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1、第八章 气体,8.1气体的等温变化,教学目标,1知识要求： （1）知道什么是等温变化；（2）知道玻意耳定律是实验定律；掌握玻意耳定律的内容和公式；知道定律的适用条件。（3）理解气体等温变化的 p-V 图象的物理意义（4）知道用分子动理论对玻意耳定律的定性解释； （5）会用玻意耳定律计算有关的问题。 2能力要求： 通过对演示实验的研究，培养学生的观察、分析能力和从实验得出物理规律的能力。 3方法要求： 当需要研究两个以上物理量间的关系时，先保持某个或某几个物理量不变，从最简单的情况开始研究，得出某些规律，然后再进一步研究所涉及的各个物理量间的关系。,二、重点、难点分析 1重点是通过实验使学生知道
2、并掌握一定质量的气体在等温变化时压强与体积的关系，理解 p-V 图象的物理意义，知道玻意耳定律的适用条件。 2学生往往由于“状态”和“过程”分不清，造成抓不住头绪，不同过程间混淆不清的毛病，这是难点。在目前这个阶段，有相当多学生尚不能正确确定密闭气体的压强。 三、教具 1定性演示一定质量的气体在温度保持不变时压强与体积的关系。橡皮膜（或气球皮）、直径为5cm左右两端开口的透明塑料筒（长约25cm左右）、与筒径匹配的自制活塞、20cm6cm薄木板一块。 2较精确地演示一定质量的气体在温度保持不变时压强与体积的关系实验仪器。,1、温度,2、体积,3、压强,热力学温度T ：开尔文 T = t 273
3、 K,体积 V 单位：有L、mL等,压强 p 单位：Pa（帕斯卡）,气体的状态参量,复习,问题,引入,一定质量的气体，它的温度、体积和压强三个量之间变化是相互对应的。我们如何确定三个量之间的关系呢？,方法研究,引入,在物理学中，当需要研究三个物理量之间的关系时，往往采用“保持一个量不变，研究其它两个量之间的关系，然后综合起来得出所要研究的几个量之间的关系”，, 控制变量的方法,问题,引入,我们在以前的学习中，也曾经采用过“控制变量的方法”来研究三个变量之间的关系： 1、牛顿第二定律（、F、m）； 2、,引言,引入,今天，我们便来研究气体的三个状态参量T、V、p之间的关系。 首先，我们来研究：当
4、温度（ T ）保持不变时，体积（ V ）和压强（ p ）之间的关系。,授课,气体的等温变化,1、等温变化： 气体在温度不变的状态下，发生的变化叫做等温变化。,2、实验研究,实验,2、实验研究,（1）实验目的： 在温度保持不变时，研究一定质量气体的压强和体积的关系,（2）实验装置1 实验装置2,（3）实验数据的测量及分析,演示实验(看课本）,实验,（1）研究的是哪一部分气体?,（2）怎样保证 T 不变?,（4）如何测 V ?,（3）如何改变 p ?,根据高度差,实验数据的处理,实验,V,1,2,3,0,1,2,3,4,实验,1/V,1,2,3,0,0.2,0.4,0.6,0.8,实验,在温度不变
5、时，压强p和体积V成反比。,结论,实验结论,2、公式表述：pV=常数 或p1V1=p2V2,3、图像表述：,1、文字表述：一定质量某种气体，在温度不变的情况下，压强p与体积V成反比。,需要注意的问题,研究对象:一定质量的气体 适用条件:温度保持不变化 适用范围：温度不太低，压强不太大,说明,结论:t3t2t1,例题 一个足球的体积是2.5L。用打气筒给这个足球打气，每一次都把体积为125mL,压强与大气压相同的气体打进球 内。如果在打气前足球已经是球形并且里面的压强与大气压相同，打了20次后，足球内部空气的压强是大气压的多少倍？你在得出结论时考虑到了什么前提？实际打气时能满足你的前提吗？,8.
6、2气体的等容变化 和等压变化,教学目标,1知识要求： （1）知道什么是气体的等容变化过程； （2）掌握查理定律的内容、数学表达式；理解p-t图象的物理意义； （3）知道查理定律的适用条件； （4）会用分子动理论解释查理定律。 2能力要求： 通过演示实验，培养学生的观察能力、分析能力和实验研究能力。 3方法要求： 培养学生运用数学方法解决物理问题的能力由图象总结出查理定律。,重点、难点分析 1查理定律的内容、数学表达式、图象及适用条件是重点。 2气体压强和摄氏温度不成正比，压强增量和摄氏温度成正比；气体原来的压强、气体在零摄氏度的压强，这些内容易混淆。 教具 1引入新课的演示实验 带有橡皮塞的滴
7、液瓶、加热装置。 2演示一定质量的气体保持体积不变时，压强与温度的关系 查理定律演示器、水银气压计、搅棒、食盐和适量碎冰、温度计、保温套、容器。,一、等容过程,1等容过程：气体在体积不变的情况下发生的状态变化过程叫做等容过程 2一定质量气体的等容变化,3查理定律：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强p与热力学温度T成正比（ p T ） ,可写成 或,（1）查理定律是实验定律，由法国科学家查理通过实验发现的 （2）适用条件：气体质量一定，体积不变,（3）在p/T=C中的C与气体的种类、质量、体积有关 注意：p与热力学温度T成正比，不与摄氏温度成正比，但压强的变化p与摄氏温度t的变化成正比
8、 （4）一定质量的气体在等容时，升高（或降低）相同的温度，所增加（或减小）的压强是相同的 （5）解题时前后两状态压强的单位要统一,4等容线 （l）等容线：一定质量的某种气体在等容变化过程中，压强p跟热力学温度T的正比关系pT在直角坐标系中的图象叫做等容线 （2）一定质量气体的等容线pT图象，其延长线经过坐标原点，斜率反映体积大小，如图所示,（3）一定质量气体的等容线的物理意义 图线上每一个点表示气体一个确定的状态，同一根等容线上各状态的体积相同 不同体积下的等容线，斜率越大，体积越小（同一温度下，压强大的体积小）如图所示，V2V1,应用,汽车、拖拉机里的内燃机，就是利用气体温度急剧升高后压强增
9、大的原理，推动气缸内的活塞做功 打足了气的车胎在阳光下曝晒会胀破 水瓶塞子会迸出来,二、等压过程,1等压过程：气体在压强不变的情况下发生的状态变化过程叫做等压过程 2一定质量气体的等压变化,3盖吕萨克定律：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，体积V与热力学温度成正比（ V T ）.,可写成 或,（1）盖吕萨克定律是实验定律，由法国科学家盖吕萨克通过实验发现的 （2）适用条件：气体质量一定，压强不变,（3）在 V/=C 中的C与气体的种类、质量、压强有关 注意： V正比于T而不正比于t，但 Vt （4）一定质量的气体发生等压变化时，升高（或降低）相同的温度，增加（或减小）的体积是相同的 （5
10、）解题时前后两状态的体积单位要统一,4等压线 （1）等压线：一定质量的某种气体在等压变化过程中，体积V与热力学温度T的正比关系在VT直角坐标系中的图象叫做等压线 （2）一定质量气体的等压线的VT图象，其延长线经过坐标原点，斜率反映压强大小，如图所示,（3）一定质量气体的等压线的物理意义 图线上每一个点表示气体一个确定的状态，同一根等压线上各状态的压强相同 不同压强下的等压线，斜率越大，压强越小（同一温度下，体积大的压强小）如图所示21 ,小结：,一定质量的气体在等容变化时，遵守查理定律 一定质量的气体在等压变化时，遵守盖吕萨克定律,可写成 或,可写成 或,例题1 某种气体在状态时压强2105P
11、a,体积为1m3,温度为200K,(1)它在等温过程中由状态A变为状态B,状态B 的体积为2m3,求状态B 的压强.(2)随后,又由状态B 在等容过程中变为状态C ,状态C 的温度为300K,求状态C 的压强.,解(1)气体由状态A 变为状态B 的过程遵从玻意耳定律. 由pAVA= PBVB, PB=105Pa (2)气体由状态B变为状态C的过程遵从查理定律. 由 pc=1.5105Pa,8.3理想气体的 状态方程,教学目标,知识与能力 1知识要求： （1）初步理解“理想气体”的概念。 （2）掌握运用玻意耳定律和查理定律推导理想气体状态方程的过程，熟记理想气体状态方程的数学表达式，并能正确运用
12、理想气体状态方程解答有关简单问题。 （3）熟记盖吕萨克定律及数学表达式，并能正确用它来解答气体等压变化的有关问题。 2通过推导理想气体状态方程及由理想气体状态方程推导盖吕萨克定律的过程，培养学生严密的逻辑思维能力。 3通过用实验验证盖吕萨克定律的教学过程，使学生学会用实验来验证成正比关系的物理定律的一种方法，并对学生进行“实践是检验真理唯一的标准”的教育。,重点、难点分析 1理想气体的状态方程是本节课的重点，因为它不仅是本节课的核心内容，还是中学阶段解答气体问题所遵循的最重要的规律之一。 2对“理想气体”这一概念的理解是本节课的一个难点，因为这一概念对中学生来讲十分抽象，而且在本节只能从宏观现
13、象对“理想气体”给出初步概念定义，只有到后两节从微观的气体分子动理论方面才能对“理想气体”给予进一步的论述。另外在推导气体状态方程的过程中用状态参量来表示气体状态的变化也很抽象，学生理解上也有一定难度。 教具 1气体定律实验器、烧杯、温度计等。,一.理想气体,假设这样一种气体，它在任何温度和任何压强下都能严格地遵循气体实验定律,我们把这样的气体叫做“理想气体”。,理想气体具有以下特点:,1.气体分子是一种没有内部结构,不占有体积的刚性质点.,2.气体分子在运动过程中,除碰撞的瞬间外,分子之间以及分子和器壁之间都无相互作用力.,3.分子之间和分子与器壁之间的碰撞,都是完全弹性碰撞.除碰撞以外,分
14、子的运动是匀速直线运动,各个方向的运动机会均等.,理想气体是不存在的.,在常温常压下,大多数实际气体,尤其是那些不易液化的气体都可以近似地看成理想气体.,在温度不低于负几十摄氏度,压强不超过大气压的几倍时,很多气体都可当成理想气体来处理.,理想气体的内能仅由温度和分子总数决定 ,与气体的体积无关.,二.推导理想气体状态方程,对于一定质量的理想气体的状态可用三个状态参量p、V、T来描述，且知道这三个状态参量中只有一个变而另外两个参量保持不变的情况是不会发生的。换句话说：若其中任意两个参量确定之后，第三个参量一定有唯一确定的值。它们共同表征一定质量理想气体的唯一确定的一个状态。,假定一定质量的理想
15、气体在开始状态时各状态参量为（p1，V1，T1），经过某变化过程，到末状态时各状态参量变为（p2，V2，T2），这中间的变化过程可以是各种各样的.,假设有两种过程：,第一种：从（p1，V1，T1）先等温并使其体积变为V2，压强随之变为pc，此中间状态为（pc，V2，T1）再等容并使其温度变为T2，则其压强一定变为p2，则末状态（p2，V2，T2）。,第二种：从（p1；V1，T1）先等容并使其温度变为T2，则压强随之变为pc，此中间状态为（pc，V1，T2），再等温并使其体积变为V2，则压强也一定变为p2，也到末状态（p2，V2，T2）。,根据玻意耳定律和查理定律，分别按两种过程，自己推导理想气
16、体状态过程。（即要求找出p1、V1、T1与p2、V2、T2间的等量关系。）,三.理想气体的状态方程,一定质量的理想气体的压强、体积的乘积与热力学温度的比值是一个常数。,使用条件:,一定质量的某种理想气体.,恒量由两个因素决定:,1.理想气体的质量.,2.理想气体的种类.,气体的物质的量决定,不同种类的理想气体,具有相同的状态,同时具有相同的物质的量,这个恒量就相同.,例题一:见课本P.29,例题 二: 一水银气压计中混进了空气，因而在27，外界大气压为758毫米汞柱时，这个水银气压计的读数为738毫米汞柱，此时管中水银面距管顶80毫米，当温度降至-3时，这个气压计的读数为743毫米汞柱，求此时
