《氣體》教案2

1、氣體1. 掌握玻意耳定律、查理定律、蓋呂薩克定律，并能應(yīng)用它們解決氣體的相應(yīng)的狀態(tài)變化問(wèn)題，解釋生活中的有關(guān)現(xiàn)象。2. 能夠理解并應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程求解相應(yīng)的問(wèn)題和解釋相關(guān)的現(xiàn)象。3. 能利用圖象或從微觀(guān)的角度解釋理想氣體的狀態(tài)變化。重點(diǎn)難點(diǎn): 建立并認(rèn)識(shí)氣體的三個(gè)實(shí)驗(yàn)定律。理解分子熱運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。導(dǎo)學(xué)建議: 在復(fù)習(xí)本章內(nèi)容時(shí)應(yīng)將重點(diǎn)放在理解氣體的三個(gè)狀態(tài)參量的概念及意義， 了解氣體壓強(qiáng)的產(chǎn)生機(jī)理和影響因素，定性地了解壓強(qiáng)與溫度、體積的變化關(guān)系這幾個(gè)方面。理解氣體的三個(gè)實(shí)驗(yàn)定律和理想氣體狀態(tài)方程的內(nèi)容、表達(dá)式， 并能熟練應(yīng)用。知道影響氣體壓強(qiáng)的兩個(gè)因素，并能用此解釋氣體的三個(gè)實(shí)驗(yàn)定律。主題

2、 1: 理想氣體問(wèn)題: 從微觀(guān)和能量的角度如何正確認(rèn)識(shí)理想氣體？解答: 從微觀(guān)上說(shuō)，分子間以及分子和器壁間，除了碰撞外無(wú)其他作用力，分子本身沒(méi)有體積，即它所占據(jù)的空間被認(rèn)為都是可以被壓縮的空間。從能量角度上看，理想氣體的微觀(guān)本質(zhì)是忽略了其分子力，所以其狀態(tài)無(wú)論怎么變化都沒(méi)有分子力做功，即沒(méi)有分子勢(shì)能的變化，于是理想氣體的內(nèi)能只有分子動(dòng)能，即一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能完全由溫度決定。知識(shí)鏈接: 在溫度不太低、壓強(qiáng)不太大的情況下，實(shí)際氣體可當(dāng)作理想氣體來(lái)處理。主題 2: 氣體的狀態(tài)參量問(wèn)題 : 氣體的三個(gè)狀態(tài)參量之間是相互獨(dú)立的嗎？解答 : 三個(gè)參量是相互聯(lián)系的，不是相互獨(dú)立的。如溫度、體積、壓強(qiáng)這

3、三個(gè)參量都保持不變，就是說(shuō)氣體處于一定的狀態(tài)，氣體的狀態(tài)變化時(shí)，由=C（ C是恒量 ） 知，至少有兩個(gè)或三個(gè)參量同時(shí)改變。知識(shí)鏈接: 決定氣體壓強(qiáng)的兩個(gè)因素是氣體分子的密集程度和分子的平均動(dòng)能。體積和溫度不變，則分子的密集程度和分子的平均動(dòng)能不變，壓強(qiáng)不變。主題 3: 氣體的實(shí)驗(yàn)定律: 氣體的三個(gè)實(shí)驗(yàn)定律的p-V、 p-T、 V-T圖象是怎樣的？各有什么特點(diǎn)？解答 :名稱(chēng) 圖象特點(diǎn)pV=CT（ C為常量 ） ，即pV之積p-V越大的等溫線(xiàn)等對(duì)應(yīng)的溫度越溫高，離原點(diǎn)越遠(yuǎn)線(xiàn)p= ， 斜率k=CT，p-即斜率越大，對(duì)應(yīng)的溫度越高等p= T，斜率k= ，容p-T即斜率越大，對(duì)線(xiàn)應(yīng)的體積越小等V= T，

4、斜率k= ，壓V-T即斜率越大，對(duì)線(xiàn)應(yīng)的壓強(qiáng)越小其他圖象知識(shí)鏈接 : 在攝氏溫標(biāo)下，p-t 圖象是不過(guò)原點(diǎn)的一次函數(shù)，只有采用熱力學(xué)溫標(biāo)， p-T圖象才過(guò)原點(diǎn)。拓展一 : 對(duì)氣體壓強(qiáng)的理解氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因是大量做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的分子對(duì)器壁頻繁、持續(xù)地碰撞。壓強(qiáng)就是大量氣體分子在單位時(shí)間內(nèi)作用在器壁單位面積上的平均作用力；氣體壓強(qiáng)的決定因素氣體分子的密集程度與平均動(dòng)能， 只有知道了這兩個(gè)因素的變化，才能確定壓強(qiáng)的變化，任何單個(gè)因素的變化都不能決定壓強(qiáng)是否變化。1. 一位質(zhì)量為60 kg的同學(xué)為了表演“輕功”，他用打氣筒給 4只相同的氣球充以相等質(zhì)量的空氣( 可視為理想氣體) ，然后將這4只氣球以相

5、同的方式放在水平放置的木板上，在氣球的上方放置一輕質(zhì)塑料板，如圖所示。(1) 關(guān)于氣球內(nèi)氣體的壓強(qiáng)，下列說(shuō)法正確的是() 。A. 大于大氣壓強(qiáng)B. 是由于氣體重力而產(chǎn)生的C. 是由于氣體分子之間的斥力而產(chǎn)生的D. 是由于大量氣體分子的碰撞而產(chǎn)生的(2) 在這位同學(xué)慢慢站上輕質(zhì)塑料板中間位置的過(guò)程中，球內(nèi)氣體溫度可視為不變。下列說(shuō)法正確的是() 。A. 球內(nèi)氣體體積變大B. 球內(nèi)氣體體積變小C. 球內(nèi)氣體內(nèi)能變大D. 球內(nèi)氣體內(nèi)能不變問(wèn) 1: 氣球內(nèi)氣體的壓強(qiáng)與大氣壓強(qiáng)有什么區(qū)別？答 1: 容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)就是大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力。大氣壓強(qiáng)由重力產(chǎn)生，并且隨高度增大而減小

6、。問(wèn) 2: 溫度不變時(shí)，一定質(zhì)量的氣體的壓強(qiáng)與體積有怎樣的關(guān)系？答 2: 溫度不變時(shí)，一定質(zhì)量的氣體的壓強(qiáng)與體積成反比。問(wèn) 3: 一定質(zhì)量的理想氣體內(nèi)能變化與哪些因素有關(guān)？答 3: 一定質(zhì)量的理想氣體內(nèi)能的變化只與溫度有關(guān)。【解析】 (1) 氣球中的氣體壓強(qiáng)等于大氣壓強(qiáng)與氣球材料本身的彈力產(chǎn)生的壓強(qiáng)之和，A正確；氣球內(nèi)氣體的壓強(qiáng)是由于大量氣體分子不斷地碰撞氣球內(nèi)壁產(chǎn)生的，D正確，B、 C均錯(cuò)誤。(2) 變化過(guò)程中，氣球內(nèi)的氣體溫度不變，則內(nèi)能不變，C錯(cuò)誤，D正確；人站上去，氣球內(nèi)氣體壓強(qiáng)變大，由理想氣體狀態(tài)方程=C( C是常數(shù)) 可知，氣體的體積縮小，A錯(cuò)誤，B正確?！敬鸢浮?1)AD (2)

7、BD【點(diǎn)撥】(1) 氣體壓強(qiáng)的微觀(guān)解釋:氣體的壓強(qiáng)是大量氣體分子頻繁地碰撞器壁而產(chǎn)生的。氣體的壓強(qiáng)就是大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力。氣體分子的平均動(dòng)能越大，分子越密，對(duì)單位面積器壁產(chǎn)生的壓力就越大，氣體的壓強(qiáng)就越大。(2) 氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀(guān)解釋: 一定質(zhì)量的氣體，分子的總數(shù)是一定的，在溫度保持不變時(shí)，分子的平均動(dòng)能保持不變，氣體的體積減小到原來(lái)的幾分之一，氣體的密度就增大到原來(lái)的幾倍，因此壓強(qiáng)就增大到原來(lái)的幾倍。反之亦然，所以氣體壓強(qiáng)與體積成反比，這就是玻意耳定律。 一定質(zhì)量的氣體，體積保持不變而溫度升高時(shí)，分子的平均動(dòng)能增大，因而氣體壓強(qiáng)增大；溫度降低，情況相反，這就是查理

8、定律所表達(dá)的內(nèi)容。 一定質(zhì)量的氣體，溫度升高時(shí)要保持壓強(qiáng)不變，只有增大氣體體積，減小分子的分布密度才行，這就是蓋呂薩克定律所表達(dá)的內(nèi)容。拓展二 : 對(duì)氣體定律與理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用(1) 玻意耳定律、查理定律、蓋呂薩克定律可看成是理想氣體狀態(tài)方程在T恒定、V恒定或p恒定時(shí)的特例。(2) 正確運(yùn)用定律的關(guān)鍵在于狀態(tài)參量的確定，特別是壓強(qiáng)的確定。(3) 求解壓強(qiáng)的方法: 氣體定律的適用對(duì)象是理想氣體，而確定氣體的始、末狀態(tài)的壓強(qiáng)又常以封閉氣體的物體( 如液柱、活塞、汽缸等) 作為力學(xué)研究對(duì)象，分析受力情況，根據(jù)研究對(duì)象所處的不同狀態(tài)，運(yùn)用平衡知識(shí)、牛頓定律等列式求解。(4) 注意定律或理想氣體狀

9、態(tài)方程的適用條件，即適用于定質(zhì)量的氣體。2. 如圖所示，一上端開(kāi)口，下端封閉的細(xì)長(zhǎng)玻璃管，下部有長(zhǎng)l 1=66 cm的水銀柱， 中間封有長(zhǎng)l 2=6. 6 cm的空氣柱，上部有長(zhǎng)l 3=44 cm的水銀柱，此時(shí)水銀面恰好與管口平齊。已知大氣壓強(qiáng)p0=76 cmHg。如果使玻璃管繞底端在豎直平面內(nèi)封入的緩慢地轉(zhuǎn)動(dòng)一周，求在開(kāi)口向下和轉(zhuǎn)回到原來(lái)位置時(shí)管中空氣柱的長(zhǎng)度。氣體可視為理想氣體，在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中沒(méi)有發(fā)生漏氣。問(wèn) 1: 如何正確理解題目中“緩慢”二字的含義？答 1: 題中“緩慢”二字表示溫度不變。問(wèn) 2: 玻璃管開(kāi)口向下時(shí)，玻璃管下部水銀柱是否仍為66 cm？答 2: 玻璃管開(kāi)口向下時(shí)，原來(lái)上部

10、的水銀有一部分會(huì)流出，封閉端會(huì)有部分真空。問(wèn) 3: 寫(xiě)出初、末狀態(tài)空氣柱壓強(qiáng)的表達(dá)式。答 3: 玻璃管開(kāi)口向上時(shí): 空氣柱壓強(qiáng)為p1=p0+ 。玻璃管開(kāi)口向下時(shí): 原來(lái)上部的水銀有一部分會(huì)流出，封閉端會(huì)有部分真空。設(shè)此時(shí)開(kāi)口端剩下的水銀柱長(zhǎng)度為x，則空氣柱壓強(qiáng)p2= ， p2+px=p0。從開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)一周后: 設(shè)空氣柱的壓強(qiáng)為p3，則p3=p0+px?！窘馕觥吭O(shè)玻璃管開(kāi)口向上時(shí)，空氣柱壓強(qiáng)p1=p0+式中壓強(qiáng)的單位是cmHg玻璃管開(kāi)口向下時(shí)，原來(lái)上部的水銀有一部分會(huì)流出，封閉端會(huì)有部分真空。設(shè)此時(shí)開(kāi)口端剩下的水銀柱長(zhǎng)度為x，則p2= ， p2+px=p0式中，p2是管內(nèi)空氣柱的壓強(qiáng)。由玻意耳定律

11、得p1( Sl 2) =p2( Sh)式中h是此時(shí)空氣柱的長(zhǎng)度，S為玻璃管的橫截面積由以上各式和題給條件得h=12 cm從開(kāi)始到轉(zhuǎn)動(dòng)一周后，設(shè)空氣柱的壓強(qiáng)為p3，則p3=p0+px由玻意耳定律得p1(Sl2)=p3(Sh')式中 h' 是此時(shí)空氣柱的長(zhǎng)度。綜合上式可得h' 9 . 2 cm?！敬鸢浮?2 cm 9. 2 cm【點(diǎn)撥】運(yùn)用氣體實(shí)驗(yàn)定律和理想氣體狀態(tài)方程解題的一般步驟:(1) 明確所研究的氣體狀態(tài)變化過(guò)程。(2) 確定初、末狀態(tài)壓強(qiáng)p、體積V、溫度T。(3) 根據(jù)題設(shè)條件選擇規(guī)律( 實(shí)驗(yàn)定律或狀態(tài)方程)列方程。(4) 根據(jù)題意列輔助方程( 如壓強(qiáng)大小的計(jì)算方

12、程等) 。(5) 聯(lián)立方程求解。拓展三 : 應(yīng)用氣體實(shí)驗(yàn)定律解決變質(zhì)量問(wèn)題氣體實(shí)驗(yàn)定律或理想氣體狀態(tài)方程僅適用于一定質(zhì)量的氣體，對(duì)于打氣、抽氣、灌氣、漏氣等變質(zhì)量問(wèn)題，分析時(shí)，可以通過(guò)巧妙地選擇合適的研究對(duì)象，使這類(lèi)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為一定質(zhì)量的氣體問(wèn)題，再用相關(guān)規(guī)律求解。3. 如圖所示，噴灑農(nóng)藥用的某種噴霧器，其藥液桶的總?cè)莘e為15 L ，裝入藥液后，封閉在藥液上方的空氣體積為1. 5 L ，打氣筒活塞每次可以打進(jìn)1 atm 、 250 cm3的空氣。( 標(biāo)準(zhǔn)狀況下的大氣壓強(qiáng)即為1 atm)(1) 若要使氣體壓強(qiáng)增大到6 atm ，應(yīng)打氣多少次？(2) 如果壓強(qiáng)達(dá)到6 atm 時(shí)停止打氣，并開(kāi)始向外噴

13、藥，那么當(dāng)噴霧器不能再向外噴藥時(shí)，筒內(nèi)剩下的藥液還有多少升？問(wèn) 1: 本題中氣體的哪個(gè)狀態(tài)參量沒(méi)變？答 1: 溫度。問(wèn) 2: 選誰(shuí)為研究對(duì)象進(jìn)行分析較簡(jiǎn)單？答 2: 以原有氣體與打進(jìn)的氣體的總和為研究對(duì)象。問(wèn) 3: 在什么情況下，藥液不再?lài)姵?？?3: 當(dāng)噴霧器中空氣的壓強(qiáng)等于外界大氣壓時(shí)?！窘馕觥?1) 設(shè)應(yīng)打 n次，則有初態(tài): p1=1 atm ， V1=0. 25n L +1. 5 L末態(tài): p2=6 atm ， V2=1. 5 L根據(jù)玻意耳定律得: p1V1=p2V2即 1× (0. 25n+1. 5) =6× 1. 5解得n=30。(2) V2=1. 5 L ，

14、p2=6 atm ， p3=1 atm根據(jù)玻意耳定律p2V2=p3V3可得:V3= L =9 L剩下的藥液體積V=15 L- 9 L =6 L ?！敬鸢浮?1)30 次 (2)6 L【點(diǎn)撥】求解變質(zhì)量問(wèn)題的巧妙方法:變質(zhì)量定質(zhì)量處理氣體變質(zhì)量問(wèn)題的關(guān)鍵如下。充氣問(wèn)題: 向球、 輪胎中充氣是一個(gè)典型的變質(zhì)量的氣體問(wèn)題，只要選擇球內(nèi)原有氣體和即將打入的氣體為研究對(duì)象，就可把充氣過(guò)程中氣體質(zhì)量變化的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量問(wèn)題。抽氣問(wèn)題: 從容器內(nèi)抽氣的過(guò)程中，容器內(nèi)的氣體質(zhì)量不斷減少，這屬于變質(zhì)量問(wèn)題， 分析時(shí)， 將每次抽氣過(guò)程中抽出的氣體和剩余氣體作為研究對(duì)象，質(zhì)量不變，故抽氣過(guò)程中可看作是等溫膨脹過(guò)程

15、。分裝問(wèn)題: 將一個(gè)大容器里的氣體分裝到多個(gè)小容器中的問(wèn)題也是一個(gè)典型的變質(zhì)量問(wèn)題，分析這類(lèi)問(wèn)題時(shí)，可以把大容器中的氣體和多個(gè)小容器中的氣體看作整體，將其作為研究對(duì)象，這樣可將變質(zhì)量問(wèn)題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量問(wèn)題，再運(yùn)用相關(guān)規(guī)律求解。漏氣問(wèn)題: 容器漏氣過(guò)程中氣體的質(zhì)量不斷發(fā)生變化，屬于變質(zhì)量問(wèn)題，不能用相關(guān)方程式求解。如果選容器內(nèi)剩余氣體為研究對(duì)象，便可使問(wèn)題變成一定質(zhì)量的氣體狀態(tài)變化問(wèn)題，可用相關(guān)方程求解。拓展四 : 圖象問(wèn)題一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)變化時(shí)，可以用圖象表示氣體狀態(tài)的變化過(guò)程。應(yīng)用圖象解題時(shí)，圖象形象、直觀(guān)，既能達(dá)到化難為易的目的，又能訓(xùn)練學(xué)生靈活多變的思維能力。4. 如圖甲所示，一定質(zhì)

16、量的分子勢(shì)能可忽略的氣體從狀態(tài)A經(jīng) B、 C、 D再回到A。(1) 問(wèn) AB、 BC、 CD、 DA是什么過(guò)程？(2) 已知在狀態(tài)A時(shí)容積為1 L ，把此圖改畫(huà)為p-V圖。問(wèn) 1: 在 p-T圖象中， 等容線(xiàn)有怎樣的特征？等容線(xiàn)斜率大小與氣體體積大小之間有怎樣的對(duì)應(yīng)關(guān)系？氣體在等容變化過(guò)程中遵循什么規(guī)律？答 1: 在 p-T直角坐標(biāo)系中，等容線(xiàn)是過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的一條傾斜直線(xiàn)，直線(xiàn)的斜率越大，體積越小。氣體在等容變化過(guò)程中遵循查理定律。問(wèn) 2: 在 p-T圖象中，等壓線(xiàn)有怎樣的特征？氣體在等壓變化過(guò)程中遵循什么規(guī)律？答 2: 在 p-T圖象中，等壓線(xiàn)與橫軸平行。氣體在等壓變化過(guò)程中遵循蓋呂薩克定律。問(wèn) 3: 在 p-T圖象中，等溫線(xiàn)有怎樣的特征？氣體在等溫變化過(guò)程中遵循什么規(guī)律？答 3: 在 p-T圖象中，等溫線(xiàn)與縱軸平行。氣體在等溫變化過(guò)程中遵循玻意耳定律。乙【解析】(1) AB過(guò)程是等容升溫升壓過(guò)程，BC過(guò)程是等壓升溫增容過(guò)程，即等壓膨脹過(guò)程，CD過(guò)程是等溫減壓增容過(guò)程，即等溫膨脹過(guò)程，DA過(guò)程是等壓降溫減容過(guò)程，即等壓壓縮過(guò)程。(3) 已知VA=1 L ， VB=1 L( 等容過(guò)程)由 = ( 等壓過(guò)程) 得 : VC= TC= × 900 L=2 L由 pDVD=