状态参量 高多少? 开始,根据不同的变化过程,先用相对应的规 律计算出下一点(平衡状态)的状态参量,逐一 分析计算出各点的入、V、T. (3)根据计算结果在图像中描点,连线作出一 个新的图线,并根据相应的规律逐一检查是否 有误。 【例题3】如图所示,U形汽缸固定 在水平地面上,用重力不计的活 塞封闭着一定质量的气体,已知 汽缸不漏气,活塞移动过程中与 .39. 物理 选择性必修第三册 课堂学案 汽缸内壁无摩擦,初始时,外界大气压强为 【变式3】(多选)一定质量的理想气体,状态变化 力.活塞紧压小挡板,现缓慢升高汽缸内气体 过程如图中A→B→C→A图线所示,其中 的温度,则选项图中能反映汽缸内气体的压 B→C为一段双曲线.若将这一状态变化过程 强随热力学温度T变化的图像是( ) 表示在下图中的,-T图像或V-T图像上 其中正确的是 ) P 7 {### C 。 思维导引:汽缸内存在挡板,开始时气体的压 强小于外界大气压,随着温度升高,气体压强 增大,最后气体压强与外界大气平衡,保持 不变. C D 课末·随堂演练 C. 1.07×10Pa 1.(盖一吕萨克定律的应用)一定质量的气体在等 D.3.86X10Pa 3.(-T圆像与V-T圆像)一定质量的某种气 体自状态A经状态C变化到状态B,这一过程 27C,则温度的变化是 ( ) ( 如图所示,则 ) A.升高了450K B升高了150C C.降低了150C D.降低了450C 2.(气体的等容变化)某同学家一台新电冰箱能 显示冷藏室内的温度,存放食物之前该同学进 行试通电,该同学将打开的冰箱密封门关闭并 A.在过程A→C中,气体的压强不变 给冰箱通电.若大气压为1.0×10{Pa.刚通电 B.在过程C→B中,气体的压强不断变小 时显示温度为27C,通电一段时间后显示温 C.在状态A时,气体的压强最大 度为7C,则此时密封的冷藏室中气体的压 强是 ) C D.在状态B时,气体的压强最天 A.0.26X10Pa B. 0. 93×10Pa I反信提示完成P课时作业(八) 第2课时 理想气体、气体实验定律的微观解释 [学习目标]1.了解理想气体的模型,并知道实际气体看成理想气体的条件(物理观念).2.掌握理想气 体状态方程的内容和表达式,并能应用方程解决实际问题(科学态度与责任).3.能用气体分子动理论 解释三个气体实验定律(科学思维). .40.第3节 气体的等压变化和等容变化 [例题3]B 解当缓慢升高缸内气体温度时,气体先发生等 容变化,根据查理定律,缸内气体的压强力与热力学温度T 第1课时 气体的等压变化和等容变化 成正比,在力-T图像中,图线是过原点的倾斜的直线;当活 课前·教材预案 塞离开小挡板后,缸内气体的压强等于外界的大气压,气体 【教材梳理】 发生等压膨胀,在力一T图像中,图线是平行于T轴的直 知识点一 线,选项A、C、D错误,B正确. 1.压强 [变式3]AC 由题图可知,A→B是等压膨胀过程,由 (2)CT 7 2.(1)正比 (3)质量 压强 (4)过原点的直线 知识点二 等温压缩过程,由V。三peV:知c即压强变大, 1.体积 C→A是等容降压过程,由查理定律一知Tc>TA温 (3)质量 体积 (4)①过原点的直 度降低,选项A、C正确. 线 ②-273.15C 1.B由益一-萨克定律可得.代入数据可知, 课末·随堂演练 【自主检测】 (③) (②)/ 1.(1)x (4)X 1300K,解得T。-450K,所以升高的温度A-150K= 2.400 1.5 2{ T 课堂·深度探穷 【情境导学】 150C,选项B正确 水银柱向上移动,说明了在保持气体压强不变的情况 2.B 解析冷藏室气体的初状态为T.-(273+27)K-300K 下,封闭气体的体积随温度的升高而增大. P-1.0X10*Pa,末状态为T=(273+7)K-280K,设此 [例题1]C 当水银柱最下端上升到A、B处时,电路自动 时冷藏室内气体的压强为),此过程气体体积不变,根据查 断开,此时空气柱长度为L一L。+.在此过程中空气柱 理定律一,代入数据解得P~0. 93X10{Pa.,选项B 正确. 3.D 气体在A→C过程中发生等温变化,由V一C(恒 入数据解得T.一330K,选项C正确. 量)可知,体积减小,压强增大,选项A错误;在C→B变化过 [变式1]解析初状态:T.-(273+20)K-293K,V.-hS 程中,气体的体积不发生变化,即为等容变化,由一C(恒 末状态:T-(273+100)K-373K,V.-hS.其中S为活 塞的横截面积. 量)可知,温度升高,压强增大,选项B错误;在A→C→B过 程中,气体的压强始终增大,所以气体在状态B时的压强最 大,选项C错误,D正确. 第2课时 理想气体、气体实验定律的微观解释 答1.27ht 课前·教材预案 【教材梳理】 【情境导学】 知识点一 答案火罐内的气体体积一定,冷却后气体的温度降低,压强 1.任何 任何 减小,故在大气压力的作用下被“吸”在皮肤上. 2.零下几十摄氏度 [例题2]解析(1)当缸内气体温度为27C时,活塞刚好与地面 大气压的几倍 知识点二 接触,但对地面无压力;设此时封闭气体的压强为力,对活 1.质量 热力学温度T 塞由平衡条件可得o.S-pS+ng,解得p-9.0×10*Pa. ① (2)现使汽缸内气体温度升高,当汽缸恰对地面无压力时, 设此时封闭气体的压强为),温度为T。,对汽缸由平衡条 3.质量 件可得pS+Mg-S.解得-1.2X10Pa. ② 知识点三 已知T.一300K,对汽缸内气体,温度升高过程中,气体体积不 1.温度 增大 增大 变,即为等容变化,由查理定律可得一③,联立①②③可 2.增大 增大 减小 不变 3.增大 增大 【自主检测】 得T-400K,即-127C. 1.(1)X(2)×(3)X(4) (1)9.0×10Pa (2)127C 2.2 [变式2]解(1)拎起时对汽缸分析有 课堂·深度探究 pSMg-S. 【情境导学】 答理想气体模型;因为气体实验定律只在压强不太大、温 度不太低的条件下理论结果与实验结果一致,为了使气体在 (2)倒置后加热使活塞回到原来位置,则倒置前后体积不 变,设此时气体气压为),对汽缸有S十Mg一pS. 任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律,特引入了理想 气体模型. 该气体为等容变化,有一1 [例题1]ABC 理想气体是物理学上为了简化问题而引 7_ 入的一个理想化模型,在现实生活中不存在,选项A正确; 严格遵从气体实验定律的气体是理想气体,实际中只要气 M 体的压强不太大,温度不太低,都可以近似看成理想气体, 答案(1)/一 选项B正确;温度是分子平均动能的标志,一定质量的理想 .177·