2026届高考物理一轮复习课教学设计：气体实验定律

高三一轮复习选择性必修第三册热学部分《气体实验定律》教学设计教材分析热学部分《气体实验定律》是人教版高中物理选择性必修第三册第二章的内容。本章从描述气体的状态的三个重要状态参量和气体状态变化导入，通过建立理想气体模型，探究一定质量的气体在经历等温，等压以及等容变化过程中所遵循的三个重要气体实验定律即玻意耳-马略特定律，盖-吕萨克定律，查理定律等内容，表达式和图像的含义，并作出微观解释。进一步研究并得到一定质量的理想气体的三个状态参量都发生变化时，三者间满足的规律，即理想气体状态方程。本章内容重要，与生活实际联系紧密，对应的习题形式多样，灵活多变，经常与热力学第一定律以及图像想结合出题，是高考的必考知识点，也是重点和热点内容，突出体现对学科素养中科学思维的考查。学情分析高三学生在之前的学习基础上已初步掌握热现象，热运动，以及热力学系统等基本概念，掌握了描述气体状态的三个重要参量，学习了分子动理论和统计物理方法，能从微观角度和宏观角度深化对热现象的认识。已学习三个气体实验定律和理想气体方程，认识理想气体这一理想化模型，能运用气体定律分析解决实际问题。但部分学生掌握的不够深刻和牢固，因而无法灵活应用。有些学生停留于浅表认识，不能理解定律的深刻内涵，在教学过程中应强调学生对定律的理解。三、学习目标1、掌握三个实验定律的内容，公式，图像及微观解释。2、掌握理想气体状态方程。3、通过生活实例，课本习题和高考真题的分析与讨论，使学生掌握利用气体实验定律和理想气体状态方程解决热力学问题的思路和方法。4、培养学生在科学思维中构建物理模型的意识和能力。认识气体实验定律在社会生活中的重要应用。重点、难点重点：掌握气体实验定律和理想气体状态方程难点：应用气体实验定律解决实际问题。教学方法问题导学，讲授法，小组交流，多媒体辅助学法指导学思结合法，合作探究法，学练结合法课型高三复习课课时一课时教学过程情境导入，复习回顾老师：同学们，生活中有这样两个现象，想请大家共同分析。第一，蒸锅上的热锅盖取下后扣在厨房平整的台面上，过一会再想拿起，发现锅盖好像被牢牢的粘在台面上，任凭怎么用力拔都无济于事。第二，瓶口密封的口服液，插上吸管吸里面的药液，发现吸起来越来越费劲了。请大家讨论，并尝试用我们学习过的热学知识来分析出现上述现象的原因。学生：学生经过独立思考与小组讨论，得出结论：锅盖与台面间有热的气体，可以假设气体质量不变，而随着时间的推移，气体的温度会降低，根据查理定律所描述的一定质量气体，在体积不变的情况下，压强与热力学温度成正比的规律，得出锅盖下所包含的气体的压强减小，内外有压力差，我们需要很大的力才能从台面上揭开锅盖。瓶中药液上方封闭了一定质量的气体，假设在喝药过程中气体经历等温变化，根据玻意耳定律所描述的一定质量气体，在温度不变的情况下，压强与体积成反比的规律，得也瓶中气体体积变大，压强变小，用吸管吸药变得更加困难。老师：大家能过通过所学习的气体实验定律分析实际中的问题，做到理论联系实际，学有所用，非常棒。我们发现生活中和工业中的诸多问题都与热现象有关。在高考中，热学部分的计算题也多以气体实验定律的形式来考查。今天我们一起来复习这一章。现在我们请同学在黑板上板书下三个气体实验定律和理想气体状态方程，其它同学请认真书写在练习本上。合作互助，学习探究老师：让我们一起应用复习的知识解决具体问题。问题一，用打气筒给一个自行车内胎打气，设每按一次打气筒，可打入压强为1.0×105Par的空气125cm3，这个自行车内胎的容积是2.0L，假设胎内原来没有空气，那么按了20次后，胎内空气的压强是多大？设打气过程中温度不变。学生回答：已知，一定质量的气体经历等温变化，得：变式一，打气筒体积为V1，内有压强为P1的气体，筒内上方活塞固定，自行车内胎容积为V2,假设胎内原来没有空气，连接打气筒与自行车内胎，最终自行车内胎空气压强为多大？设该过程中温度不变。甲容器体积为V1，内有压强为P1的气体，乙容器体积为V2,假设其内部原来没有空气，连接两容器，最终两容器内气体压强为多大？变式二，如图所示是农村中常用来喷洒农药的小型压缩喷雾器。其贮液筒A的容积为7.5L，现装入6升的药液。关闭阀门K，用打气筒B每次打入1.0105Pa的空气300cm3。设下列过程中温度都保持不变。要使药液上方气体的压强为4105Pa，就按压几次打气筒？变式三，一容器体积为V1，内有压强为P1的气体，另一容器体积为V2,内部有压强为的同种气体，连接两容器，最终两容器内气体压强为多大？设该过程中温度不变。变式四：甲容器体积为V1，内有压强为P1的气体，乙容器体积为V2,假设其内部原来没有空气，连接两容器，最终两容器内气体压强为多大？设该过程中温度不变。现在甲容器中气体的质量与原来甲容器中气体质量之比？变式五：甲容器体积为V1，内有压强为P1的气体，乙容器体积为V2,内部有压强为的同种气体，连接两容器，最终两容器内气体压强为多大？设该过程中温度不变。现在甲容器中气体的质量与原来甲容器中气体质量之比？真题训练：甲、乙两个储气罐储存有同种气体（可视为理想气体）。甲罐的容积为V，罐中气体的压强为p；乙罐的容积为2V，罐中气体的压强为。现通过连接两罐的细管把甲罐中的部分气体调配到乙罐中去，两罐中气体温度相同且在调配过程中保持不变，调配后两罐中气体的压强相等。求调配后（i）两罐中气体的压强；（ii）甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比。问题二，为了估测湖的深度，将一根试管开口向下缓缓压至湖底，测得进入管中的水的高度为管长的3/4，湖底水温为4，湖面水温为10，大气压强为76cmHg,则湖水深为多少？变式一，将一根试管开口向下从湖面缓缓压至湖底，设湖深为H，试管长度为h，水的密度为ρ，重力加速度大小为g，大气压强为p0，Hh，忽略温度的变化和水密度随深度的变化，求进入圆筒内水的高度l。变式二，接变式一，若要给试管中压入气体，将水排出，则压入空气在p0时的体积是多少？真题训练：潜水钟是一种水下救生设备，它是一个底部开口、上部封闭的容器，外形与钟相似。潜水钟在水下时其内部上方空间里存有空气，以满足潜水员水下避险的需要。为计算方便，将潜水钟简化为截面积为S、高度为h、开口向下的圆筒；工作母船将潜水钟由水面上方开口向下吊放至深度为H的水下，如图所示。已知水的密度为ρ，重力加速度大小为g，大气压强为p0，Hh，忽略温度的变化和水密度随深度的变化。（i）求进入圆筒内水的高度l；（ⅱ）保持H不变，压入空气使筒内的水全部排出，求压入的空气在其压强为p0时的体积。卷三（2）（10分）如图，两侧粗细均匀、横截面积相等、高度均为H=18cm的U型管，左管上端封闭，右管上端开口。右管中有高h0=4cm的水银柱，水银柱上表面离管口的距离l=12cm。管底水平段的体积可忽略。环境温度为T1=283K。大气压强P0=76cmHg。（i）现从右侧端口缓慢注入水银（与原水银柱之间无气隙），恰好使水银柱下端到达右管底部。此时水银柱的高度为多少?（ii）再将左管中密封气体缓慢加热，使水银柱上表面恰与右管口平齐，此时密封气体的温度为多少?卷二（2）（10分）潜水钟是一种水下救生设备，它是一个底部开口、上部封闭的容器，外形与钟相似。潜水钟在水下时其内部上方空间里存有空气，以满足潜水员水下避险的需要。为计算方便，将潜水钟简化为截面积为S、高度为h、开口向下的圆筒；工作母船将潜水钟由水面上方开口向下吊放至深度为H的水下，如图所示。已知水的密度为ρ，重力加速度大小为g，大气压强为p0，Hh，忽略温度的变化和水密度随深度的变化。（i）求进入圆筒内水的高度l；（ⅱ）保持H不变，压入空气使筒内的水全部排出，求压入的空气在其压强为p0时的体积。卷三（2）（10分）甲、乙两个储气罐储存有同种气体（可视为理想气体）。甲罐的容积为V，罐中气体的压强为p；乙罐的容积为2V，罐中气体的压强为。现通过连接两罐的细管把甲罐中的部分气体调配到乙罐中去，两罐中气体温度相同且在调配过程中保持不变，调配后两罐中气体的压强相等。求调配后（i）两罐中气体的压强；（ii）甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比。（2）解：（i）设密封气体初始体积为V1，压强为p1，左、右管的截面积均为S，密封气体先经等温压缩过程体积变为V2，压强变为p2，由玻意耳定律有p1V1=p2V2 ①设注入水银后水银柱高度为h，水银的密度为ρ，按题设条件有p1=p0+ρgh0 ②p2=p0+ρgh ③V1=（2H–l–h0）S，V2=HS ④联立①②③④式并代入题给数据得h=12.9cm ⑤（ii）密封气体再经等压膨胀过程体积变为V3，温度变为T2，由盖—吕萨克定律有 ⑥按题设条件有V3=（2H–h）S ⑦联立④⑤⑥⑦式并代入题给数据得T2=363K ⑧（2）解：（i）设潜水钟在水面上方时和放入水下后筒内气体的体积分别为V0和V1，放入水下后筒内气体的压强为p1，由玻意耳定律和题给条件有p1V1=p0V0 ①V0=hS ②V1=（h–l）S ③p1=p0+ρg（H–l） ④联立以上各式并考虑到Hh>l，解得 ⑤（ⅱ）设水全部排出后筒内气体的压强为p2；此时筒内气体的体积为V0，这些气体在其压强为p0时的体积为V3，由玻意耳定律有p2V0=p0V3 ⑥其中p2=p0+ρgH ⑦设需压入筒内的气体体积为V，依题意V=V3–V0 ⑧联立②⑥⑦⑧式得 ⑨（2）解：（i）假设乙罐中的气体被压缩到压强为p，其体积变为V1，由玻意耳定律有①现两罐气体压强均为p，总体积为(V+V1)。设调配后两罐中气体的压强为p′，由