第二节 气体的等容变化和等压变化教案

第二节气体的等容变化和等压变化

教学目标：

（一）知识与技能

1、知道什么是气体的等容变化过程；掌握查理定律的内容、数学表达式；理解p-T图象的物理意义；知道查理定律的适用条件。

2、知道什么是气体的等压变化过程；掌握盖-吕萨克定律的内容、数学表达式；理解V-T图象的物理意义。

（二）过程与方法

根据查理定律和盖－吕萨克定律的内容理解p-T图象和V-T图象的物理意义。

（三）情感、态度与价值观

1、培养运用图象这种数学语言表达物理规律的能力。

2、领悟物理探索的基本思路，培养科学的价值观。

教学重点：

1、查理定律的内容、数学表达式及适用条件。

2、盖-吕萨克定律的内容、数学表达式及适用条件。

教学难点：

对p-T图象和V-T图象的物理意义的理解。

教学方法：

讲授法、电教法

教学用具：

投影仪、投影片

教学过程：

（一）引入新课

教师：（复习提问）玻意耳定律的内容和公式是什么？

学生：一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强p与体积V成反比。

即

pV常量

或

2211V p V p

教师：应用玻意耳定律求解问题的基本思路是什么？

学生：首先确定研究对象（一定质量的气体，温度不变），然后确定气体在两个不同状态下的压强和体积1p 、1V ，2p 、2V ，最后根据定律列式求解。

教师点出课题：那么，当气体的体积保持不变时，气体的压强与温度的关系是怎样的呢？若气体的压强保持不变时，气体的体积与温度的关系又是怎样的呢？这节课我们学习气体的等容变化和等压变化。

（二）新课教学 1、气体的等容变化

教师：我们先来看一个演示实验：滴液瓶中装有干燥的空气，用涂有少量润滑油的橡皮塞盖住瓶口，把瓶子放入热水中，会看到塞子飞出；把瓶子放在冰水混合物中，拔掉塞子时会比平时费力。

教师：（提问）实验说明了怎样的道理？

学生：这个实验告诉我们：一定质量的气体，保持体积不变，当温度升高时，气体的压强增大；当温度降低时，气体的压强减小。

教师：一定质量的气体在体积不变时，压强随温度的变化叫做等容变化。在等容变化过程中，压强和温度有何定量关系呢？

法国科学家查理通过实验发现，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。我们把它叫做查理定律。

（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 成正比-----查理定律 （2）公式：P ∝T

设一定质量的某种气体，由压强P 1、温度T 1的状态，保持体积不变的变化，变

到压强P 2、温度T 2的另一种状态，则有2

1

P P ＝2

1T T 或者 1

1T P ＝2

2T P .

（3）适用条件： ①气体的质量一定 ②气体的体积不变 ③压强不太大，温度不太低

（4）P-T 图像

①P-T 图中的等容线是一条延长线通过原点的倾斜直线.

②斜率K ＝T P

＝C(恒量)与气体体积有关.体积越大，斜率越小.如图所示，4条等容线的关系为V 1＞V 2＞V 3＞V 4.

2、气体的等压变化

教师：一定质量的气体在压强不变时，体积随温度的变化叫做等压变化。在等压变化过程中，体积和温度有何定量关系呢？

法国科学家盖－吕萨克通过实验发现，当气体的压强一定时，各种气体的体积与温度之间都有线性关系。我们把它叫做盖－吕萨克定律。

（1）内容：一定质量的气体，在压强保持不变时，体积和热力学温度成正比----盖·吕萨克定律

（2）公式：设一定质量的某种气体，由体积V 1、温度T 1的状态，保持压强

不变，变化到体积V 2、温度T 2的另一种状态，则有

1

1

T V ＝2

2T V 或者 2

1V V ＝2

1T T .

（3）适用条件 ①气体的质量一定 ②气体的压强不变 ③压强不太大，温度不太低 （4）V-T 图像

①V-T 图像中的等压线是一条延长线通过原点的倾斜直线

②斜率K ＝T V

＝C(恒量)与气体压强有关，压强越大，斜率越小.如图所示P 1＞P 2＞P 3＞P 4.

3、典例探究

例1 、书本第25页例题（略）

例2、如下图所示，在球形容器内充有一定质量的理想气体，当大气压强是760mmHg ，气体温度是27℃时，从接在容器下端U 形管水银压强计可以确定气体的压强是多少mmHg ？如果大气压强保持不变，而气体的温度升高到47℃时，气体的压强将变为多少mmHg ，压强计左侧管内水银面D 将(填“上升”或“下降”)多少mmHg ？(假设压强计细管的容积很小，球形容器的热膨也很小都可以不考虑).

解析：题目中“假设压强计细管的容积很小，球形容器的热膨胀也很小都可以不考虑”是一个隐含条件，说明球形容器内气体发生的是等容变化过程，可利用查理定律求解.

解答：在压强计左管中取与右管上端水银面等高的液片为研究对象，由压强平衡得 P 0＝P 1+Ph 1 ∴P 1＝P 0-P h1＝600mmHg.

以球形容器内封闭气体为研究对象，气体作等容变化，根据查理定律有

1

1

T P ＝2

2T P .

∴ P 2＝

1

2

T T P 1＝300320

×600mmHg ＝640mmHg

由于外界大气压不变，而P2＞P1,故水银面将下降.设温度升高后，水银面高度差为h 2,则 P 2＝P 0-Ph 2 P h2＝P 0-P 2＝120mmHg.

h 2＝120mm,则水银面D 下降高度 L ＝21Δh ＝21(h1-h2)＝21

(160-120)mm)＝