《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)的問題和解釋相關(guān)的現(xiàn)象。3. 能利用圖象或從微觀的角度解釋理想氣體的狀態(tài)變化。重點難點: 建立并認識氣體的三個實驗定律。理解分子熱運動的統(tǒng)計規(guī)律。導(dǎo)學建議: 在復(fù)習本章內(nèi)容時應(yīng)將重點放在理解氣體的三個狀態(tài)參量的概念及意義， 了解氣體壓強的產(chǎn)生機理和影響因素，定性地了解壓強與溫度、體積的變化關(guān)系這幾個方面。理解氣體的三個實驗定律和理想氣體狀態(tài)方程的內(nèi)容、表達式， 并能熟練應(yīng)用。知道影響氣體壓強的兩個因素，并能用此解釋氣體的三個實驗定律。主題

2、 1: 理想氣體問題: 從微觀和能量的角度如何正確認識理想氣體？解答: 從微觀上說，分子間以及分子和器壁間，除了碰撞外無其他作用力，分子本身沒有體積，即它所占據(jù)的空間被認為都是可以被壓縮的空間。從能量角度上看，理想氣體的微觀本質(zhì)是忽略了其分子力，所以其狀態(tài)無論怎么變化都沒有分子力做功，即沒有分子勢能的變化，于是理想氣體的內(nèi)能只有分子動能，即一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能完全由溫度決定。知識鏈接: 在溫度不太低、壓強不太大的情況下，實際氣體可當作理想氣體來處理。主題 2: 氣體的狀態(tài)參量問題 : 氣體的三個狀態(tài)參量之間是相互獨立的嗎？解答 : 三個參量是相互聯(lián)系的，不是相互獨立的。如溫度、體積、壓強這

3、三個參量都保持不變，就是說氣體處于一定的狀態(tài)，氣體的狀態(tài)變化時，由=C（ C是恒量 ） 知，至少有兩個或三個參量同時改變。知識鏈接: 決定氣體壓強的兩個因素是氣體分子的密集程度和分子的平均動能。體積和溫度不變，則分子的密集程度和分子的平均動能不變，壓強不變。主題 3: 氣體的實驗定律: 氣體的三個實驗定律的p-V、 p-T、 V-T圖象是怎樣的？各有什么特點？解答 :名稱 圖象特點pV=CT（ C為常量 ） ，即pV之積p-V越大的等溫線等對應(yīng)的溫度越溫高，離原點越遠線p= ， 斜率k=CT，p-即斜率越大，對應(yīng)的溫度越高等p= T，斜率k= ，容p-T即斜率越大，對線應(yīng)的體積越小等V= T，

4、斜率k= ，壓V-T即斜率越大，對線應(yīng)的壓強越小其他圖象知識鏈接 : 在攝氏溫標下，p-t 圖象是不過原點的一次函數(shù)，只有采用熱力學溫標， p-T圖象才過原點。拓展一 : 對氣體壓強的理解氣體壓強產(chǎn)生的原因是大量做無規(guī)則運動的分子對器壁頻繁、持續(xù)地碰撞。壓強就是大量氣體分子在單位時間內(nèi)作用在器壁單位面積上的平均作用力；氣體壓強的決定因素氣體分子的密集程度與平均動能， 只有知道了這兩個因素的變化，才能確定壓強的變化，任何單個因素的變化都不能決定壓強是否變化。1. 一位質(zhì)量為60 kg的同學為了表演“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，下列說法正確的是() 。A. 大于大氣壓強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) 在這位同學慢慢站上輕質(zhì)塑料板中間位置的過程中，球內(nèi)氣體溫度可視為不變。下列說法正確的是() 。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 1: 氣球內(nèi)氣體的壓強與大氣壓強有什么區(qū)別？答 1: 容器內(nèi)氣體的壓強就是大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力。大氣壓強由重力產(chǎn)生，并且隨高度增大而減小

6、。問 2: 溫度不變時，一定質(zhì)量的氣體的壓強與體積有怎樣的關(guān)系？答 2: 溫度不變時，一定質(zhì)量的氣體的壓強與體積成反比。問 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)?！窘馕觥?(1) 氣球中的氣體壓強等于大氣壓強與氣球材料本身的彈力產(chǎn)生的壓強之和，A正確；氣球內(nèi)氣體的壓強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均錯誤。(2) 變化過程中，氣球內(nèi)的氣體溫度不變，則內(nèi)能不變，C錯誤，D正確；人站上去，氣球內(nèi)氣體壓強變大，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錯誤，B正確?！敬鸢浮?1)AD (2)

7、BD【點撥】(1) 氣體壓強的微觀解釋:氣體的壓強是大量氣體分子頻繁地碰撞器壁而產(chǎn)生的。氣體的壓強就是大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力。氣體分子的平均動能越大，分子越密，對單位面積器壁產(chǎn)生的壓力就越大，氣體的壓強就越大。(2) 氣體實驗定律的微觀解釋: 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，分子的平均動能保持不變，氣體的體積減小到原來的幾分之一，氣體的密度就增大到原來的幾倍，因此壓強就增大到原來的幾倍。反之亦然，所以氣體壓強與體積成反比，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，分子的平均動能增大，因而氣體壓強增大；溫度降低，情況相反，這就是查理

8、定律所表達的內(nèi)容。 一定質(zhì)量的氣體，溫度升高時要保持壓強不變，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的內(nèi)容。拓展二 : 對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恒定時的特例。(2) 正確運用定律的關(guān)鍵在于狀態(tài)參量的確定，特別是壓強的確定。(3) 求解壓強的方法: 氣體定律的適用對象是理想氣體，而確定氣體的始、末狀態(tài)的壓強又常以封閉氣體的物體( 如液柱、活塞、汽缸等) 作為力學研究對象，分析受力情況，根據(jù)研究對象所處的不同狀態(tài)，運用平衡知識、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，一上端開口，下端封閉的細長玻璃管，下部有長l 1=66 cm的水銀柱， 中間封有長l 2=6. 6 cm的空氣柱，上部有長l 3=44 cm的水銀柱，此時水銀面恰好與管口平齊。已知大氣壓強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)動一周，求在開口向下和轉(zhuǎn)回到原來位置時管中空氣柱的長度。氣體可視為理想氣體，在轉(zhuǎn)動過程中沒有發(fā)生漏氣。問 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 2: 玻璃管開口向下時，玻璃管下部水銀柱是否仍為66 cm？答 2: 玻璃管開口向下時，原來上部

10、的水銀有一部分會流出，封閉端會有部分真空。問 3: 寫出初、末狀態(tài)空氣柱壓強的表達式。答 3: 玻璃管開口向上時: 空氣柱壓強為p1=p0+ 。玻璃管開口向下時: 原來上部的水銀有一部分會流出，封閉端會有部分真空。設(shè)此時開口端剩下的水銀柱長度為x，則空氣柱壓強p2= ， p2+px=p0。從開始轉(zhuǎn)動一周后: 設(shè)空氣柱的壓強為p3，則p3=p0+px?！窘馕觥吭O(shè)玻璃管開口向上時，空氣柱壓強p1=p0+式中壓強的單位是cmHg玻璃管開口向下時，原來上部的水銀有一部分會流出，封閉端會有部分真空。設(shè)此時開口端剩下的水銀柱長度為x，則p2= ， p2+px=p0式中，p2是管內(nèi)空氣柱的壓強。由玻意耳定律

11、得p1( Sl 2) =p2( Sh)式中h是此時空氣柱的長度，S為玻璃管的橫截面積由以上各式和題給條件得h=12 cm從開始到轉(zhuǎn)動一周后，設(shè)空氣柱的壓強為p3，則p3=p0+px由玻意耳定律得p1(Sl2)=p3(Sh')式中 h' 是此時空氣柱的長度。綜合上式可得h' 9 . 2 cm?！敬鸢浮?2 cm 9. 2 cm【點撥】運用氣體實驗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)變化過程。(2) 確定初、末狀態(tài)壓強p、體積V、溫度T。(3) 根據(jù)題設(shè)條件選擇規(guī)律( 實驗定律或狀態(tài)方程)列方程。(4) 根據(jù)題意列輔助方程( 如壓強大小的計算方

12、程等) 。(5) 聯(lián)立方程求解。拓展三 : 應(yīng)用氣體實驗定律解決變質(zhì)量問題氣體實驗定律或理想氣體狀態(tài)方程僅適用于一定質(zhì)量的氣體，對于打氣、抽氣、灌氣、漏氣等變質(zhì)量問題，分析時，可以通過巧妙地選擇合適的研究對象，使這類問題轉(zhuǎn)化為一定質(zhì)量的氣體問題，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1 atm 、 250 cm3的空氣。( 標準狀況下的大氣壓強即為1 atm)(1) 若要使氣體壓強增大到6 atm ，應(yīng)打氣多少次？(2) 如果壓強達到6 atm 時停止打氣，并開始向外噴

13、藥，那么當噴霧器不能再向外噴藥時，筒內(nèi)剩下的藥液還有多少升？問 1: 本題中氣體的哪個狀態(tài)參量沒變？答 1: 溫度。問 2: 選誰為研究對象進行分析較簡單？答 2: 以原有氣體與打進的氣體的總和為研究對象。問 3: 在什么情況下，藥液不再噴出？答 3: 當噴霧器中空氣的壓強等于外界大氣壓時?！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【點撥】求解變質(zhì)量問題的巧妙方法:變質(zhì)量定質(zhì)量處理氣體變質(zhì)量問題的關(guān)鍵如下。充氣問題: 向球、 輪胎中充氣是一個典型的變質(zhì)量的氣體問題，只要選擇球內(nèi)原有氣體和即將打入的氣體為研究對象，就可把充氣過程中氣體質(zhì)量變化的問題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量問題。抽氣問題: 從容器內(nèi)抽氣的過程中，容器內(nèi)的氣體質(zhì)量不斷減少，這屬于變質(zhì)量問題， 分析時， 將每次抽氣過程中抽出的氣體和剩余氣體作為研究對象，質(zhì)量不變，故抽氣過程中可看作是等溫膨脹過程

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

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