2024-2025學年高中物理第8章氣體3理想氣體的狀態(tài)方程教案2新人教版選修3-3

PAGE1-志向氣體的狀態(tài)方程課時課題志向氣體的狀態(tài)方程課型新授課課標要求．駕馭志向氣體狀態(tài)方程的內(nèi)容及表達式。2．知道志向氣體狀態(tài)方程的運用條件。教學目標學問與實力．駕馭志向氣體狀態(tài)方程的內(nèi)容及表達式。2．知道志向氣體狀態(tài)方程的運用條件。3．會用志向氣體狀態(tài)方程進行簡潔的運算。過程與方法推導志向氣體狀態(tài)方程培育學生利用所學學問解決實際問題的實力情感、看法與價值觀志向氣體是學生遇到的又一個志向化模型，正確建立模型，對于學好物理是特別重要的，因此留意對學生進行物理建模方面的教化教學重點1．駕馭志向氣體狀態(tài)方程的內(nèi)容及表達式。知道志向氣體狀態(tài)方程的運用條件。2．正確選取熱學探討對象，抓住氣體的初、末狀態(tài)，正確確定氣體的狀態(tài)參量，從而應(yīng)用志向氣體狀態(tài)方程求解有關(guān)問題。教學難點應(yīng)用志向氣體狀態(tài)方程求解有關(guān)問題教學方法啟發(fā)、講授、試驗探究教學程序設(shè)計教學過程及方法環(huán)節(jié)一明標自學過程設(shè)計二次備課“明標自學”：復習預習引入.前面我們已經(jīng)學習了三個氣體試驗定律，玻意耳定律、查理定律、蓋－呂薩克定律。這三個定律分別描述了怎樣的規(guī)律？說出它們的公式。2.以上三個定律探討的都是一個參量改變時另外兩個參量的關(guān)系。那么，當氣體的p、V、T三個參量都改變時，它們的關(guān)系如何呢？教學過程及方法環(huán)節(jié)二合作釋疑環(huán)節(jié)三點撥拓展過程設(shè)計二次備課一、志向氣體問題：以下是肯定質(zhì)量的空氣在溫度不變時，體積隨常壓和特別壓改變的試驗數(shù)據(jù)：壓強（p）（atm）空氣體積V（L）pV值(1×1.013×105PaL)110020050010001.0000.9730/1001.0100/2001.3400/5001.9920/10001.0000.97301.01001.34001.9920問題分析：（1）從表中發(fā)覺了什么規(guī)律？在壓強不太大的狀況下，試驗結(jié)果跟試驗定律——玻意耳定律基本吻合，而在壓強較大時，玻意耳定律則完全不適用了。（2）為什么在壓強較大時，玻意耳定律不成立呢？假如溫度太低，查理定律是否也不成立呢？eq\o\ac(○,1)分子本身有體積，但在氣體狀態(tài)下分子的體積相對于分子間的空隙很小，可以忽視不計。eq\o\ac(○,2)分子間有相互作用的引力和斥力，但分子力相對于分子的彈性碰撞時的沖力很小，也可以忽視。eq\o\ac(○,3)肯定質(zhì)量的氣體，在溫度不變時，假如壓強不太大，氣體分子自身體積可忽視，玻意耳定律成立，但在壓強足夠大時，氣體體積足夠小而分子本身不能壓縮，分子體積明顯不能忽視，這樣，玻意耳定律也就不成立了。eq\o\ac(○,4)肯定質(zhì)量的氣體，在體積不變時，假如溫度足夠低，分子動能特別小，與碰撞時的沖力相比，分子間分子力不能忽視，因此查理定律亦不成立了。總結(jié)規(guī)律：設(shè)想有這樣的氣體，氣體分子本身體積完全可以忽視，分子間的作用力完全等于零，也就是說，氣體嚴格遵守試驗定律。這樣的氣體就叫做志向氣體。a.實際的氣體，在溫度不太低、壓強不太大時，可以近似為志向氣體。b.志向氣體是一個志向化模型，實際氣體在壓強不太大、溫度不太低的狀況下可以看作是志向氣體．二、志向氣體的狀態(tài)方程情景設(shè)置：志向氣體狀態(tài)方程是依據(jù)氣體試驗定律推導得到的。如圖所示，肯定質(zhì)量的志向氣體由狀態(tài)1（T1、p1、v1）改變到狀態(tài)2（T2、p2、v2），各狀態(tài)參量改變有什么樣的改變呢？我們可以假設(shè)先讓氣體由狀態(tài)1（T1、p1、v1）經(jīng)等溫改變到狀態(tài)c（T1、pc、v2），再經(jīng)過等容改變到狀態(tài)2（T2、p2、v2）。推導過程：狀態(tài)A→狀態(tài)B，等溫改變，由玻意耳定律：狀態(tài)B→狀態(tài)C，等容改變，由查理定律：兩式消去，得又，代入上式得上式即為狀態(tài)A的三個參量pA、VA、TA與狀態(tài)C的三個參量pC、VC、TC的關(guān)系。總結(jié)規(guī)律：（1）內(nèi)容：肯定質(zhì)量的志向氣體，在狀態(tài)發(fā)生改變時，它的壓強P和體積V的乘積與熱力學溫度T的比值保持不變，總等于一個常量。這個規(guī)律叫做肯定質(zhì)量的志向氣體狀態(tài)方程。（2）公式：設(shè)肯定質(zhì)量的志向氣體從狀態(tài)1（p1、V1、T1）變到狀態(tài)2（p2、V2、T2）則有表達式：或=恒量適用條件：①肯定質(zhì)量的志向氣體；②肯定質(zhì)量的實際氣體在壓強不太高，溫度不太低的狀況下也可運用。實力創(chuàng)新思維例1．某個汽缸中有活塞封閉了肯定質(zhì)量的空氣，它從狀態(tài)A改變到狀態(tài)B,其壓強p和溫度T的關(guān)系如圖所示，則它的體積（）A．增大B.減小C.保持不變D.無法推斷解析：依據(jù)志向氣體狀態(tài)方程恒量，由圖可知，氣體從A改變到B的過程中溫度T保持不變,壓強p增大,則體積v肯定變小。本題正確選項是:B.拓展：物理學中可以用圖象來分析探討物理過程中物理量的改變關(guān)系,也可以用圖象來描述物理量的改變關(guān)系,也就是說圖象可以作為一種表達方式,本題中的圖象給了我們氣體狀態(tài)改變的信息,要學會從圖中找尋已知條件，然后依據(jù)志向氣體狀態(tài)方程作出推斷。如圖，圖線1、2描述了肯定質(zhì)量的氣體分別保持體積v1、v2不變，壓強與溫度改變的狀況。試比較氣體體積v1、v2的大小。解析：由圖線可以看到，氣體分別做等容改變，也就是說，一條圖線的每一點氣體的體積是相等的，我們可以在圖上畫一條等壓線，比較v1、v2的大小，只要比較a、b的體積，氣體狀態(tài)從a變到b，氣體壓強不變，溫度上升，則體積增大，所以v1<v2。例2．已知高山上某處的氣壓為0.4atm，氣溫為零下30℃，則該處每1cm3大氣中含有的分子數(shù)為多少？（阿伏加德羅常數(shù)為6.0×1023mol-1，標準狀態(tài)下1mol氣體的體積為22.4L）解析：本題要計算分子數(shù)，就須要知道1cm3大氣有多少mol，須要計算高山狀態(tài)下1cm3的大氣在標準狀態(tài)下的體積。，，；，。依據(jù)志向氣體狀態(tài)方程：，解得：，內(nèi)含分子數(shù)：=1.2×1019個。拓展：本題雖然沒有干脆得狀態(tài)改變，但是由于我們知道標準狀態(tài)下氣體的體積與氣體摩爾數(shù)之間的關(guān)系，所以選取高山狀態(tài)下1cm3大氣作為探討對象，假定它進行狀態(tài)改變到標準狀態(tài)，從而解決了問題。例3．如圖所示，一端封閉的圓筒內(nèi)用活塞封閉肯定質(zhì)量的志向氣體，它處于圖中的三種狀態(tài)中，試比較三種狀態(tài)的溫度的凹凸。解析：狀態(tài)A與狀態(tài)B比較，氣體體積不變，壓強增大，所以溫度上升，有TA<TB，狀態(tài)A與C比較，氣體壓強不變，體積變小，則溫度降低，所以TA>TC，所以：TC<TA<TB教學過程及方法環(huán)節(jié)四當堂檢測二次備課“當堂檢測”：課堂練習1．封閉氣體在體積膨脹時，它的溫度將（）A．肯定上升B．肯定降低C．可能上升也可能降低D．可能保持不變2．如圖所示,A、B兩點代表肯定質(zhì)量志向氣體的兩個不同的狀態(tài),狀態(tài)A的溫度為TA,狀態(tài)B的溫度為TB,由圖可知()A．TB=2TAB．TB=4TAC．TB=6TAD．TB=8TA3．肯定質(zhì)量的志向氣體處于某一初始狀態(tài)，若要使它經(jīng)驗兩個狀態(tài)改變過程，壓強仍回到初始的數(shù)值，則下列過程中，可以采納()A．先經(jīng)等容降溫，再經(jīng)等溫壓縮B．先等容降溫，再等溫膨脹C．先等容升溫，再等溫膨脹D．先等溫膨脹，再等容升溫4．對于肯定質(zhì)量的氣體，下列說法正確的是()A．無論溫度如何改變，壓強/密度=常量B．在恒定溫度下，壓強/密度=常量C．在恒定溫度下，壓強×密度=常量D．當溫度保持恒定時，壓強與密度無關(guān)。課堂小結(jié)1.駕馭志向氣體狀態(tài)方程的內(nèi)容及表達式。2．知道志向氣體狀態(tài)方程的運用條件。3．會用志向氣體狀態(tài)方程進行簡潔的運算課后作業(yè)1．如圖所示，A、B兩容器容積相等，用粗細勻稱的細玻璃管相連，兩容器內(nèi)裝有不同氣體，細管中心有一段水銀柱，在兩邊氣體作用下保持平衡時，A中氣體的溫度為0℃，B中氣體溫度為20℃。假如將它們的溫度都降低10℃，則水銀柱將()A．向A移動B．向B移動C．不動D．不能確定2．如圖所示的絕熱容器內(nèi)裝有某種志向氣體，一無摩擦透熱活塞將容器分成兩部分，初始狀態(tài)時A、B兩部分氣體溫度分別為TA=127℃，TB＝207℃，兩部分氣體體積VB=2VA，經(jīng)過足夠長時間后