2.3 气体的等压变化和等容变化 -2026-2027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、等容变化及理想气体状态方程，通过“烧瓶-玻璃管-水柱”实验导入，观察温度升高时水柱移动现象，引出气体压强与温度关系，搭建旧知到新知的学习支架。 其亮点在于以实验探究为基础，结合盖-吕萨克定律、查理定律的公式推导与V-T图像分析，培养科学思维中的模型建构与科学推理能力。微观解释环节深化物理观念，随堂练习融入力学平衡问题，助力学生提升综合应用能力，也为教师提供结构化教学流程与典型例题参考。

第二章 气体、固体和液体 —— 2.3 气体的等压变化和等容变化 —— 学 校：涟源市第三中学 主 讲 人：石耀军 教 材：人教版选择性必修三 授 课：高三 涟源市第三中学 | 主讲人：石耀军 涟源市 第三中学 ① 新课导入 ② 课程大纲 ③ 新课讲解 ④ 随堂练习 ⑤ 课后小结 ⑥ 课后作业 教材范围 P26 ～ P30 课 型 新授课 主讲人：石耀军 01 / 17 新课导入 Lead-in 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？ 随着烧瓶温度升高，内部气体压强变大，推动水柱移动。说明在气体质量一定的情况下，气体温度越高，压强越大。 涟源市第三中学 涟源市 第三中学 ① 新课导入 ② 课程大纲 ③ 新课讲解 ④ 随堂练习 ⑤ 课后小结 ⑥ 课后作业 教材范围 P26 ～ P30 课 型 新授课 主讲人：石耀军 02 / 17 课程大纲 Table of Contents 涟源市第三中学 气体的等压变化 01 气体的等容变化 02 理想气体 03 气体实验定律的微观解释 04 涟源市 第三中学 ① 新课导入 ② 课程大纲 ③ 新课讲解 ④ 随堂练习 ⑤ 课后小结 ⑥ 课后作业 教材范围 P26 ～ P30 课 型 新授课 主讲人：石耀军 03 / 17 新课讲解 New Lesson-气体的等压变化 涟源市第三中学 等压变化：一定质量的某种气体，在压强不变时，体积随温度的变化叫做等压变化． 在等压变化中，气体的体积与温度可能存在着什么关系？ 涟源市 第三中学 ① 新课导入 ② 课程大纲 ③ 新课讲解 ④ 随堂练习 ⑤ 课后小结 ⑥ 课后作业 教材范围 P26 ～ P30 课 型 新授课 主讲人：石耀军 04 / 17 新课讲解 New Lesson-气体的等压变化 涟源市第三中学 法国科学家盖—吕萨克通过实验发现：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之间呈线性关系，把它叫作盖—吕萨克定律： 盖—吕萨克定律内容：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 公式表述： 或 注意，这里的C和玻意耳定律中的C都泛指常数，他们并不相等。根据克拉伯龙方程，此时的 常用推论：这表示一定质量的气体，在压强不变的条件下，体积的变化量与热力学温度的变化量成正比。 涟源市 第三中学 ① 新课导入 ② 课程大纲 ③ 新课讲解 ④ 随堂练习 ⑤ 课后小结 ⑥ 课后作业 教材范围 P26 ～ P30 课 型 新授课 主讲人：石耀军 05 / 17 新课讲解 New Lesson-气体的等压变化 涟源市第三中学 用坐标轴分别表示体积和热力学温度得到V-T图像：像这样的图线叫做等压线，其中虚线部分表示热力学0度永远达不到 V T 0 从图像中可以看出： （1）气体体积为0时，温度为0 （2）体积与热力学温度是正比关系 V t 0 -273.15℃ 值得注意的是：当温度取摄氏度时，直线不过原点，且直线与t轴的交点为-273.15℃ 涟源市 第三中学 ① 新课导入 ② 课程大纲 ③ 新课讲解 ④ 随堂练习 ⑤ 课后小结 ⑥ 课后作业 教材范围 P26 ～ P30 课 型 新授课 主讲人：石耀军 06 / 17 新课讲解 New Lesson-气体的等压变化 涟源市第三中学 V-T图像特点： ①一定质量的气体的V-T图线其延长线过坐标原点（过原点的倾斜直线），斜率反映压强大小。 ②图线上每一个点表示气体一个确定的状态，同一根等压线上各状态的压强相同。 ③不同压强下的等压线，斜率越大，压强越小（同一温度下，体积大的压强小）。 V T 0 盖—吕萨克定律的微观解释: 一定质量（m）的理想气体的总分子数（N)是一定的，要保持压强（p）不变，当温度（T）升高时，全体分子运动的平均速率V会增加，那么单位体积内的分子数（n）一定要减小（否则压强不可能不变），因此气体体积一定增大；反之当温度降低时，同理可推出气体体积一定减小。 涟源市 第三中学 ① 新课导入 ② 课程大纲 ③ 新课讲解 ④ 随堂练习 ⑤ 课后小结 ⑥ 课后作业 教材范围 P26 ～ P30 课 型 新授课 主讲人：石耀军 07 / 17 随堂练习 New Lesson-气体的等压变化 涟源市第三中学 1、一容器中装有某种气体，且容器上有一个小口与外界大气相通，原来容器内的温度为27℃，若把它加热到127℃，从容器中溢出的空气质量是原来质量的多少倍？ 分析：容器上有一个小口与外界大气相通，即气体的压强始终等于外界大气压，气体状态变化可以看作是等压变化。本题解题的关键不是气体状态的确定，而是研究对象的选取。 就容器而言，里面气体质量变了，但可视容器中气体出而不走，以原来容器中的气体为研究对象，就可以运用气体的等压变化规律求解。气体状态变化如图所示。 解析： 初状态： 末状态： 由盖-吕萨克定律 : 又 涟源市 第三中学 ① 新课导入 ② 课程大纲 ③ 新课讲解 ④ 随堂练习 ⑤ 课后小结 ⑥ 课后作业 教材范围 P26 ～ P30 课 型 新授课 主讲人：石耀军 08 / 17 随堂练习 New Lesson-气体的等压变化 涟源市第三中学 解析： （1）缸内气体做等压变化，由盖-吕萨克定律： 代入数据解得L2=8cm （2）由题意可知： 由玻意耳定律：解得 2、如图甲所示，质量M＝10 kg的导热汽缸置于水平地面上，用质量和厚度均不计的水平导热活塞密封一定质量的理想气体，气体温度为300 K．一质量m＝1 kg的重物用轻绳经光滑滑轮与汽缸中活塞竖直相连接，重物和活塞均处于静止状态，这时活塞离缸底的高度L0＝10 cm，不计活塞与汽缸间的摩擦，且汽缸不漏气．已知大气压强p0＝1×105 Pa，活塞的横截面积为S＝10－2 m2，g取10 m/s2，下列两种情况中，活塞均未脱离汽缸． (1)若将图甲中环境温度缓慢降低至240 K，求此时活塞离汽缸底的高度； (2)若保持图甲中环境温度为300 K不变，将汽缸从图甲状态变为图乙状态，用轻绳将汽缸和活塞竖直悬挂在天花板上，稳定后处于静止状态，求稳定后活塞离汽缸底的高度。 涟源市 第三中学 ① 新课导入 ② 课程大纲 ③ 新课讲解 ④ 随堂练习 ⑤ 课后小结 ⑥ 课后作业 教材范围 P26 ～ P30 课 型 新授课 主讲人：石耀军 09 / 17 新课讲解 New Lesson-气体的等容变化 涟源市第三中学 法国科学家查理在分析了实验事实后发现：当气体的体积一定时，各种气体的压强与温度之间都有线性关系，把它叫做查理定律。 查理定律内容：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成正比。 即p T 公式表述： 或 注意，这里的C和玻意耳定律中的C都泛指常数，他们并不相等。根据克拉伯龙方程，此时的 常用推论：这表示一定质量的气体，在体积不变的条件下，压强的变化量与热力学温度的变化量成正比。 涟源市 第三中学 ① 新课导入 ② 课程大纲 ③ 新课讲解 ④ 随堂练习 ⑤ 课后小结 ⑥ 课后作业 教材范围 P26 ～ P30 课 型 新授课 主讲人：石耀军 10 / 17 随堂练习 New Lesson-气体的等压变化 涟源市第三中学 解析： （1）当轻绳刚好伸直且对活塞无拉力作用时，设此时汽缸内气体的压强为p1，由力的平衡条件可得m0g＋P1S＝p0S，所以当重物刚好离开地面时，设此时汽缸内气体的压强为p2，则有P2S＋(m＋m0)g＝P0S，所以. (2)设重物刚好离开地面时汽缸内气体的温度为T1，此过程气体发生等容变化，由查理定律可得 1、如图所示，封闭有一定质量理想气体的汽缸开口向下竖直固定放置，活塞的截面积为S，质量为m0，活塞通过轻绳连接了一个质量为m的重物。若开始时汽缸内理想气体的温度为T0，轻绳刚好伸直且对活塞无拉力作用，外界大气压强为p0，一切摩擦均不计且m0g<p0S。随着环境温度的降低，求： (1)重物刚离地时汽缸内气体的压强； (2)重物刚离地时汽缸内气体的温度。 涟源市 第三中学 ① 新课导入 ② 课程大纲 ③ 新课讲解 ④ 随堂练习 ⑤ 课后小结 ⑥ 课后作业 教材范围 P26 ～ P30 课 型 新授课 主讲人：石耀军 11 / 17 随堂练习 New Lesson-气体的等压变化 涟源市第三中学 (1)由受力平衡可知： 2、如图所示，气缸内封闭有一定质量的理想气体，当时温度为0℃，大气压为1atm(设其值为105Pa)、气缸横截面积为500cm2，活塞重为5000N。则： （1）气缸内气体压强为多少？ （2）如果开始时内部被封闭气体的总体积为汽缸上部体积为，并且汽缸口有个卡环可以卡住活塞，使之只能在汽缸内运动，所有摩擦不计。现在使气缸内的气体加热至273℃，求气缸内气体压强又为多少？ (2)缸内气体先做等压变化，活塞将运动到卡环处就不再运动，设此时温度为T1 ， 有，解得; 接下来继续升温，气缸内气体将做等体积变化，设所求压强为p2， 故有数据解得 30° 涟源市 第三中学 ① 新课导入 ② 课程大纲 ③ 新课讲解 ④ 随堂练习 ⑤ 课后小结 ⑥ 课后作业 教材范围 P26 ～ P30 课 型 新授课 主讲人：石耀军 12 / 17 新课讲解 New Lesson-理想气体 涟源市第三中学 当压强很大、温度很低时，由气体实验定律计算的结果与实际测量结果有很大的差别。 不过，在通常的温度和压强下，很多实际气体，特别是那些不容易液化的气体，如氢气、氧气、氮气、氦气等，其性质与实验定律的结论符合的很好. 为了研究方便，可以设想一种气体，它在任何温度、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”. 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。 理想气体状态方程（克拉伯龙方程）： 涟源市 第三中学 ① 新课导入 ② 课程大纲 ③ 新课讲解 ④ 随堂练习 ⑤ 课后小结 ⑥ 课后作业 教材范围 P26 ～ P30 课 型 新授课 主讲人：石耀军 13 / 17 新课讲解 New Lesson-理想气体 涟源市第三中学 理想气体状态方程（克拉伯龙方程）： 也常写作： 对于常温常压（不低于负几十摄氏度,压强不超过大气压的几倍时）下，大多数实际气体,尤其是那些不易液化的气体如氢气、氧气、氮气、氦气等都可以近似地看成理想气体。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。 涟源市 第三中学 ① 新课导入 ② 课程大纲 ③ 新课讲解 ④ 随堂练习 ⑤ 课后小结 ⑥ 课后作业 教材范围 P26 ～ P30 课 型 新授课 主讲人：石耀军 14 / 17 新课讲解 New Lesson-理想气体 涟源市第三中学 利用理想气体状态方程解题的一般步骤： 1.选对象:根据题意，选出所研究的某一部分气体，这部分气体在状态变化过程中,其质量必须保持一定. 2.找参量:找出作为研究对象的这部分气体发生状态变化前后的一组p、V、T数值或表达式，压强的确定往往是个关键，常需结合力学知识(如力的平衡条件或牛顿运动定律)才能写出表达式. 3.认过程:过程表示两个状态之间的一种变化方式，除题中条件已直接指明外，在许多情况下，往往需要通过对研究对象跟周围环境的相互关系的分析中才能确定，认清变化过程是正确选用物理规律的前提. 4.列方程:根据研究对象状态变化的具体方式，选用气态方程或某一实验定律， 代入具体数值，T必须用热力学温度，p、V的单位统一，最后分析讨论所得结果的合理性及其物理意义. 涟源市 第三中学 ① 新课导入 ② 课程大纲 ③ 新课讲解 ④ 随堂练习 ⑤ 课后小结 ⑥ 课后作业 教材范围 P26 ～ P30 课 型 新授课 主讲人：石耀军 15 / 17 新课讲解 New Lesson-气体实验定律的微观解释 涟源市第三中学 1.玻意耳定律(等温变化) p1V1=p2V2 温度不变，分子的平均动能不变．体积减小，分子越密集，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) 体积不变，分子的密度程度不变，温度升高，分子平均动能增大，分子撞击单位面积器壁的作用力变大，所以气体的压强增大。 3.盖-吕萨克定律(等压变化) 温度升高，分子的平均动能增大，撞击单位面积器壁的作用力变大，而要使压强不变，则影响压强的另一个因素分子的密集程度需减小，所以气体的体积增大。 涟源市 第三中学 ① 新课导入 ② 课程大纲 ③ 新课讲解 ④ 随堂练习 ⑤ 课后小结 ⑥ 课后作业 教材范围 P26 ～ P30 课 型 新授课 主讲人：石耀军 16 / 17 课后小结 Lesson Summary 涟源市第三中学 ▎气体实验定律总结 玻意耳定律 查理定律 盖-吕萨克定律 p1V1=p2V2 涟源市 第三中学 ① 新课导入 ② 课程大纲 ③ 新课讲解 ④ 随堂练习 ⑤ 课后小结 ⑥ 课后作业 教材范围 P26 ～ P30 课 型 新授课 主讲人：石耀军 17/ 17 课后作业 Homework 涟源市第三中学 ▎还没想好 感谢聆听 Thank You for Listening 涟源市第三中学 主讲人：石耀军 FormatFactory : www.pcfreetime.com $