高中物理 第二章 气体 3 气体实验定律课件 教科版选修33.ppt

3气体实验定律 第二章气体 学习目标 1 知道什么是气体的状态参量 2 掌握热力学温度的定义 知道什么是温标 理解摄氏温度与热力学温度的区别与联系 3 通过实验探究 知道玻意耳定律 查理定律 盖吕萨克定律的内容和公式 内容索引 重点探究启迪思维探究重点 达标检测检测评价达标过关 自主预习预习新知夯实基础 自主预习 一 气体的状态参量 1 气体的状态参量描述气体状态的物理量 一定质量的气体有三个状态参量 分别是 和压强 2 气体的体积和压强 1 体积 气体占有空间的大小 符号是v 单位 立方米 m3 升 l 和毫升 ml 1l m3 1ml m3 体 积 温度 10 3 10 6 2 压强 大量气体分子对器壁撞击的宏观表现 符号是p 国际单位 帕斯卡 pa 1pa n m2 常用单位还有标准大气压 atm 和毫米汞柱 mmhg 3 温度 1 概念 表示物体的物理量 是分子的标志 1 冷热程度 平均动能 2 两种温标 摄氏温标 早期的摄氏温标规定 标准大气压下冰的熔点为 水的沸点为 用摄氏温标表示温度叫摄氏温度 符号是t 热力学温度用t表示 单位是 简称开 k 3 摄氏温度t和热力学温度t间的关系 t 0 100 开尔文 t 273 15 二 玻意耳定律 1 内容 一定质量的某种气体 在保持不变的情况下 压强p与体积v成 2 表达式 pv 3 适用条件 气体的质量一定 温度不变 温度 反比 常量 三 查理定律 1 等容变化 一定质量的某种气体 在不变时 压强随温度的变化叫做等容变化 2 内容 一定质量的气体 在不变的情况下 压强p与热力学温度t成 3 表达式 常量 4 适用条件 气体的和体积不变 体积 体积 正比 质量 四 盖吕萨克定律 1 等压变化 一定质量的某种气体 在不变时 体积随温度的变化叫做等压变化 2 内容 一定质量的气体 在不变的情况下 体积v与热力学温度t成 3 表达式 常量 4 适用条件 气体的和不变 压强 压强 正比 质量 压强 1 判断下列说法的正误 1 0 的温度可以用热力学温度粗略地表示为273k 2 气体做等容变化时 温度从13 上升到52 则气体的压强升高为原来的4倍 3 对于一定质量的气体 在压强不变时 若温度升高 则体积减小 4 若体积增大到原来的两倍 则摄氏温度升高到原来的两倍 即学即用 答案 2 一定质量的某种气体发生等温变化时 若体积增大了n倍 则压强变为原来的 倍 答案 重点探究 在力学中 为了确定物体运动的状态 我们使用了物体的位移和速度这两个物理量 在热学中如果我们要研究一箱气体的状态 需要哪些物理量呢 一 气体的状态参量 导学探究 答案体积 温度和压强 答案 知识深化 1 摄氏温标一种常用的表示温度的方法 规定标准大气压下冰的熔点为0 c 水的沸点为100 c 在0 c和100 c之间均匀分成100等份 每份算做1 c 2 热力学温标现代科学中常用的表示温度的方法 热力学温标也叫绝对温标 3 摄氏温度与热力学温度的关系t t 273 15 可粗略地表示为t t 273 例1 多选 关于热力学温度与摄氏温度 下列说法正确的是a 摄氏温度和热力学温度都不能取负值b 温度由t c 升到2t c 时 对应的热力学温度由t k 升到2t k c 33 c 240 15kd 摄氏温度变化1 c 也就是热力学温度变化1k 答案 解析 解析摄氏温度能取负值 a错误 由热力学温度与摄氏温度的关系t t 273 15知 b错误 c正确 摄氏温度与热力学温度在表示温度的变化时 变化的数值是相同的 故d正确 二 玻意耳定律 1 如图1所示为 探究气体等温变化的规律 的实验装置 实验过程中如何保证气体的质量和温度不变 导学探究 答案保证气体质量不变的方法 实验前在柱塞上涂好润滑油 以免漏气 保证气体温度不变的方法 改变气体体积时 缓慢进行 等稳定后再读出气体压强 以防止气体体积变化太快 气体的温度发生变化 实验过程中 不用手接触注射器的圆筒 防止圆筒从手上吸收热量 引起内部气体温度变化 图1 答案 2 玻意耳定律成立的条件是什么 答案一定质量的气体 且温度不变 答案 知识深化 1 实验探究 1 实验器材 铁架台 玻璃管 带活塞 气压计等 2 研究对象 系统 玻璃管内被封闭的空气柱 3 实验方法 控制气体温度和质量不变 研究气体压强与体积的关系 4 数据收集 压强由气压计读出 空气柱长度由刻度尺读出 空气柱长度与横截面积的乘积即为体积 6 实验结论 压强跟体积的倒数成正比 即压强与体积成反比 2 常量的意义p1v1 p2v2 常量该常量与气体的种类 质量 温度有关 对一定质量的气体 温度越高 该常量越大 例2一定质量的气体 压强为3atm 保持温度不变 当压强减小了2atm时 体积变化了4l 则该气体原来的体积为 答案 解析 解析设该气体原来的体积为v1 由玻意耳定律得3v1 3 2 v1 4 解得v1 2l 利用玻意耳定律解题的基本思路1 明确研究对象 并判断是否满足玻意耳定律的条件 2 明确初 末状态及状态参量 p1 v1 p2 v2 3 根据玻意耳定律列方程求解 三 查理定律与盖吕萨克定律 1 根据探究等温变化的实验方法 设计一个实验 在保持体积不变的情况下 探究压强与温度的关系 导学探究 答案用上面实验探究里的实验装置 保证气体的体积不变 把玻璃管浸入水中 改变水温 读出不同温度时气体的压强大小 多测几组数据 用这些数据研究压强与温度的关系 答案 2 设计实验 探究在压强不变时体积与温度的关系 答案可利用如下装置 答案 改变水温 测出不同温度时气体的体积 多测几组数据 用这些数据研究体积与温度的关系 知识深化 1 查理定律及推论 表示一定质量的某种气体从初状态 p t 开始发生等容变化 其压强的变化量 p与温度的变化量 t成正比 2 盖吕萨克定律及推论 表示一定质量的某种气体从初状态 v t 开始发生等压变化 其体积的变化量 v与温度的变化量 t成正比 例3灯泡内充有氮 氩混合气体 如果要使灯泡内的混合气体在500 时的压强不超过一个大气压 灯泡容积不变 则在20 的室温下充气 灯泡内气体的压强至多能充到多少 答案 解析 答案0 38atm 解析灯泡内气体初 末状态的参量分别为气体在500 p1 1atm t1 273 500 k 773k 气体在20 时 t2 273 20 k 293k 利用查理定理解题的基本思路1 明确研究对象并判断是否满足查理定律的条件 2 明确初 末状态及状态参量 p1 t1 p2 t2 3 根据查理定律列方程求解 例4一定质量的气体在等压变化中体积增大了若气体原来的温度为27 则温度的变化是a 升高了450kb 升高了150 c 降低了150 d 降低了450 答案 解析 所以温度升高 t 150k 即温度升高150 判断出气体的压强不变是运用盖吕萨克定律的关键 达标检测 1 气体的状态参量 多选 关于温度与温标 下列说法正确的是a 用摄氏温标和热力学温标表示温度是两种不同的表示方法b 摄氏温度与热力学温度都可以取负值c 摄氏温度升高3 在热力学温标中温度升高276 15kd 热力学温度升高3k与摄氏温度升高3 是等效的 答案 1 2 3 4 解析 解析温标是温度数值的表示方法 常用的温标有摄氏温标和热力学温标 a正确 摄氏温度可以取负值 但是热力学温度不能取负值 因为热力学温度的零点是低温的极限 故选项b错 摄氏温度升高3 也就是热力学温度升高了3k 故选项c错 d正确 1 2 3 4 a 体积不变 压强变小b 体积变小 压强变大c 体积不变 压强变大d 体积变小 压强变小 2 玻意耳定律 如图2所示 某种自动洗衣机进水时 与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气 通过压力传感器感知管中的空气压力 从而控制进水量 设温度不变 洗衣缸内水位升高 则细管中被封闭的空气 答案 1 2 3 4 解析 图2 解析由题图可知空气被封闭在细管内 水面升高时 气体压强就