2.3.3 气体的等压变化和等容变化 学案-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

该高中物理导学案聚焦气体实验定律的微观解释、理想气体状态方程及图像问题，通过回顾前两课时宏观实验定律，引导学生从分子动理论视角分析微观本质，搭建宏观到微观的学习支架，衔接前后知识脉络。 特色在于微观解释与宏观规律结合培养物理观念，例题、变式题及图像问题设计注重科学推理与模型建构，当堂检测即时反馈，帮助学生深化理解，提升分析解决问题能力，符合科学思维培养要求。

献县求实高级中学高二物理 主备人：马帅 校对人：高二物理组 教研日期：4.13 使用日期：4.22 2.3.3 气体的等压变化和等容变化 第三课时学案 【学习目标】 1.理解气体实验定律的微观解释 2.掌握理想气体和理想气体状态方程 3.掌握理想气体的图像问题 【学习过程】 目标一：气体实验定律的微观解释（10min） 1.玻意耳定律（等温变化） 宏观表现：一定质量的某种理想气体，在温度保持不变时，体积减小，压强增大；体积增大，压强减小． 微观解释：温度不变，分子的平均动能不变．体积越小，分子的数密度增大，单位时间内撞到单位面积器壁上的分子数就越多，气体的压强就越大 2.查理定律（等容变化） 宏观表现：一定质量的某种理想气体，在体积保持不变时，温度升高，压强增大；温度降低，压强减小． 微观解释：体积不变，则分子数密度不变，温度升高，分子平均动能增大，分子撞击器壁的作用力变大，所以气体的压强增大 3.盖－吕萨克定律（等压变化） 宏观表现：一定质量的某种理想气体，在压强不变时，温度升高，体积增大，温度降低，体积减小． 微观解释：温度升高，分子平均动能增大，撞击器壁的作用力变大，而要使压强不变，则需影响压强的另一个因素，即分子的数密度减小，所以气体的体积增大， 【例1】如图所示为伽利略设计的一种测温装置示意图，玻璃管的上端与导热良好的玻璃泡连通，下端插入水中，玻璃泡中封闭有一定质量的空气（可看作理想气体）。若玻璃管中水柱上升，则玻璃泡内气体的变化可能是（　　） A．温度降低，压强增大 B．温度升高，压强不变 C．温度升高，压强减小 D．温度不变，压强减小 【练习1】对一定质量的理想气体，下列说法正确的是（　　） A．体积不变，压强增大时，气体分子的平均动能一定增大 B．温度不变，压强减小时，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增多 C．压强不变，温度降低时，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数减少 D．温度升高，压强和体积可能都不变 【变式1】关于一定质量的理想气体，下列说法正确的是（　　） A．体积不变，压强增大时，气体分子的平均动能可能减小 B．温度不变，压强减小时，气体分子的数密度一定减小 C．压强不变，温度降低时，气体分子的数密度一定减小 D．温度升高，压强和体积可能都不变 目标二：理想气体和理想气体状态方程（20min） 1．理想气体：在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体． 2．理想气体与实际气体 实际气体在温度不低于零下几十摄氏度、压强不超过大气压的几倍时，可以当成理想气体来处理． 3．理想气体状态方程内容：一定质量的某种理想气体，在从一个状态(p1、V1、T1)变化到另一个状态(p2、V2、T2)时，压强p跟体积V的乘积与热力学温度T的比值保持不变． 4．表达式：＝C. 5．成立条件：一定质量的理想气体． 6．理想气体状态方程与气体实验定律 ＝⇒ 【例2】(多选)关于理想气体，下面说法正确的是(　　) A．理想气体是严格遵从气体实验定律的气体模型 B．理想气体的分子大小可以忽略不计 C．理想气体是一种理想模型，没有实际意义 D．实际气体在温度不太低、压强不太大的情况下，可当成理想气体 【变式2】(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，理想气体都遵从气体实验定律 【练习2】关于一定质量的理想气体的状态变化，下列说法中正确的是(　　) A．当气体压强不变而温度由100 ℃上升到200 ℃时，其体积增大为原来的2倍 B．气体由状态1变到状态2时，一定满足方程＝ C．气体体积增大到原来的4倍，可能是压强减半，热力学温度加倍 D．气体压强增大到原来的4倍，可能是体积加倍，热力学温度减半 目标三：理想气体的图像问题（10min） 1．理想气体的图像问题 名称 图像 特点 其他图像 等温线 p－V pV＝CT(C为常量)，即p与V的乘积越大的等温线对应的温度越高，离原点越远 p－ p＝，斜率k＝CT，即斜率越大，对应的温度越高 等容线 p－T p＝T，斜率k＝，即斜率越大，对应的体积越小 等压线 V－T V＝T，斜率k＝，即斜率越大，对应的压强越小 　 2.解题步骤 （1）理想气体状态变化的过程，可以用不同的图像描述。已知某个图像，可以根据这一图像转换成另一图像，如由p－V图像转换成p－T图像或V－T图像。 （2）在图像转换问题中要特别注意分析隐含物理量。p－V图像中重点比较气体的温度，p－T图像中重点比较气体的体积，V－T图像中重点比较气体的压强。确定了图像中隐含物理量的变化，图像转换问题就会迎刃而解。 【例3】如图是一定质量的理想气体的图像，气体完成一次循环。关于气体的变化过程，下列说法正确的是（    ） A．过程气体的内能不变 B．a态的体积小于b态的体积 C．过程气体的分子数密度变大 D．过程气体分子与器壁碰撞的频繁程度增大 【变式3】密闭的容器中一定质量的理想气体经过一系列过程，如图所示。下列说法中正确的是（    ） A．a→b过程中，气体分子的平均动能增大 B．b→c过程中，气体压强不变，体积增大 C．c→a过程中，单位体积分子数增大 D．c→a过程中，器壁在单位面积上、单位时间内所受气体分子碰撞的次数增多 【练习3】一定质量的理想气体经历了如图所示的状态变化，已知该气体在状态时的热力学温度为，则该气体在状态和状态时的热力学温度分别为（    ） A．567K，280K B．420K，280K C．567K，300K D．420K，300K 【当堂检测】（5min） 1.回热式制冷机是一种深低温设备，制冷极限约50 K，某台设备工作时，一定量的氦气(可视为理想气体)缓慢经历如图所示的四个过程：从状态A到B和从状态C到D是等温过程，温度分别为t1＝27 ℃和t2＝－133 ℃；从状态B到C和从状态D到A是等容过程，体积分别为V0和5V0，则状态B与D的压强之比是(　　) A．7∶3 B．15∶7 C．133∶27 D．75∶7 【板书设计】 1.微观解释 玻意耳定律：T不变，V↓ → 数密度↑ → p↑ 查理定律：V不变，T↑ → 平均动能↑ → p↑ 盖-吕萨克定律：p不变，T↑ → 数密度↓ → V↑ 2.理想气体状态方程 3.理想气体图像问题 ：pV越大，T越高 ：斜率越大，V越小 ：斜率越大，p越小 学科网（北京）股份有限公司学案学案 第 1 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 $