高二物理人教版選修338.3理想氣體的狀態(tài)方程教案（精編版）

1、高二物理人教版選修33 8.3理想氣體的狀態(tài)方程教案第 3 頁第 4 頁量都發(fā)生變化時，應遵循什么樣的規(guī)律呢？這就是我們今天這節(jié)課要學習的主要問題。（二）教學過程設計1關于“理想氣體”概念的教學設問：（1）玻意耳定律和查理定律是如何得出的？即它們是物理理論推導出來的還是由實驗總結歸納得出來的？答案是：由實驗總結歸納得出的。（2）這兩個定律是在什么條件下通過實驗得到的？老師引導學生知道是在溫度不太低（與常溫比較）和壓強不太大（與大氣壓強相比）的條件得出的。老師講解： 在初中我們就學過使常溫常壓下呈氣態(tài)的物質（如氧氣、 氫氣等）液化的方法是降低溫度和增大壓強。這就是說，當溫度足夠低或壓強足夠大時，

2、任何氣體都被液化了，當然也不遵循反映氣體狀態(tài)變化的玻意耳定律和查理定律了。而且實驗事實也證明：在較低溫度或較大壓強下，氣體即使未被液化，它們的實驗數(shù)據(jù)也與玻意耳定律或查理定律計算出的數(shù)據(jù)有較大的誤差。出示表格（ 1） ：p pv 值( 1.013 105pal) ( 1.013h2n2o2空氣第 5 頁105pa) 1 1 1 1 1 100 1.069 0.9941 0.9265 0.973 200 1.138 1.0483 0.914 1.01 500 1.3565 1.39 1.156 1.34 1000 1.72 2.0685 1.7355 1.992 說明講解：投影片（1）所示是在溫

3、度為0，壓強為51.013 10 pa的條件下取 1l 幾種常見實際氣體保持溫度不變時，在不同壓強下用實驗測出的pv 乘積值。從表中可看出在壓強為51.013 10 pa至71 .01310 pa之間時，實驗結果與玻意耳定律計算值，近似相等，當壓強為81 .013 10 pa時，玻意耳定律就完全不適用了。這說明實際氣體只有在一定溫度和一定壓強范圍內才能近似地遵循玻意耳定律和查理定律。而且不同的實際氣體適用的溫度范圍和壓強范圍也是各不相同的。為了研究方便，我們假設這樣一種氣體，它在任何溫度和任何壓強下都能嚴格地遵循玻意耳定律和查理定律。我們把這樣的氣體叫做 “理想氣體”。 （板書“理想氣體”概念

4、意義。 ）2推導理想氣體狀態(tài)方程前面已經學過，對于一定質量的理想氣體的狀態(tài)可用三個狀態(tài)參量p、v、t來描述，且知道這三個狀態(tài)參量中只有一個變而另外兩個參量保持不變的情況是第 6 頁不會發(fā)生的。換句話說：若其中任意兩個參量確定之后，第三個參量一定有唯一確定的值。它們共同表征一定質量理想氣體的唯一確定的一個狀態(tài)。根據(jù)這一思想，我們假定一定質量的理想氣體在開始狀態(tài)時各狀態(tài)參量為（111pvt，） ，經過某變化過程，到末狀態(tài)時各狀態(tài)參量變?yōu)椋?22pvt，） ，這中間的變化過程可以是各種各樣的，現(xiàn)假設有兩種過程：第一種：從（111pvt， ，）先等溫并使其體積變?yōu)?v，壓強隨之變?yōu)閏p，此中間狀態(tài)為（

5、21cpvt，）再等容并使其溫度變?yōu)?t，則其壓強一定變?yōu)?p，則末狀態(tài)（222pvt，） 。第二種：從（111pvt，）先等容并使其溫度變?yōu)?t，則壓強隨之變?yōu)閏p，此中間狀態(tài)為（12cpvt，） ，再等溫并使其體積變?yōu)?v，則壓強也一定變?yōu)?p，也到末狀態(tài)（222pvt，） 。將全班同學分為兩大組，根據(jù)玻意耳定律和查理定律，分別按兩種過程，自己推導理想氣體狀態(tài)過程。 （即要求找出111pvt，與222pvt，間的等量關系。）理想氣體狀態(tài)方程。它說明：一定質量的理想氣體的壓強、體積的乘積與熱力學溫度的比值是一個常數(shù)。3推導并驗證蓋呂薩克定律設問： （1）若上述理想氣體狀態(tài)方程中，12pp，方

6、程形式變化成怎樣的形式？第 7 頁答案：12111222vvvtttvt或（2）12pp本身說明氣體狀態(tài)變化有什么特點？答案：說明等效地看作氣體做等壓變化。（即壓強保持不變的變化）由此可得出結論：當壓強不變時，一定質量的理想氣體的體積與熱力學溫度成正比。這個結論最初是法國科學家蓋呂薩克在研究氣體膨脹的實驗中得到的，也叫蓋呂薩克定律。它也屬于實驗定律。當今可以設計多種實驗方法來驗證這一結論。今天我們利用在驗證玻意耳定律中用過的氣體定律實驗器來驗證這一定律。演示實驗：實驗裝置如圖所示，此實驗保持壓強不變，只是利用改變燒杯中的水溫來確定三個溫度狀態(tài)123ttt、 、，這可從溫度計上讀出，再分別換算成熱力學溫度123ttt、，再利用氣體實驗器上的刻度值作為達熱平衡時，被封閉氣體的體積值，分別為123vvv、，填入表格，然后讓學生用計算器分別算出312123vvvttv、 、，只要讀數(shù)準確，則這幾個值會近似相等，從而證明了蓋呂薩克定律。例 1. 一定質量的理想氣體，由狀態(tài) a（1，3）沿直線 ab 變化到 c（3，1） ，如圖 8.3 7 所示，氣體在a、b、c 三個狀態(tài)中的溫度之比是a.1：1：1 b. 1 ：2：3 圖 8.37 第 8 頁c. 3：4：3 d. 4 ：3：4 解析：由理想氣體狀態(tài)方程可作出判斷。答案：c。突破反思本節(jié)課通過推導理想氣體狀