高中物理選修《熱機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用》教學(xué)課件

導(dǎo)入新課地球上最主要的能源太陽第一次工業(yè)革命想一想能源變化帶給社會(huì)的影響？常見的熱機(jī)第四章能源的開發(fā)與利用第一節(jié)熱機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用教學(xué)目標(biāo)1.知識(shí)與能力

了解為克服蒸汽機(jī)弱點(diǎn)產(chǎn)生的內(nèi)燃機(jī)。

了解由于英國紡織工業(yè)的發(fā)展，提出的動(dòng)力要求推動(dòng)了蒸汽機(jī)的發(fā)展與改進(jìn)。2.過程與方法

了解蒸汽機(jī)發(fā)明與改進(jìn)的基本過程，瓦特怎樣解決了關(guān)鍵問題。3.情感態(tài)度與價(jià)值觀

知道蒸汽機(jī)的出現(xiàn)引發(fā)的能源改革進(jìn)而引發(fā)社會(huì)的經(jīng)濟(jì)政治變革。

了解蒸汽機(jī)在機(jī)器制造和交通運(yùn)輸中的應(yīng)用。

掌握蒸汽機(jī)的發(fā)明與改進(jìn)歷程，及引發(fā)的經(jīng)濟(jì)政治變革。蒸汽機(jī)的應(yīng)用和社會(huì)影響。

蒸汽機(jī)實(shí)現(xiàn)了內(nèi)能向機(jī)器能的轉(zhuǎn)換。重點(diǎn)與難點(diǎn)1.重點(diǎn)2.難點(diǎn)蒸汽機(jī)的發(fā)明與改進(jìn)本節(jié)導(dǎo)航蒸汽機(jī)的廣泛應(yīng)用第一次工業(yè)革命的社會(huì)影響內(nèi)燃機(jī)的誕生和發(fā)展蒸汽機(jī)的發(fā)明與改進(jìn)

氣體在體積不變的狀態(tài)下，壓強(qiáng)隨溫度的變化叫做等容變化。

一定質(zhì)量的氣體，在體積不變的情況下，溫度每升高（或降低）1℃，增加（或減少）的壓強(qiáng)等于它0℃時(shí)壓強(qiáng)的1/273。查理定律查理定律或

一定質(zhì)量的某種氣體,在體積保持不變的情況下,壓強(qiáng)p與熱力學(xué)溫度T成正比。查理查理定律0Pt/0CAB0PT/KAB273.15甲乙氣體等容變化圖像查理定律

由甲可以看出，在等容過程中，壓強(qiáng)跟攝氏溫度是一次函數(shù)關(guān)系，不是簡單的正比例關(guān)系。如果把甲圖的AB直線延長至與橫軸相交，把交點(diǎn)當(dāng)做坐標(biāo)原點(diǎn)，建立新的坐標(biāo)系，此時(shí)壓強(qiáng)與溫度的關(guān)系就是正比例關(guān)系了。

圖乙坐標(biāo)原點(diǎn)的意義為“氣體壓強(qiáng)為0時(shí)其溫度為0”?？梢宰C明，當(dāng)氣體的壓強(qiáng)不太大，溫度不太低時(shí)，坐標(biāo)原點(diǎn)代表的溫度就是熱力學(xué)溫度的零度.所以說，在P-T圖線中，一定質(zhì)量某種氣體的等容線是一條通過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線。查理定律

查理定律可以表述為：一定質(zhì)量的某種氣體，在體積不變的情況下，壓強(qiáng)P跟熱力學(xué)溫度T成正比。

即P=CT或?yàn)楸壤?shù)C查理定律

壓強(qiáng)P與熱力學(xué)溫度成正比可以表示為另外形式：即或查理定律查理定律的微觀解釋

一定質(zhì)量（m）的氣體的總分子數(shù)（N）是一定的，體積（V）保持不變時(shí)，其單位體積內(nèi)的分子數(shù)（n）也保持不變，當(dāng)溫度（T）升高時(shí)，其分子運(yùn)動(dòng)的平均速率（v）也增大，則氣體壓強(qiáng)（p）也增大；反之當(dāng)溫度（T）降低時(shí)，氣體壓強(qiáng)（p）也減小。氣體的等壓變化等容變化解析

當(dāng)壓強(qiáng)保持不變時(shí),體積和溫度之間的變化叫做等壓變化。蓋-呂薩克定律

一定質(zhì)量的氣體，在壓強(qiáng)不變的情況下，溫度每升高（或降低）1℃，增加（或減少）的體積等于它0℃時(shí)體積的1/273。或

一定質(zhì)量的某種氣體，在體積保持不變的情況下，壓強(qiáng)p與熱力學(xué)溫度T成正比。蓋-呂薩克定律蓋-呂薩克0VT氣體等壓變化圖像蓋-呂薩克定律

蓋-呂薩克定律可以表述為：一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強(qiáng)不變的情況下，體積V跟熱力學(xué)溫度T成正比。蓋-呂薩克定律蓋-呂薩克定律

壓強(qiáng)P與熱力學(xué)溫度成正比可以表示為另外形式：即V=CT或

這里的C和玻意耳定律、查理定律表達(dá)式中的C都泛指比例常數(shù)，它們并不相等。蓋-呂薩克定律的微觀解釋

一定質(zhì)量的理想氣體的總分子數(shù)是一定的，要保持壓強(qiáng)不變，當(dāng)溫度升高時(shí)，全體分子運(yùn)動(dòng)的平均速率V會(huì)增加，那么單位體積內(nèi)的分子數(shù)一定要減?。ǚ駝t壓強(qiáng)不可能不變），因此氣體體積一定增大；反之當(dāng)溫度降低時(shí)，同理可推出氣體體積一定減小。課堂小結(jié)等容變化過程，以及查理定律的內(nèi)容公式。等壓變化過程變化，以及蓋-呂薩克定律的內(nèi)容公式。掌握P-T、V-T圖像及它們的物理意義。培養(yǎng)從圖像獲取信息的能力。

一定質(zhì)量的理想氣體的壓強(qiáng)、體積的乘積與熱力學(xué)溫度的比值是一個(gè)常數(shù)。

氣態(tài)方程n為氣體的摩爾數(shù)，R為普適氣體恒量1.如圖所示,兩端開口的彎管,左管插入水銀槽中,右管有一段高為h的水銀柱，中間封有一段空氣，則（）

A.彎管左管內(nèi)外水銀面的高度差為h

B.若把彎管向上移動(dòng)少許,則管內(nèi)氣體體積增大

C.若把彎管向下移動(dòng)少許，右管內(nèi)的水銀柱沿管壁上升

D.若環(huán)境溫度升高，右管內(nèi)的水銀柱沿管壁上升高考鏈接ACD解析h

封閉氣體的壓強(qiáng)等于大氣壓與水銀柱產(chǎn)生壓強(qiáng)之差，故左管內(nèi)外水銀面高度差也為h，A對；彎管上下移動(dòng)，封閉氣體溫度和壓強(qiáng)不變，體積不變，B錯(cuò)C對；環(huán)境溫度升高，封閉氣體體積增大，則右管內(nèi)的水銀柱沿管壁上升，D對。

2.汽車行駛時(shí)輪胎的胎壓太高容易造成爆胎事故，太低又會(huì)造成耗油量上升。已知某型號(hào)輪胎能在－40

C-90

C正常工作,為使輪胎在此溫度范圍內(nèi)工作時(shí)的最高胎壓不超過3.5atm，最低胎壓不低于1.6atm，那么,在t＝20

C時(shí)給該輪胎充氣，充氣后的胎壓在什么范圍內(nèi)比較合適（設(shè)輪胎的體積不變）。解析由于輪胎容積不變，輪胎內(nèi)氣體做等容變化。設(shè)在T0＝293K充氣后的最小胎壓為Pmin，最大胎壓為Pmax。依題意，當(dāng)T1＝233K時(shí)胎壓為P1＝1.6atm。根據(jù)查理定律解得：Pmin＝2.01atm當(dāng)T2＝363K是胎壓為P2＝3.5atm。根據(jù)查理定律解得：Pmax＝2.83atm3.溫度計(jì)是生活、生產(chǎn)中常用的測溫裝置。右圖為一個(gè)簡單溫度計(jì)，一根裝有一小段有色水柱的細(xì)玻璃管穿過橡皮塞插入燒瓶內(nèi)，封閉一定質(zhì)量的氣體。當(dāng)外界溫度發(fā)生變化時(shí)，水柱位置將上下變化。已知A、D間的測量范圍為20℃～80℃，A、D間刻度均勻分布。由圖可知，A、D及有色水柱下端所示的溫度分別是（）

A．20℃、80℃、64℃B．20℃、80℃、68℃

C．80℃、20℃、32℃D．80℃、20℃、34℃C解析

溫度升高，容器內(nèi)氣體的體積增大，A點(diǎn)溫度高，可見A、D點(diǎn)溫度分別為80℃、20℃。

設(shè)D點(diǎn)下容器的體積為V0,一小格玻璃管的體積為h。由查理定律解得t=32℃課堂練習(xí)

1．一定質(zhì)量的理想氣體在等容變化過程中測得，氣體在0℃時(shí)的壓強(qiáng)為P0，10℃時(shí)的壓強(qiáng)為P10，則氣體在21℃時(shí)的壓強(qiáng)在下述各表達(dá)式中正確的是()A.C.D.B.AD2．對于一定質(zhì)量的理想氣體，可能發(fā)生的過程是

()A．壓強(qiáng)和溫度不變，體積變大

B．溫度不變，壓強(qiáng)減少，體積減少

C．體積不變，溫度升高，壓強(qiáng)增大

D．壓強(qiáng)增大，體積增大，溫度降低C3.一定質(zhì)量的某種氣體,在壓強(qiáng)p保持不變的情況下,體積V與熱力學(xué)溫度T成

。

4.

由查理定律可知，一定質(zhì)量的理想氣體在體積不變時(shí)，它的壓強(qiáng)隨溫度變化關(guān)系如圖中實(shí)線表示。把這個(gè)結(jié)論進(jìn)行合理外推，便可得出圖中t0＝

℃；如果溫度能降低到t0，那么氣體的壓強(qiáng)將減小到

Pa。正比－2730t(℃)p(Pa)0t05.在圖所示的氣缸中封閉著溫度為100℃的空氣,一重物用繩索經(jīng)滑輪與缸中活塞相連接,重物和活塞均處于平衡狀態(tài),這時(shí)活塞離缸底的高度為10cm,如果缸內(nèi)空氣變?yōu)?℃,問:①重物是上升還是下降？②這時(shí)重物將從原處移動(dòng)多少厘米?(設(shè)活塞與氣缸壁間無摩擦)

①缸內(nèi)氣體溫度降低,壓強(qiáng)減小,故活塞下移,重物上升。②分析可知缸內(nèi)氣體作等壓變化。設(shè)活塞截面積為Scm2,氣體初態(tài)體積V1=10Scm3,溫度T1=373K,末態(tài)溫度T2=273K，體積設(shè)為V2=hScm3(h為活塞到缸底的距離)據(jù)可得h=7.4cm

則重物上升高度Δh=10－7.4=2.6cm答案6.如圖，水平放置的汽缸內(nèi)壁光滑，一個(gè)不導(dǎo)熱的活塞將汽缸內(nèi)的氣體分為A、B兩部分，兩部分氣體可以分別通過放在其中的電熱絲加熱。開始時(shí)，A氣體的體積是B的一半，A氣體的溫度是17oC，B氣體的溫度是27oC，活塞靜止。現(xiàn)緩慢加熱汽缸內(nèi)氣體，使A、B兩部分氣體的溫度都升高10oC，在此過程中活塞向哪個(gè)方向移動(dòng)？AB答案設(shè)想先保持A、B的體積不變,當(dāng)溫度分別升高10oC時(shí),對A有同理，對B有由于pA＝pB，所以pA'＞pB'

故活塞向右移動(dòng)。課后習(xí)題答案1.根據(jù)查理定律，如果