2.3.1 气体的等压变化和等容变化（课件PPT）-【金榜题名】2025-2026学年高二物理选择性必修第三册同步学案（人教版）

该高中物理课件聚焦“气体的等压变化和等容变化”，通过课前预习梳理压强、体积等基础概念，课堂探究结合p-T坐标图（含温度、压强坐标轴及过原点直线）构建学习支架，衔接气体状态变化规律与热力学温标（-273.15℃），帮助学生形成完整知识脉络。 其亮点是以图像分析为核心，通过p-T图中标记点、直线关系等具体实例，培养学生模型建构（科学思维）和科学推理能力。结构涵盖预习、探究、达标、作业环节，助力科学探究，学生能深化物理观念，教师可依托完整流程高效开展分层教学。

第二章　气体、固体和液体 2．3-1 气体的等压变化和等容变化 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 目录 contents Part 01 课前预习 梳理教材 课堂探究 核心突破 Part 02 课堂达标 素养提升 Part 03 课时作业（八） Part 04 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 课前预习 梳理教材 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 压强 正比 CT 质量 压强 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 过原点的直线 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 体积 正比 CT 质量 体积 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 过原点的直线 －273.15 ℃ 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 课堂探究 核心突破 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 课堂达标 素养提升 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 谢谢观看 物理 选择性必修3 第二章　气体、固体、液体 返回导航 返回导航 返回导航 第2课时　气体的等温变化 学习 目标 1.知道什么是等压变化和等容变化。 2．知道盖—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。 3．了解P－T图像及其物理意义。 一、气体的等压变化 1．等压变化：一定质量的某种气体，在 不变时，体积随温度变化的过程。 2．盖—吕萨克定律 (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 。 (2)表达式：V＝ 或 eq \f(V1,T1)＝ (3)适用条件：气体的 和 不变． eq \f(V2,T2) (4)图像：如图所示。 V－T图像中的等压线是一条 。 二、气体的等容变化 1．等容变化：一定质量的某种气体，在 不变时，压强随温度变化的过程。 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 。 (2)表达式：p＝ 或 eq \f(p1,T1)＝ 。 (3)适用条件：气体的 和 不变。 eq \f(P2,T2) (4)图像：如图所示。 ①p－T图像中的等容线是一条 。 ②p－t图像中的等容线不过原点，但反向延长线交t轴于 [自我诊断] 1．判断下列说法的正误 (1)一定质量的气体，在压强不变时，若温度升高，则体积减小。( ) (2)无论是盖—吕萨克定律的V­t图像还是V­T图像，其斜率都能表示气体压强的大小，斜率越大，压强越大。( ) (3)一定质量的气体，压强不变时，若体积增大到原来的2倍，则摄氏温度升高到原来的2倍。( ) (4)一定质量的气体，体积不变，当温度由T0变为2T0时，压强由p0变为2p0。( ) 答案：　(1) √　(2) ×　(3)×　(4) ×　 (5)现实生活中，自行车轮胎在烈日下暴晒，车胎内气体的变化为等容过程。( ) (6)高压氧气瓶在放气过程中，氧气状态变化符合查理定律。( ) 答案：　　(1) ×　(2)×　(3) ×　(4) √ (5)×　(6) × 2．(1)一定质量的气体做等容变化，温度为200 K时的压强为0.8 atm，压强增大到2 atm时的温度为________K。 (2)一定质量的气体，在压强不变时，温度为200 K，体积为V0，当温度升高100 K时，体积变为原来的________倍． 答案：　(1)500　(2) eq \f(3,2) 一、气体的等压变化 [问题探究] 　如图所示，汽缸中封闭着温度为100 ℃的空气，一重物用绳索经滑轮跟汽缸中活塞相连接，重物和活塞都处于平衡状态，这时活塞离汽缸底的高度为10 cm，如果缸内空气温度缓慢降至0 ℃。 试探究：(1)在变化过程中气体发生的是什么变化？ (2)此时活塞到缸底的距离是多大？ 解析：(1)是等压变化。 (2)初状态V1＝S×(10 cm)，T1＝(273＋100) K＝373 K； 末状态V2 ＝lS，T2＝273 K。由 eq \f(V1,T1)＝ eq \f(V2,T2)，得V2 ＝ eq \f(T2,T1)V≈S×(7.32 cm)，即活塞到缸底的距离l为7.32 cm。 答案：(1)等压变化　(2)7.32 cm [知识深化] 1．盖—吕萨克定律及推论 表示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与热力学温度的变化量ΔT成正比。 2．V­T图像和V ­t图像 (1)V­T图像：气体的体积V随热力学温度T变化的图线是过原点的倾斜直线，如图甲所示，且p1<p2，即斜率越小，压强越大。 (2)V­t图像：体积V与摄氏温度t是一次函数关系，不是简单的正比例关系，如图乙所示，等压线是一条延长线通过横轴上－273.15 ℃的倾斜直线，且斜率越大，压强越小，图像纵轴的截距V0是气体在0 ℃时的体积。 3．应用盖一吕萨克定律解题的一般步骤 (1)确定研究对象，即被封闭的一定质量的气体。 (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，压强不变。 (3)确定初、末两个状态的温度、体积。 (4)根据盖—吕萨克定律列式求解。 (5)求解结果并分析、检验。 　如图所示，一端开口、另一端封闭的细长薄壁玻璃管水平放置，内有用水银柱封闭的体积为10 mL的一定质量的气体。外界大气压为1标准大气压，环境温度为27 ℃，阿伏加德罗常数约为6.0×1023 mol-1，标准状况下1 mol该气体体积约为22.4 L。求： (1)当环境温度降为0 ℃时(设大气压强不变)气体的体积； (2)估算管中气体分子数目。(结果保留两位有效数字) 解析： (1)对用水银柱封闭的一定质量的气体分析，可以看出气体的压强不变，所以应用盖—吕萨克定律求解。 气体的初状态：T1＝(27＋273) K＝300 K V1＝10 mL 气体的末状态：T2＝273 K 体积为V2 由盖—吕萨克定律 eq \f(V1,T1)＝ eq \f(V2,T2) 得V2＝ eq \f(T2,T1)V1 代入数据得V2＝ eq \f(273,300)×10 mL＝9.1 mL。 (2)标准状况下1 mol该气体体积约为V0＝22.4 L， 则管中气体分子数目 n＝ eq \f(V2,V0)NA＝ eq \f(9.1×10-3,22.4)×6.0×1023个≈2.4×1020个 。 代入数据得V2＝ eq \f(273,300)×10 mL＝9.1 mL。 (2)标准状况下1 mol该气体体积约为V0＝22.4 L， 则管中气体分子数目 n＝ eq \f(V2,V0)NA＝ eq \f(9.1×10-3,22.4)×6.0×1023个≈2.4×1020个 。 答案：(1)9.1 mL　(2)2.4×1020个 　如图所示，上端开口的圆柱形汽缸竖直放置，横截面积为0.2 m2的活塞将一定质量的气体和一形状不规则的固体A封闭在汽缸内。气体温度为300 K时，活塞离汽缸底部的高度为0.6 m；将气体加热到330 K时，活塞上升了0.05 m，不计摩擦力及固体体积的变化，求物体A的体积。 解析：设物体A的体积为V，则气体初、末状态参量分别为 初状态：V1＝hS－V，T1＝300 K， 末状态：V2＝(h＋Δh)S－V，T2＝330 K， 由盖－吕萨克定律： eq \f(V1,T1)＝ eq \f(V2,T2)得 eq \f(hS－V,T1)＝ eq \f((h＋Δh)－V,T2)， 代入数据解得V＝0.02 m3。 答案：0.02 m3 二、气体的等容变化 [问题探究] 　(1)为什么拧上盖的水杯(内盛半杯热水)放置一段时间后很难打开杯盖？ (2)打足气的自行车在烈日下曝晒，常常会爆胎，原因是什么？ 答案：(1)放置一段时间后，杯内的空气温度降低，压强减小，外界的大气压强大于杯内空气压强，所以杯盖很难打开。 (2)车胎在烈日下曝晒，胎内的气体温度，升高，气体的压强增大，把车胎胀破。 [知识深化] 1．查理定律及推论 查理定律 eq \f(p1,T1)＝ eq \f(p2,T2) eq \o(―――→,\s\up7(推论)) eq \f(p,T)＝ eq \f(Δp,ΔT)或Δp＝ eq \f(P,T)ΔT 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。 2．p ­T图像和p ­t图像 (1)p ­T图像：一定质量的某种气体，在等容变化过程中，气体的压强p和热力学温度T的图线是延长线过原点的倾斜直线，如图甲所示，且V1<V2，即体积越大，斜率越小。 (2)p ­t图像：一定质量的某种气体，在等容变化过程中，压强p与摄氏温度t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－273.15 ℃的倾斜直线，且斜率越大，体积越小。图像纵轴的截距p0是气体在0 ℃时的压强。 3．利用查理定律解题的一般步骤 (1)确定研究对象，即被封闭的气体。 (2)分析被研究气体在状态变化时是否符合定律成立条件，即是否是初、末态的质量和体积保持不变。 (3)确定初、末两个状态的温度、压强。 (4)按查理定律公式列式求解，并对结果进行讨论。 　有人设计了一种测温装置，其结构如图所示，玻璃泡A内封有一定量气体，与A相连的B管插在水银槽中，管内水银面的高度x即可反映泡内气体的温度，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76 cmHg的压强，等于101 kPa)。已知当温度t1＝27 ℃时，管内水银面高度x＝16 cm，此高度即为27 ℃的刻度线，求t＝0 ℃的刻度线在何处？ 解析：选玻璃泡A内的一定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＝(76－16) cmHg＝60 cmHg 末态，即t＝0 ℃的状态：T0＝273 K 由查理定律得 p＝ eq \f(T0,T1)p1＝ eq \f(273,300)×60 cmHg＝54.6 cmHg 所以t＝0 ℃时水银面的高度，即刻度线的位置是 x0＝(76－54.6)cm＝21.4 cm。 答案：21.4 cm 　(多选)如图所示，四个两端封闭、粗细均匀的玻璃管内的空气被一段水银柱隔开，按图中标明的条件，当玻璃管水平放置时，水银柱处于静止状态。如果管内两端的空气都升高相同的温度，则水银柱向左移动的是(　　) 解析：选CD　假设升温后水银柱不动，则管内两端空气的压强要增加，由查理定律有，压强的增加量Δp＝ eq \f(pΔT,T)，而各管内两端空气的初态压强p相同，ΔT相同，所以Δp∝ eq \f(1,T)，即初温T越高，Δp越小，也就可以确定当升高相同温度时，水银柱应向初态温度高的方向移动，故C、D两项正确。 三、P－T图像与V－T图像 1．p­T图像与V­T图像的比较 不同点 图像 纵坐标 压强p 体积V 斜率 意义 量一定时，p＝ eq \f(C,V)·T，斜率k＝ eq \f(C,V)，斜率越大，体积气体质越小，有V4＜V3＜V2＜V1 气体质量一定时，V＝ eq \f(C,p)·T，斜率k＝ eq \f(C,p)，斜率越大，压强越小，有p4＜p3＜p2＜p1 相 同 点 (1)都是一条通过原点的倾斜直线 (2)横坐标都是热力学温度T (3)都是斜率越大，气体的另外一个状态参量越小 2.对于p ­T图像与V­T图像的注意事项 (1)首先要明确是p ­T图像还是V­T图像。 (2)不是热力学温标的先转换为热力学温标。 (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 (1)知道图线上的某一线段表示的是一定质量的气体由一个平衡状态(p、V、T)转化到另一个平衡状态(p′、V′、T′)的过程；并能判断出该过程是等温过程、等容过程还是等压过程。 (2)从图像中的某一点(平衡状态)的状态参量开始，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p、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。 　如图甲是一定质量的气体由状态A经过状态B变为状态C的V­T图像，已知气体在状态A时的压强是1.5×105 Pa。 (1)说出A→B过程中压强变化的情形，并根据图像提供的信息，计算图中TA的值； (2)请在图乙所示坐标系中，作出由状态A经过状态B变为状态C的p ­T图像，并在图像相应位置上标出字母A、B、C。如果需要计算才能确定有关坐标值，请写出计算过程。 解析：(1)由图像可知A→B为等压过程，根据盖—吕萨克定律可得 eq \f(VA,TA)＝ eq \f(VB,TB)，所以TA＝ eq \f(VA,VB)TB＝ eq \f(0.4,0.6)×300 K＝200 K。 (2)根据查理定律得 eq \f(pB,TB)＝ eq \f(pC,TC)，pC＝ eq \f(TC,TB)pB＝ eq \f(400,300)pB＝ eq \f(4,3)pB＝ eq \f(4,3)pA＝ eq \f(4,3)×1.5×105 Pa＝2.0×105 Pa。 则可画出由状态A→B→C的p­T图像如图的示。 答案：(1)压强不变　200 K　(2)见解析图 解析：(1)由图像可知A→B为等压过程，根据盖—吕萨克定律可得 eq \f(VA,TA)＝ eq \f(VB,TB)，所以TA＝ eq \f(VA,VB)TB＝ eq \f(0.4,0.6)×300 K＝200 K。 (2)根据查理定律得 eq \f(pB,TB)＝ eq \f(pC,TC)，pC＝ eq \f(TC,TB)pB＝ eq \f(400,300)pB＝ eq \f(4,3)pB＝ eq \f(4,3)pA＝ eq \f(4,3)×1.5×105 Pa＝2.0×105 Pa。 则可画出由状态A→B→C的p­T图像如图的示。 eq \a\vs4\al([核心素养·思维升华]) (1)在根据图像判断气体的状态变化时，首先要确定横、纵坐标表示的物理量，其次根据图像的形状判断各物理量的变化规律。 (2)在气体状态变化的图像中，图线上的一个点表示一定质量气体的一个平衡状态，一个线段表示气体状态变化的一个过程。 　　 [针对训练] 一定质量的气体，在状态变化过程中的p­T图像如图所示，在A状态时的体积为V0，试画出对应的V­T图像和p­V图像(标注字母和箭头)。 解析：由状态A到状态B为等温变化， TB＝T0 由玻意耳定律得 pAVA＝pBVB 所以VB＝ eq \f(pA,pB)VA＝ eq \f(p0,3p0)·V0＝ eq \f(V0,3) 由状态B到状态C为等压变化，pC＝3p0 由盖－吕萨克定律得 eq \f(VB,TB)＝ eq \f(VC,TC) 所以VC＝ eq \f(TC,TB)VB＝ eq \f(3T0,T0)× eq \f(V0,3)＝V0 由状态C到状态A是等容变化，作出对应的V－T图像和p－V图像如图甲、乙所示 1．如图所示，a、b表示两部分气体的等压线，根据图中所给条件可知，当t＝273 ℃时，气体a的体积比气体b的体积大(　　) A.0.1 m3　　　　　B．0.2 m3 C.0.3 m3 D．0.4 m3 解析：选D　在0 ℃到273 ℃的温度区间内应用盖－吕萨克定律分别研究气体a和b，可得到方程 eq \f(Va,(273＋273)K)＝ eq \f(0.3 m3,273 K)， eq \f(Vb,(273＋273)K)＝ eq \f(0.1 m3,273 K)，解得Va＝0.6 m3，Vb＝0.2 m3，ΔV＝Va－Vb＝0.4 m3，正确选项为D。 2．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将打开的冰箱密封门关闭并给冰箱通电。若大气压为1.0×105 Pa，刚通电时显示温度为27 ℃，通电一段时间后显示温度为7 ℃，则此时密封的冷藏室中气体的压强是(　　) A.0.26×105 Pa B.0.93×105 Pa C.1.07×105 Pa D.3.86×105 Pa 解析：选B　冷藏室气体的初状态：T1＝(273＋27)K＝300 K，p1＝1×105 Pa，末状态：T2＝(273＋7)K＝ 280 K，压强为p2。气体体积不变，根据查理定律得 eq \f(p1,T1)＝ eq \f(p2,T2)，代入数据得p2≈0.93×105 Pa，故B项正确。 3．(多选)如图所示是一定质量的理想气体的两种升温过程，对这两种升温过程的解释正确的是(　　) A.a、b所在的图线都表示等容变化 B.Va∶Vb＝3∶1 C.pa∶pb＝3∶1 D.两种过程中均升高相同温度，气体压强的增量Δpa∶Δpb＝3∶1 解析：选ACD　在p ­T图像中，过原点的直线表示等容线。图线斜率k＝ eq \f(p,T)∝ eq \f(1,V)；在T相同的条件下，p∝k∝tan α，即pa∶pb＝tan 60°∶tan 30°＝3∶1，Va∶Vb＝1∶3，由k＝ eq \f(p,T)＝ eq \f(Δp,ΔT)，得Δp＝kΔT，故Δpa∶Δpb＝tan 60°∶tan 30°＝3∶1，故A、C、D正确，B错误。 4．一定质量的气体由状态A经状态B变化到状态C的p­V图像如图所示。已知气体在状态C时的温度为27 ℃，阿伏加德罗常数为6.0×1023 mol-1，在标准状态(压强p0＝1.0×105 Pa，温度t0＝0 ℃)下气体的摩尔体积都为22.4 L，求该气体的分子数(计算结果保留1位有效数字)。 解析：设该气体在标准状态下体积为V，对状态C→标准状态， 由气体实验定律得 eq \f(V,T0)＝ eq \f(VC,TC) 则V＝ eq \f(TC,TC)T0＝ eq \f(3,300)×273 L＝2.73 L 该气体的分子数N＝ eq \f(V,V0)NA＝ eq \f(2.73,22.4)×6.0×1023＝7×1022个 答案：7×1022个 $