1.5 气体实验定律 课件 -2024-2025学年高二下学期物理鲁科版（2019）选择性必修第三册

第五节 气体实验定律 教学课件 Teaching Courseware 20XX.XX.XX 第一章 分子动理论与气体实验定律 高中物理鲁科版（2019）选择性必修第三册 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。 素养目标 新课导入 如图所示，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。请问 (1)上升过程中，气泡内气体的压强如何改变？ (2)气泡在上升过程中体积为何会变大？ (3)为什么到达水面会破？ 提示：(1)压强变小。 (2)气体的体积增大。 (3)内外压强不相等，气泡内压强大于外部压强。 新课讲解 New lesson explanation 新课讲解 气体压强的产生: 大量气体分子对容器壁的频繁撞击，就会对容器壁产生一个稳定的压力，从而产生了压强。由于分子运动的无规则，分子向各方向运动的概率是相同的，对每个器壁的撞击机会也就相同，因此气体内部压强处处相等。 影响气体压强的因素: 温度越高，单位体积内的分子数越多，气体的压强越大。 温度T 体积V 压强P 存在怎样的关系呢？ 描述一定质量的气体的三个物理量 控制变量 探究关系 新课讲解 一、玻意耳定律(等温变化) 由实验数据做出P—1/V 图像 大量实验证明：一定质量的气体，在保持温度不变的条件下，压强与体积成反比。 英国科学家玻意耳和法国科学空马略特先后独立实验发现，所以称玻意耳定律，也称玻意尔－马略特定律 微观解释？ PV＝常数 P1V1＝P2V2 或 新课讲解 等温线 在平面直角坐标系中，横轴表示气体的体积V，纵轴表示气体的压强p。在温度不变的情况下，p与V 的函数图像是双曲线的一支。这种表示等温过程的图线称为气体的等温线。一定质量的气体，在不同温度下，等温线的位置也不相同。 物理意义：等温线上的某点表示气体的一个确定状态。同一条等温线上的各点温度相同，即p与V乘积相同。 新课讲解 新课讲解 1659年，英国物理学家、化学家玻意耳（图1-25)利用胡克研制的真空泵对空气的性质进行研究。1662年，他出版了《关于空气的弹力和重量学说的答辩》一书。书中不但阐述了温度恒定时气体的压强与体积成反比的规律，还描述了另一个实验，表明空气在加热时压强会增大。1676年，法国物理学家马略特也独立得出结论，在表述上比玻意耳的表述更完整，数据也更令人信服。因此，这一定律也被称为玻意耳－马略特定律。 马略特 波意耳 科学书屋 新课讲解 二、查理定律(等容变化) 高压锅内的食物易熟 一定质量的气体，保持体积不变时，压强与温度有什么关系？ 打足了气的车胎在阳光下曝晒会胀破 新课讲解 新课讲解 大量实验证明：一定质量的气体，在保持体积不变的条件下，压强与热力学温度成正比。 或 微观解释？ 式中P1、T1和P2、T2表示气体两个不同状态下的压强和热力学温度（T＝t+273 K）。 法国科学家查理通过实验发现的这个规律，所以称为查理定律。 等容线 新课讲解 新课讲解 1、查理定律的微观解释 从微观角度看，一定质量的气体，在体积保持不变时，单位体积内的分子数保持不变。当温度升高时，分子平均动能增大，气体的压强也就增大；当温度降低时，分子平均动能减小，气体的压强也就减小。 2、查理定律的推论 表示一定质量的某种气体从初状态(p、T)开始发生等容变化，其压强的变化量Δp与温度的变化量ΔT成正比。 新课讲解 三、盖－吕萨克定律(等压变化) 一定质量的气体，保持压强不变时，体积与温度有什么关系？ 新课讲解 大量实验证明：一定质量的气体，在保持压强不变的条件下，体积与热力学温度成正比。 法国科学家盖－吕萨克通过实验发现的这个规律，所以称为盖－吕萨克定律。 或 微观解释？ 式中V1、T1和V2、T2表示气体两个不同状态下的体积和热力学温度（T＝t+273 K）。 新课讲解 新课讲解 1、盖－吕萨克定律的微观解释 从微观角度看，对于一定质量的气体，当温度升高时，分子平均动能增大，为了保持压强不变，单位体积的分子数相应减少，气体的体积必然相应增大。反之，当气体的温度降低时，气体的体积必然减少。 2、盖－吕萨克定律的推论 新课讲解 三个气体实验定律，都是在压强不太大、温度不太低的情况下总结出来的。 因为压强如果太大、温度如果太低，气体会液化，甚至变成固体。 气体实验定律的适用条件 新课讲解 四、理想气体 物理学中把严格遵循以上三个实验定律的气体称为理想气体。 理想气体的分子大小与分子间的距离相比可忽略不计；除了碰撞外，分子间的相互作用可忽略不计。 理想气体的分子势能可忽略不计，其内能只是所有分子热运动动能总和。 一定质量理想气体的内能只与气体的温度有关，而与气体的体积无关。 经典例题 Classic Example 经典例题 例1.如图1-26所示，将粗细均匀且一端开口的玻璃管放置在水平桌面上，管内用长为h 的水银封闭着一段长度为l。的空气柱。已知大气压强为P0，当把玻璃管开口朝上缓慢地竖立起来时，管内空气柱的长度变为多少？ 解 经典例题 例2.给某包装袋充入氮气后密封，在室温下，袋中气体压强为1个标准大气压，体积为1L。将其缓慢压缩到压强为1.5个标准大气压时，气体的体积变为0.6L。请通过计算判断该包装袋是否漏气。 解 因此包装袋有漏气 课堂练习 Classroom Practice 课堂练习 1.在“探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系”的实验中，下列操作正确的是(   ) A.调节空气柱长度后立刻读数 B.拉上窗帘防止阳光直射玻璃管 C.推拉活塞时，为了防止手滑应该用手紧握玻璃管 D.实验中若密封橡胶帽脱落，应立刻堵住后继续实验 课堂练习 1.答案：B 解析：调节空气柱长度，外界对气体做功，气体的温度会变化，要等气体的温度等于室温后再读数，A错;拉上窗帘防止阳光直射玻璃管是为了使气体温度保持不变，B正确;用手直接握在玻璃管上时，手的温度会改变玻璃管内的气体温度，C错;实验时要保持气体的质量不变，D错误。 课堂练习 课堂练习 课堂练习 课堂练习 课堂练习 课堂练习 课堂小结 Class Summary 课堂小结 玻意耳－马略特定律 盖－吕萨克定律 查理定律 气体实验定律 感谢观看 THANK YOU 盖—吕萨克定律eq \f(V1,T1)＝eq \f(V2,T2) eq \o(――→,\s\up7(推论)) eq \f(V,T)＝eq \f(ΔV,ΔT)或ΔV＝eq \f(V,T)ΔT 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与温度的变化量ΔT成正比。 $$