2.3气体的等压变化和等容变化 培优教学 课件-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

该高中物理课件聚焦气体的等压变化（盖-吕萨克定律）、等容变化（查理定律）及理想气体模型，通过高压锅煮食、轮胎爆胎等生活实例和手捂烧瓶观察水柱移动实验导入，衔接气体状态参量知识，搭建从宏观现象到微观本质的学习支架，为理想气体状态方程学习奠定基础。 其亮点在于以科学探究为主线，通过设计等压等容变化实验、分析数据验证规律培养探究能力，结合分子动理论微观解释深化科学思维，利用V-T、p-T图像分析提升物理观念建构。例题联系拔火罐、热气球等场景，练习涵盖图像辨析与实际问题解决。学生能在实践中理解规律，教师可直接应用结构化内容落实核心素养，提高教学效率。

3.气体的等压变化和等容变化 第二章 气体、固体和液体 人教版选择性必修第三册 导入新课 利用高压锅可以很快把饭煮熟。 夏天汽车轮胎打气太足，容易爆胎。 体积不变，温度和压强有什么关系？ 压强不变，温度和体积有什么关系？ 导入新课 烧瓶上通过橡胶塞连接一根玻璃管，向玻璃管中注入一段水柱。用手捂住烧瓶，会观察到水柱缓慢向外移动，这说明了什么? 学习目标 物理观念 建立气体等压变化、等容变化的概念，理解盖 - 吕萨克定律与查理定律的内涵。 科学思维 从分子动理论角度解释其微观本质，深化对气体状态参量关系的认知。了解理想气体模型。 科学探究 设计并完成气体等压变化、等容变化实验，分析数据验证规律，思考绝对零度的判定方法。 科学态度 与责任 利用相关知识解决问题，联系生活中热气球、高压锅、温度计等应用，体会理论指导实践的科学思想。 重点难点 重点 1.盖 - 吕萨克定律与查理定律的数学表达式、图像分析和初步应用； 2.建构理想模型、数学知识与物理规律的整合、实验探究素养的提高。 难点 1.V-T图像、P-T图像的分析； 2.盖 - 吕萨克定律与查理定律的初步应用及微观解释。 1. 气体的等压变化 2. 气体的等容变化 3. 理想气体 4. 课堂总结 5. 练习与应用 学习内容 第3节 气体的等压变化和等容变化 一、气体的等压变化 第3节 气体的等压变化和等容变化 一、气体的等压变化 1. 气体的等压变化：一定质量的某种气体，在压强不变时，体积随温度变化的过程叫作气体的等压变化。 实验表明，在保持气体的压强不变的情况下，一定质量气体的体积随温度的升高而增大。 一、气体的等压变化 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成正比。即 V  T 。 （2）公式： 或 C与气体的种类、质量、压强有关，和玻意耳定律、查理定律表达式中的C都泛指比例常数，它们并不相等。 （3）适用条件： ①压强不太大，温度不太低；②气体的质量和压强都不变。 注意： 正比于而不正比于，但 Vt。 ==C 盖-吕萨克 （Gay-Lussac，1778—1850年）法国化学家、物理学家。 一、气体的等压变化 3.图像——等压线 (1) 等压线：一定质量的某种气体在等压变化过程中，体积V与热力学温度T的正比关系在V－T直角坐标系中的图象叫做等压线。 (2)等压线的特点：一定质量气体的等压线的V－T图象，其延长线经过坐标原点。 V－t图像 V－T图像 等压线 想一想：为什么Ｏ点附近用虚线？ 答：热力学绝对零度不可能达到。（气体在接近零K之前已经液化。） 一、气体的等压变化 ③压强越大，斜率越小。p1>p2>p3>p4。 (3)对等压线的理解 V­-t图像中的等压线 ①延长线通过(－273.15 ℃，0)的倾斜直线。 ②纵轴截距V0是气体在0 ℃时的体积。 V­-T图像中的等压线 ①延长线通过原点的倾斜直线。 ②压强越大，斜率越小。 p1>p2>p3>p4。 (4)适用条件： ①气体的质量不变 ②气体的压强不变 一、气体的等压变化 应用盖－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. 一、气体的等压变化 例1．如图所示，两端开口的弯管，左管插入水银槽中，右管有一段高为h的水银柱，中间封有一段空气，则（ ） A．弯管左管内外水银面的高度差为h B．若把弯管向上移动少许，则管内气体体积增大 C．若把弯管向下移动少许，右管内的水银柱沿管壁上升 D．若环境温度升高，右管内的水银柱沿管壁上升 ACD h 二、气体的等容变化 第3节 气体的等压变化和等容变化 二、气体的等容变化 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 火罐开口端紧压在人体的皮肤上,待 火罐冷却后,火罐就被紧紧地“吸”在 皮肤上。你知道其中的道理吗? 提示:火罐内的气体体积一定,冷却后气体的温度降低,压强减小,故在大气压力的作用下火罐被“吸”在皮肤上。 在等容变化中，气体的压强与温度可能存在着什么关系？ 二、气体的等容变化 1.气体的等容变化： 一定质量的气体，在体积不变时，压强随温度变化的过程。 2.查理定律：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 成正比 （P ∝ T） 公式可写成 查理 （Charles，1746－l823） （1）适用条件：气体质量一定，体积不变． 3. 几点说明 （3）解题时前后两状态压强的单位要统一． （2）p与热力学温度T成正比，不与摄氏温度成正比,但压强的变化p与摄氏温度t的变化成正比． 二、气体的等容变化 4.等容线 t O p -273.15 V1 T O p V2 ①p－T图像中的等容线是一条过原点的直线 ②p－t图像中的等容线不过原点，但反向延长线交t 轴于－273.15 ℃. ③体积越大，斜率越小。如图：V1>V2>V3>V4。 t / ℃ O p -273.15 V1 V2 V3 V4 二、气体的等容变化 应用查理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，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. 二、气体的等容变化 例2.一开口向上直立的汽缸，被一质量为m的活塞压住一部分气体(不漏气)，大气压强为p0，当密闭气体的温度由T1升高到T2时，求： (1)温度为T2时气体的压强； (2)温度为T2时的气体体积．(汽缸的横截面积为S，忽略活塞与汽缸间的摩擦，温度T1时气体的体积为V1) 二、气体的等容变化 例3.某种气体的压强为2×105Pa，体积为1m3，温度为200K。它经过等温过程后体积变为2m3。随后，又经过等容过程，温度变为300K，求此时气体的压强。 解： 开始时：p1=2×105Pa，V1=1m3，T1=200K 等温后状态： p=?， V=2m3，T=200K 等容后状态： p2=?，V2=2m3，T2=300K 根据玻意耳定律，有：p1V1=pV 根据查理定律，有： 联立上述各式可得： P2=1.5×105Pa 二、气体的等容变化 5. 气体实验定律的比较 玻意耳定律 查理定律 盖-吕萨克定律 压强不太大(相对大气压)，温度不太低(相对室温) 这些定律的适用范围： p1V1=p2V2 三、理想气体 第3节 气体的等压变化和等容变化 三、理想气体 1. 理想气体：设想有这样一种气体，它在任何温度和任何压强下都能严格地遵从气体实验定律，我们把这样的气体叫做“理想气体”。 2. 理想气体的特点： ①严格遵守气体实验定律； 质点： 忽略分子体积 忽略吸引排斥 忽略分子势能 ②理想气体分子本身的大小与分子间的 距离相比可以忽略不计，分子可视为质点； ③可以不计理想气体分子与器壁碰撞的动能损失。 在温度不太低，压强不太大时实际气体都可看成是理想气体。如氢、氧气、氢气不易液化的气体。 ④理想气体是不存在的，是一种理想模型。 质点、点电荷、单摆、弹簧振子、理想变压器、理想气体等。 三、理想气体 从微观上说：分子间以及分子和器壁间，除碰撞外无其他作用力，分子本身没有体积，即它所占据的空间认为都是可以被压缩的空间。 从能量上说：理想气体的微观本质是忽略了分子力，没有分子势能，理想气体的内能只有分子动能。 ⑤理想气体分子除碰撞外，无相互作用的引力和斥力，故无分子势能，理想气体的内能等于所有分子热运动的动能之和，一定质量的理想气体的内能只与温度有关，与气体的体积无关.故一定质量的理想气体，温度是内能的标志. 三、理想气体 3. 理想气体状态方程和三个气体实验定律的关系 气体的三大定律都是实验定律，由实验归纳总结得到。 三、理想气体 （1）内容：一定质量的某种理想气体在从一个状态变化到另一个状态时，尽管p、V、T都可能改变，但是压强跟体积的乘积与热力学温度的比值保持不变。 （2） 公式： 或 与物体的质量和种类有关，即与物质的量有关（C=nR），与p、V、T无关. （4）单位：温度T必须是热力学温度，公式两边中压强p和体积V单位必须统一，但不一定是国际单位制中的单位. （3）适用条件：一定质量的理想气体 （5）注意：状态方程只表示气体在状态变化过程中的不变，与过程无关，但与变化过程相关的过程量如做功、传递的热量等是与过程有关的 4.理想气体的状态方程 三、理想气体 分子的平均动能是一定的 T 不变 体积减小时，分子的数密度增大 气体的压强增大 p 增大 温度升高时，分子的平均动能增大 只有气体体积同时增大，使分子的数密度减少 p 减小 p 不变 分子的数密度不变 （3）查理定律： （1）玻意耳定律： （2）盖-吕萨克定律： 温度升高时，分子的平均动能增大 p 增大 5.气体实验定律的微观解释 V不变 三、理想气体 例4.一定质量的理想气体在等压变化中体积增大了，若气体原来温度为300 K，则温度的变化是(　　) A．升高450 K B．升高了150 ℃ C．升高了40.5 ℃ D．升高了450 ℃ B 四、课堂总结 第3节 气体的等压变化和等容变化 四、课堂总结 任何温度和任何压强下都能严格地遵从气体实验定律的气体 气体的等容变化 对V-T图像（等压曲线）的理解 气体的等压变化和等容变化 气体的等压变化 适用条件：压强不太大，温度不太低；气体的质量和压强都不变 理想气体 对p-T图像（等容曲线）的理解 盖—吕萨克定律: V＝CT (其中C是常量)，或 查理定律：p＝CT (C是常量)，或 适用条件：压强不太大，温度不太低；气体的质量和体积都不变 理想气体状态方程：(C是常量) 气体实验定律的微观解释 五、练习与应用 第3节 气体的等压变化和等容变化 五、练习与应用 1.如图所示，一开口向右的汽缸固定在水平地面上，活塞可无摩擦移动且不漏气，汽缸中间位置有一挡板，外界大气压强为p0.初始时，活塞紧压挡板处．现缓慢升高缸内气体温度，则图中能正确反映缸内气体压强变化情况的p-T图像是(　　) A B C D C 五、练习与应用 2.在研究性学习活动中，小组成员对密闭容器中氧气的状态进行讨论．下列说法中正确的是(　　) A．若氧气温度升高，所有氧气分子的速率都增大 B．若氧气压强增大，氧气分子之间的斥力变大 C．若氧气压强增大，单位时间内氧气分子对器壁的平均冲量变大 D．若容器的体积减小，单位时间撞击在单位面积上的分子数一定增加 C 五、练习与应用 3、对于一定质量的理想气体，下列状态变化可能的是（　　） A.使气体体积增大，温度降低，压强减小 B.使气体温度升高，体积不变，压强减小 C.使气体温度不变，压强、体积同时增大 D.使气体温度升高，压强减小，体积减小 五、练习与应用 4.(多选）下列图中，可能反映理想气体经历了等压变化→等温变化→等容变化后，又回到原来状态的有(　　) AC 五、练习与应用 5.某学习小组设计了一种测温装置，用于测量教室内的气温（教室内的气压为一个标准大气压，相当于76 cm汞柱产生的压强），结构如图所示，导热性能良好的大玻璃泡A内有一定量的气体，与A相连的B管插在水银槽中，B管内水银面的高度x可反映所处环境的温度，据此在B管上标注出温度的刻度值。当教室内温度为7 ℃时，B管内水银面的高度为20 cm。B管的体积与大玻璃泡A的体积相比可忽略不计，则以下说法正确的是（　　） A．B管上所刻的温度数值上高下低 B．B管内水银面的高度为16 cm时，教室内的温度为17 ℃ C．B管上所刻的温度数值间隔是不均匀的 D．若把这个已刻好温度值的装置移到高山上，测出的温度比实际温度偏高 D FormatFactory : www.pcfreetime.com Lavf59.34.101  ＝ ⇒ $