高中物理第4章气体第1节气体实验定律教学案鲁科选修3-3

第4章气体第1节气体实验定律思维激活1.如图4-1—1所示,一种测温装置，玻璃泡A封有一定质量的空气,与A相连的B管插在水银槽中，制作时，先给球形容器微微加热，跑出一些空气，插入水银槽中时，水银能上升到管内某一高度,此时，管内外液面高度差h与温度成线性函数关系,然后，在细管上标上刻度就得到了一个温度计。

你可以制作一支这样的温度计。

（B管中的气体体积与A泡的体积相比可忽略)你知道其中的道理吗？图4—1-12。

医生给病人输液用的普通输液器如图4—1-2所示.在输液时，A 管与空气相连，B管下面连接一小容器C，然后用皮管连接到注射器，溶液沿皮管下流，到容器C中被隔断（C中有少量的空气），并以液滴的形式下滴，经皮管和注射器进入人体。

试分析：图4-1—2（1）A管的作用；（2)容器C的作用.提示:1。

对一定质量的气体,在体积不变的情况下，当温度升高时，气体的压强会增大，当温度降低时，压强会减小.在这个温度计里，由于“B管中的体积与A泡中的体积相比可忽略"，因此认为气体的体积不变。

然后,利用温度与压强的函数关系，就可读出温度了。

2.（1）当输液瓶中的液体往下流时，瓶上部的气体的体积增大,压强将减小,这样，液体下流的速度就会减慢，甚至于不会往下流.现在A 管与外界大气相连，使得瓶口的压强始终为大气压，当上部气体的压强减小时，气体从A管中自动吸入，保持了上部气体的压强基本不变,也就保持了液体以一定的速度持续下流，这就是A管的作用。

(2)液体在皮管内连续流动，它的速度是很难观察的，而液滴下滴的快慢是很容易观察的，因此，小容器C的作用主要是用来观察输液的快慢.医生开始输液时，总是先观察C中的液滴的快慢，并通过适当的调节控制输液的速度.自主整理1.玻意耳定律（1)内容:一定质量的气体，在____________不变的情况下，它的压强跟体积成反比。

1（或____________)。

（2）公式：p∝V（3)气体的等温变化图象（p-V图象）①作法：以横轴表示体积，纵轴表示____________，根据实际数据取单位，定标度，描出表示气体状态的若干个点，用平滑线连接各点便得p—V图象.如图4—1—3所示.图4-1—3②特点：a 。

【课题】第4章第1节气体实验定律一、教材分析1、教材地位“气体实验定律”是山东科学技术出版社（鲁科版）高中物理选修3-3第4章第1节的内容，气体的实验定律是学习本章其他知识的基础。

课程标准只要求通过实验了解气体实验定律，因此，教学的重点是引导学生通过实验研究，归纳总结出3个实验定律，要求学生能够独立地进行实验探究。

同时，在实验的过程中体验猜想、控制变量和运用图象处理物理问题的方法，在“知识与技能”方面则要求不高，只要求学生知道气体实验定律的内容，能够定性解释一些相关现象气体的实验定律与气体的压强、温度和体积有关。

2、教学目标设计对探究实验的教学，要特别重视在教师的引导下学生的自主探究重视实验过程，培养学生设计实验、独立进行实验、收集处理实验数据的能力。

为了以学生的发展为本，面向全体，全面发展提高科学素养为指导思想，并结合教学大纲、新课程标准的要求，我制定如下核心二、教法分析学生通过前面知识的学习已经对气体分子的运动和压强的产生有了一定的认识，形成了一定的认知结构，并初步学会了计算压强的方法，为本节课的学习奠定了基础。

因此，我将本节的教学分为三个主要环节。

第一环节：通过问题引领和观看相应视频引入教学。

第二环节：通过学生动脑动手参与探究体会物理规律的形成的过程。

第三环节：学以致用对知识进行巩固，在拓展提升中发展学习的能力。

三、学法指导基于学生学情考虑，我采用课堂学案和课后分类作业相结合的方法，对学习的知识加以理解和应用。

主要目的在于：1、让学生在理论和实验探究中初步感知知识的形成过程；2、让学生在合作中体验探究的过程和方法；3、在训练中提升学生知识的应用。

四、完整教案设计《气体实验定律》学案一、教学目标1、知道描述气体状态变化的状态参量。

2、知道气体实验定律的实验装置和实验过程，掌握气体实验定律的内容与公式表达。

3、知道实验定律的成立条件。

二、教学重点实验定律的探究、内容和公式应用三、教学难点应用实验定律处理实际问题四、新课教学实验探究:1．玻意耳定律（等温变化）(1)实验数据记录：(2)图像法处理数据(3)内容:(4)公式2.查理定律（等容变化） (1)内容:(2)公式3.盖·吕萨克定律（等压变化） (1)内容:(2)公式 五、典型例题：【例1】如图，气泡在湖面下深h 处的压强为2P 、体积为V,当它缓慢上升到湖面时，它的压强为P,体积为多少？（假设水的温度保持不变）【例2】如图所示，水平放置的汽缸内壁光滑，活塞厚度不计，在A 、B 两处设有限制装置，使活塞只能在A 、B 之间运动，A 左面汽缸的容积为V ，A 、B 之间的容积为0.1V 。

课题：气体实验定律〔第一课时〕一、教学内容分析1、课程标准要求：通过实验，了解气体实验定律，知道理想气体模型。

用分子动理论和统计观点解释气体压强和体积的等温变化关系。

2、教材分析：本节课的内容为司南版?物理?选修3-3第四章第一节气体实验定律的第一课时，是在学习了分子动理论之后，进一步通过实验探究在等温变化过程中，气体的体积、压强与温度三个状态参量之间的关系，并要求学生能根据所学过的分子动理论的相关知识解释气体实验定律。

二、教学目标〔一〕知识与技能知道什么是气体的等温变化过程；掌握玻意耳定律的内容、数学表达式；理解P-V图像的物理意义；知道玻意耳定律的适用条件；会应用分子动理论解释玻意耳定律。

〔二〕过程与方法通过演示实验，培养学生的观察能力、分析能力和实验研究能力；培养学生运用数学方法解决物理问题的能力——由图像总结出玻意耳定律〔三〕情感、态度与价值观感受现代科技在物理学研究中的重要作用，激发对科学、科技的求知欲。

三、教学重点玻意耳定律的内容、数学表达式、图像及使用条件。

四、教学难点应用玻意耳定律解决实际问题。

五、教学方法讲授法、讨论法、演示法、练习法六、教学媒体多媒体课件、气体实验定律演示器、乒乓球、烧杯、矿泉水瓶、气球〔两个〕、学案七、教学板书第四章第一节气体实验定律一、气体状态参量二、玻意耳定律1.内容：一定质量的气体，在温度保持不变得条件下，压强与体积成反比。

以上两幅图是在温度相等的情况下描绘出来的，物理学中把它们称为等温P-V图和等温P-1/V图。

2.研究对象：一定质量的气体3.适用条件：〔1〕压强不太大(与大气压相比)，温度不太低〔与室温相比〕〔2〕被研究的气体质量不变，温度不变4.表达式：PCV=或1212P PV V=八、教学进程3.观察实验视频演示实验4.数据处理（1）从这些数据中你能得到什么结果？（2）引导学生通过作图法研究定理关系。

（3）通过图像发现规律（4）能否根据图像得到成反比的规律，如何证明P与V成反比？（5）以1V为横坐标，压强P为纵坐标进行描点作图5.结论：一定质量的气体，在温度不变得情况下，压强于体积成反比。

第1节气体实验定律一、教学目标了解气体实验定律的实验条件、过程，学会研究物理问题的重要方法——控制变量（单因素）法，明确气体实验定律表达式中各个字母的含意，引导学生抓住三个实验定律的共性，使复习能够事半功倍．二、教学重点、难点分析1．一定质量的某种理想气体的状态参量p、V、T确定后，气体的状态便确定了，在这里主要是气体压强的分析和计算是重点问题，在气体实验定律及运用气态方程的解题过程中，多数的难点问题也是压强的确定．所以要求学生结合本专题的例题和同步练习，分析总结出一般性的解题方法和思路，使学生明确：压强的分析和计算，其实质仍是力学问题，还是需要运用隔离法，进行受力分析，利用力学规律（如平衡）列方程求解．三、教学过程设计教师活动（一）气体的实验定律提问：（1）气体的三个实验定律成立的条件是什么？（2）主要的实验思想是什么？很好，我们要会用文字、公式、图线三种方式表述出气体实验定律，更要注意定律成立的条件．（1）一定质量的气体，压强不太大，温度不太高时．（2）控制变量的方法．对一定质量的某种气体，其状态由p、V、T三个参量来决定，如果控制T不变，研究p-V间的关系，即得到波意耳定律；如果控制V不变，研究p-T间的关系，即得到查理定律；如果控制p不变，研究V-T间的关系，即得到盖·吕萨克定律．1．等温过程——波意耳定律（1）内容：（2）表达式：p1V1=p2V2（3）图象波意耳定律的内容是：一定质量的某种气体，在温度不变时，压强和体积的乘积是恒量．讨论：上面的p-V图中，A、B表示一定质量的某种气体的两条等温线，则T A＜T B（填＞、=、＜），试说明理由．说明原因的过程中，学生讨论后渐趋明朗．有学生回答：从分子动理论的角度来说，气体的压强是大量气体分子频繁碰撞器壁的结果，单位体积内的分子数越多、分子运动的平均速率越大，压强就越大．在p-V图象的两条等温线上，取体积相同的两点C、D，因为是一定质量的气体，所以单位体积内的分子数相同；又从图象上可知，p C＜P D，所以T D＞T C，则T B ＞T A．小结：一定质量的某种气体的p-V图象上的等温线越向右上方，温度越高，即pV的乘积越大．[例]1m长的粗细均匀的直玻璃管一端封闭，把它开口向下竖直插入水中，管的一半露在水面外，大气压为76cmHg，求水进入管中的高度．引导学生讨论：（1）此过程可视为等温过程，应用波意耳定律，那么如何确定一定质量的气体呢？（2）研究对象的初末态如何确定？（3）管插入水中一半时，管内水面的高度应是图2-1-5中a、b、c的哪个位置？为什么．解答：设玻璃管的横截面积为S．初态：玻璃管口和水面接触但还没有插入之时，此后管内气体为一定质量的气体．p1=p0，V1=1S．末态：管插入水中一半时，如图2-1-5所示，位置c是合理的．因为管插入水中，温度一定，气体体积减小，压强增大，只有p c＞p0，所以c位置合理．设进入管内的水柱的高度是x，则p2=p0+ρg（0.5-x），V2=（1-x）S，根据波意耳定律：p1V1=p2V2，所以p0×1S=[p0+ρg（0.5-x）]×（1-x）S，得x=0.05m[例]一根长度为1m，一端封闭的内径均匀的细直玻璃管，管内用20cm长的水银柱封住一部分空气．当管口向上竖直放置时，被封住的空气柱长49cm．问缓慢将玻璃旋转，当管口向下倒置时，被封住的空气柱长度是多少？假设p0=76cmHg，气体温度不变．对例题5大多数学生做出如下解答：p1=p0+h=76+20=96（cmHg）V1=49Sp2=p0-h=76-20=56（cmHg）V2=HSp1V1=p2V2所以H=84（cm）解答到此，有部分同学意识到此时空气柱加水银柱的长度H+h=84+20=104（cm）已大于玻璃管的长度1m了，说明水银早已经溢出！所以，管倒置后，p2=p0-h′V2=HS，H+h′=L所以h=18.5（cm），H=81.5（cm）[例]内径均匀的U形管中装入水银，两管中水银面与管口的距离均为l=10cm，大气压强p0=75.8cmHg时，将右管口密封，如图2-1-6所示，然后从左侧管口处将一活塞缓慢向下推入管中，直到左右两侧水银面高度差h=6cm时为止．求活塞在管内移动的距离．提问：（1）缓慢向下推是什么意思？（2）本题中有左右两部分定质量的气体，能分别写出它们初、末态的状态参量吗？（3）两部分气体间有什么联系？画出示意图．解答：缓慢压缩的含意是整个过程中系统保持温度不变，且水银柱处于平衡态．设管的横截面积为S，则：左管气体：初态：pA0=p0，V A0=lS=10S末态：pA=？，V A=？右管气体：初态；pB0=p0，VB0=lS=10S末态：pB=？，VB=？画出变化前后的示意图，如图2-1-7所示：一般认为液体不易压缩，U形管中，左管液面下降△l，右管液面必上升△l，则两管液面的高度差为2△l，在本题中2△l=h．从上面的示意图中可知：pA=pB+h，V A=（l-x+h/2）SVB=（l-h/2）分别对左右管内的气体应用玻马定律，代入数据，得：x=6.4cm2．等容过程——查理定律（1）内容：提问：法国科学家查理通过实验研究，发现的定律的表述内容是什么？把查理定律“外推”到零压强而引入热力学温标后，查理定律的表述内容又是什么？内容：一定质量的气体，在体积不变的情况下，温度每升高（或降低）1℃，增加（或减少）的压强等于它0℃时压强的1/273．一定质量的气体，在体积不变的情况下，它的压强和热力学温标成正比．3．等压变化——盖·吕萨克定律（1）内容：（2）表达式：内容：一定质量的气体，在压强不变的情况下，它的体积和热力学温标成正比．数学表达式是：1212V VT T[例]一个质量不计的活塞将一定量的理想气体封闭在上端开口的直立筒形气缸内，活塞上堆放着铁砂，如图2-1-8所示．最初活塞搁置在气缸内壁的卡环上，气柱的高度H0，压强等于大气压强p0．现对气体缓慢加热，当气体温度升高了△T=60K时，活塞（及铁砂）开始离开卡环而上升．继续加热，直到气柱高度H1=1.5H0．此后在维持温度不变的条件下逐渐取走铁砂，直到铁砂被全部取走时，气柱高度变为H2=1.8H0．求此时气体的温度（不计气缸和活塞间的摩擦）．分析：以封闭在气缸内的一定质量的理想气体为研究对象，（1）从最初活塞搁置在气缸内壁的卡环上，到当气体温度升高了△T=60K时，活塞（及铁砂）开始离开卡环这一过程气体的哪个状态参量没有发生变化？（2）从当气体温度升高了△T=60K时，活塞（及铁砂）开始离开卡环而上升，直到气柱高度H1=1.5H0．这一过程气体的哪个状态参量没有发生变化？（3）此后的过程气体的哪个状态参量没有发生变化？回答完上面的三个问题后，相信同学们能够自己解答出此题了．学生回答提问：（1）体积不变，所以此过程为等容变化．（2）压强不变，所以此过程为等压变化．（3）温度不变，所以此过程为等温变化．学生的两种解法：解法一：以封闭在气缸内的一定质量的理想气体为研究对象，设最初活塞搁置在气缸内壁的卡环上时，气体的温度为T0，气体的压强为p0，体积为V0=H0S ，则活塞（及铁砂）开始离开卡环时的温度T1=T0+△T ，气体的压强为p1，体积为V1，因为等容变化，V1=V0，根据查理定律，1100p T p T =,1000p T T p T +∆= (1) 设气柱高度为H1时，气体温度为T2，体积为V2=H1S ，压强为p2，因为是等压变化，p2=p1，根据盖·吕萨克定律， ,2211T V T V =，1100T H T T H =+∆ (2) 设气柱高度为H 2时，气体温度为T 3，体积为V 3=H 2S ，压强为p 3，因为铁砂全部取走时p 3=p 0，又因为是等温变化，T 3=T 2，根据波意耳定律，p 3V 3=p 2V 2，p 0H 0=p 1H 1 （3）由（1）、（3）两式解得：0201T T H T H +∆= (4) 1021H T T H H =∆- (5) 由（2）、（4）两式解得：2101H T T H = (6) 由（5）、（6）两式解得：1221021()H H T T H H H ==-T ∆=540K 解法二：以封闭在气缸内的一定质量的理想气体为研究对象，设最S 初活塞搁置在气缸内壁的卡环上时，气体的温度为T 0，则活塞（及铁砂）开始离开卡环时的温度为T 0+△T ，设气柱高度为H 1时，气体温度为T 1，气柱高度为H 2时，气体温度为T 2，由等压过程得0101H H T T T =+∆ (1) 由初态和末态的压强相等，得0202H H T T = (2) 由（1）、（2）两式解得：1221021()H H T T H H H ==-T ∆=540K 说明：气缸内的封闭气体先后经历了四个状态、三个过程．可以建立如下图景：利用上述图景，可以使复杂的过程清晰展现，所以分析物理图景是解题非常关键的步骤．四、教学总结:。

高中物理第4章气体第1节气体实验定律教学案鲁科版选修3_3第1课时玻意耳定律1．状态参量：物理学中研究气体的性质时，通常用气体的压强、温度和体积这三个物理量来描述气体的状态。

2．研究方法：控制一个参量不变，研究另外两个变量之间关系，这种方法叫做控制变量法。

[跟随名师·解疑难]1．温度：热力学温度的单位是开尔文，与摄氏温度的关系：T＝t＋273。

2．如何确定封闭气体的压强？(1)液体封闭气体模型：①直玻璃管中液体封闭气体的压强：设气体压强为p，大气压强为p0，液体产生的压强为ph，则图4­1­1②“U形管”中封闭气体的压强：图4­1­2(2)气缸活塞模型：设活塞质量为m，重力加速度为g，活塞面积为S，气缸质量为M，则图4­1­3③气缸在光滑水平面上图4­1­4⎩⎪⎨⎪⎧ F ＝＋F －p·S＝ma p ＝MF ＋[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手) 在标准大气压(相当于76 cm 水银柱产生的压强)下做托里拆利实验时，由于管中混有少量空气，水银柱上方有一段空气柱，如图4­1­5所示。

这时管中稀薄气体的压强相当于下列哪个高度的水银柱产生的压强( )图4­1­5A ．0B ．60 cmC ．30 cmD ．16 cm 解析：选D 气体压强p ＝p0－ph ＝76 cmHg －60 cmHg ＝16 cmHg 。

1．等温变化一定质量的气体，在温度保持不变的条件下，研究压强和体积之间的关系。

2．实验装置图4­1­63．探究过程。

第1节 气体实验定律课前预习情境导入1.物理学中研究气体的性质时，常用气体的压强、温度和体积这3个物理量来描述气体的状态.当气体的状态发生变化时，通常是这3个物理量同时发生变化.堵住打气筒的出气口往下压活塞，会感到越压越费劲，同时气筒还会发热，这说明什么问题？图4-1-1简答：这表明随着筒内空气体积的减小，压强在增大，同时温度也在升高.2.当气体的状态发生变化时，通常是压强、温度和体积这3个物理量同时发生变化.要用实验的方法同时研究这3个量之间的变化关系比较困难，我们可以采用什么样的方法进行研究？简答：采用控制变量的方法，控制其中1个量不变，研究另外2个量之间的变化关系.3.在实际问题中，气体的压强、体积、温度这3个物理量往往是同时变化的.当这3个量同时变化时，又遵循什么规律呢？ 简答：一定质量的气体状态发生变化时，压强、体积和温度变化所遵循的规律：TpV =C. 知识预览1.大量实验证明，一定质量的气体，在温度保持不变的条件下，压强与体积成________比.如果用p 表示压强，用V 表示体积，可写成________这个结论叫做玻意耳定律，也叫做玻意耳—马略特定律，是英国科学家玻意耳和法国科学家马略特先后独立通过实验发现的.2.大量实验证明，一定质量的气体，在体积保持不变的条件下，压强与________成正比.如果用p表示压强，用T表示热力学温度，可写成________这个规律叫做查理定律，是法国科学家查理通过实验发现的.式中，热力学温度T与摄氏温度t之间的关系是________，热力学温度T的单位是________，简称为开，符号为________.3.大量实验证明，一定质量的气体，在压强保持不变的条件下，体积与热力学温度成________比.如果用V表示体积，用T表示温度，可写成________这个规律叫做盖·吕萨克定律，是法国科学家盖·吕萨克通过实验发现的.上述3个气体实验定律都是在压强________、温度________的情况下总结出来的.压强很大或温度很低时，气体都已液化，甚至变成固体，气体的实验定律就不再适用了.1答案：1.反p∝V2.热力学温度p∝T T=t+273 开尔文K3.正V∝T 不太大不太低。

课堂互动三点剖析气体实验定律气体的温度（T)、压强(p)和体积（V）是描述气体状态的三个物理量（叫状态参量).对一定质量的气体来说，若这三个物理量都不发生变化，我们就说气体处于某一状态中（或气体的状态没发生变化)；若这三个参量至少有两个发生变化,我们就说气体的状态发生了变化。

在这三个参量中，不会发生两个参量不变、而第三个参量发生变化的情形.玻意耳定律反映了在气体质量和温度保持不变的条件下，气体的压强与体积的关系；查理定律反映了在气体质量和体积保持不变的条件下，气体压强与热力学温度的关系；盖·吕萨克定律反映了在气体质量和压强保持不变的条件下,气体体积与热力学温度的关系。

以上三个定律统称为气体实验定律。

气体实验定律在气体压强不太大、温度不太低的情况下适用.【例1】用密封较好的锅炖食物,如果食物炖完后没有立即打开锅盖，过一会儿,锅盖不易打开，其主要原因是（）A。

锅盖被食物粘住B。

熄火后锅外大气压强变小C.熄火后锅外大气压强变大D.锅内气体因温度降低而压强减小解析:可认为锅的容积没有发生变化，即认为锅内的气体体积没有发生变化,炖完食物后，锅内气体温度降低，由查理定律知:锅内气体的压强变小了（小于外界大气压），故锅盖不易打开。

答案：D【例2】下列关于气体的体积的说法中,不正确的是( )A。

气体的体积是指气体分子体积之总和B。

气体的体积是指气体分子所能达到的空间体积C.气体的体积也就是气体所充满的容器的容积D.一定量的气体没有一定的确定的体积,它随容器的容积的变化而变化解析：气体分子之间有较大距离，分子间作用力很小,因此气体没有确定的体积；若把气体盛放在任何容器中，它总是充满整个容器.由于气体分子与分子之间有较大距离，故气体体积不等于所有气体分子体积之和，A说法错误.根据上述分析，知B、C、D选项的说法正确。

本题答案为A.答案：A各个击破类题演练1若把给自行车充气的打气筒的出气口堵上，当向下压活塞时,就会感到气体压强增大,此时气体体积明显减小;撤去外力,气体体积增大，压强也减小了。

2.3《气体实验定律》教案一、教学目标1．物理知识要求：（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．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．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．二、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．三、教具1．引入新课的演示实验带有橡皮塞的滴液瓶、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．四、主要教学过程（一）引入新课我们先来看一个演示实验：滴液瓶中装有干燥的空气，用涂有少量润滑油的橡皮塞盖住瓶口，把瓶子放入热水中，会看到塞子飞出；把瓶子放在冰水混合物中，拔掉塞子时会比平时费力．这个实验告诉我们：一定质量的气体，保持体积不变，当温度升高时，气体的压强增大；当温度降低时，气体的压强减小．请学生举一些生活中的实例．下面我们进一步研究一定质量的气体保持体积不变，气体的压强随温度变化的规律．（二）教学过程设计1．气体的等容变化结合演示实验的分析，引导学生得出：气体在体积不变的情况下所发生的状态变化叫做等体积变化，也叫做等容变化．2．一定质量的气体在等容变化过程中，压强随温度变化的实验研究（1）实验装置——查理定律演示器请学生观察实物．请学生结合实物演示，弄明白如下问题：①研究对象在哪儿？②当A管向上运动时，B管中的水银面怎样变化？③当A管向下运动时，B管中的水银面怎样变化？④怎样保证瓶中气体的体积不变？⑤瓶中气体的压强怎样表示？（当B管中水银面比A管中水银面低时；当B管中水银面比A管中水银面高时）（2）用气压计测量大气压强p0=______mmHg（注意水银气压计的读数方法．）请两位学生读出当时的大气压强值．（3）实验条件：一定质量的气体、一定的气体体积请学生讨论：怎样保证实验条件？①烧瓶用胶塞塞好，与水银压强计B管连接处密封好．②使水银压强计的A管水银面与B管水银面一样高，并将B管水银面的位置记下来．（室温）（4）实验过程①将烧瓶置于食盐加碎冰溶化的混合物中，烧瓶要完全没入．（请学生估测发生的现象）现象：烧瓶中气体体积减小，B管中水银面上升，A管中水银面下降．气体压强减小．措施：请学生讨论此时怎样移动A管才能使B管中水银面恢复到初始的标记位置．记下此时A、B管中水银面的高度差．②将烧瓶完全置于冰水混合物中．（请学生估测发生的现象）现象：烧瓶中气体体积仍小于室温时的标记体积，B管中水银面仍高于A 管中水银面，但A、B两管中水银面高度差减少．措施：仍请学生回答此时怎样移动A管才能使B管中水银面恢复到初始的标记位置．记下此时A、B管中水银面的高度差．③将烧瓶完全置于30℃的温水中．（请学生估测发生的现象）现象：B管中水银面低于标记位置，A管中水银面高于标记位置．措施：请学生讨论应怎样移动A管，才能使B管中的水银面恢复到初始标记位置．记下此时A、B管中水银面的高度差．④将烧瓶再分别完全置于45℃的温水中，60℃、75℃的热水中，重复上述过程．请学生计算：（1）以0℃气体压强为参照，气体温度每升高1℃，增加的压强值是0℃时气体压强值的多少分之一．（2）以0℃气体压强为参照，气体温度每降低1℃，减少的压强值是0℃时气体压强值的多少分之一．（3）图象（以实际实验数据为准，此处仅为示意图）由此图象，可写出如下方程：p=p0+kt其中k为斜率所以精确的实验指出t外推=-273℃3．实验结论——查理定律1787年法国科学家查理通过实验研究，发现所有气体都遵从下述规律：一定质量的气体，在体积保持不变的情况下，温度每升高（或降低）1℃，上述内容就是查理定律．设一定质量的气体，保持体积不变的条件下，0℃的压强为p0，t℃时的压强为pt，则有上述为查理定律数学表达式．适用条件：①温度不太低；②压强不太大．微观解释：请学生自学课本．4．查理定律的应用例1一定质量的气体，保持体积不变，温度从1℃升高到5℃，压强的增量为2.0×103Pa，则（）A．它从5℃升高到10℃，压强增量为2.0×103PaB．它从15℃升高到20℃，压强增量为2.0×103PaC．它在0℃时，压强约为1.4×105Pa答案：C．五、说明1．每次改变容器内的水温，应有足够的时间使烧瓶内气体与水达到热平衡，再调整A管的高度，使B管中水银面恢复到初始标记位置．2．为不使课堂气氛松懈，可课前将全部实验过程录像，课上播放．为使学生信服，可请适当数量的学生代表参加．3．建议：要求每个学生都动手根据数据表格，建立p-t坐标系，画出图象．教师可利用投影仪展示其中较好的．。

2019-2020年高中物理《气体分子动理论》教案鲁科版选修3-3教学目标知识目标1、知道气体分子运动的特点．2、知道分子沿各个方向运动的机会均等，分子速率按一定规律分布，这种规律是一种统计规律．3、知道气体压强的微观解释以及气体实验定律的微观解释．能力目标通过用微观解释宏观，提出统计规律，渗透统计观点，以提高学生分析、综合、归纳能力．情感目标通过对气体分子定律以及气体实验定律的微观解释，尤其是统计规律的渗透，让学生体会其在科学研究中的作用．培养学生树立科学的探究精神．教学建议用微观的方法解释宏观现象，对学生来说，这是第一次接触，应从实际出发，通过模拟和举例来帮助学生理解统计规律的意义．理解气体压强的产生并解释气体的实验定律是本节的重要内容，也是提高学生分析、综合、归纳能力的有效途径．教学设计示例（一）教学总体设计1、教师应借助物理规律和课件展示，准确讲解，注意启发点拨，以学生自己讨论归纳．2、学生应积极思考、认真观察、参与讨论、总结规律、解释现象．教师通过动画模拟引入微观对宏观的解释、渗透统计思维，指导学生观察动画、分析特点，总结统计规律，解释有关现象．（二）重点·难点·疑点及解决办法1、重点：气体压强的产生和气体实验定律的微观解释．2、难点：用统计的方法分析气体分子运动的特点．3、疑点（1）气体分子运动与固体、液体分子运动有什么区别．（2）气体的压强是怎样产生的？它的大小由什么因素决定．4、解决办法用小球模拟分子碰撞器壁，联系实际，从实例出发理解气体压强的产生机理，并分析影响气体压强的因素．（三）教学过程1、气体分子运动特点（条件允许，可以播放动画进行模拟演示）在教师引导下得出结论：①气体分子间距较大②气体分子充满整个容器空间③气体分子运动频繁碰撞④气体分子向各个方向运动的机会均等分析气体分子运动特点及联系实验得出：①气体分子间距大，作用力小（可认为没有），所以气体没有一定的形态和体积（由容器决定）．②分子沿各个方向运动的机会均等．③速率分布是中间大两头小的规律．其速率分布与分子数的关系如图所示．2、气体压强的微观解释大量气体分子对器壁频繁碰撞，就对器壁产生一个持续的均匀的压强．器壁单位面积上受到的压力，就是气体的压强．例如：雨滴撞击雨伞的例子．再比如：用一小把针刺手心，当针刺的频率很高时，手心的感觉就不是痛一下，而是成为一种连续的均匀的痛感了．气体的压强与气体的密度和气体分子的平均功能有关．经过实验和理论计算得出：为气体单位体积内的分子数，E为气体分子的平均动能．3、对气体实验定律的微观解释（1）玻意耳定律（2）查理定律（3）盖·吕萨克定律4、总结、扩展（1）气体分子运动有什么特点？（2）气体的压强是怎样产生的？它的大小由什么因素决定？（3）怎样从微观的方法解释气体三实验定律？5、板书设计五、气体分子动理论1、气体分子运动特点①②③2、对气体压强的微观解释3、对气体实验定律的微观解释教学设计示例参考气体实验定律的微观解释一、教学目标1、知识目标：（1）能用气体分子动理论解释气体压强的微观意义，并能知道气体的压强、温度、体积与所对应的微观物理量间的相关联系．（2）能用气体分子动理论解释三个气体实验定律．2、能力目标：通过让学生用气体分子动理论解释有关的宏观物理现象，培养学生的微观想象能力和逻辑推理能力，并渗透“统计物理”的思维方法．3、情感目标：通过对宏观物理现象与微观粒子运动规律的分析，对学生渗透“透过现象看本质”的哲学思维方法．二、重点、难点分析1、用气体分子动理论来解释气体实验定律是本节课的重点，它是本节课的核心内容．2、气体压强的微观意义是本节课的难点，因为它需要学生对微观粒子复杂的运动状态有丰富的想象力．三、教具计算机控制的大屏幕显示仪；自制的显示气体压强微观解释的计算机软件．四、主要教学过程（一）引入新课先设问：气体分子运动的特点有哪些？答案：特点是：（1）气体间的距离较大，分子间的相互作用力十分微弱，可以认为气体分子除相互碰撞及与器壁碰撞外不受力作用，每个分子都可以在空间自由移动，一定质量的气体的分子可以充满整个容器空间．（2）分子间的碰撞频繁，这些碰撞及气体分子与器壁的碰撞都可看成是完全弹性碰撞．气体通过这种碰撞可传递能量，其中任何一个分子运动方向和速率大小都是不断变化的，这就是杂乱无章的气体分子热运动．（3）从总体上看气体分子沿各个方向运动的机会均等，因此对大量分子而言，在任一时刻向容器各个方向运动的分子数是均等的．（4）大量气体分子的速率是按一定规律分布，呈“中间多，两头少”的分布规律，且这个分布状态与温度有关，温度升高时，平均速率会增大．今天我们就是要从气体分子运动的这些特点和规律来解释气体实验定律．（二）教学过程设计1、关于气体压强微观解释的教学首先通过设问和讨论建立反映气体宏观物理状态的温度（T）、体积（V）与反映气体分子运动的微观状态物理量间的联系：温度是分子热运动平均动能的标志，对确定的气体而言，温度与分子运动的平均速率有关，温度越高，反映气体分子热运动的平均速率（）越大．体积影响到分子密度（即单位体积内的分子数），对确定的一定质量的理想气体而言，分子总数N是一定的，当体积为V时，单位体积内的分子数与体积V成反比，即体积越大时，反映气体分子的密度n越小．然后再设问：气体压强大小反映了气体分子运动的哪些特征呢？这应从气体对容器器壁压强产生的机制来分析．先让学生看用计算机模拟气体分子运动撞击器壁产生压强的机制：首先用计算机软件在大屏幕上显示出如图1所示的图形：向同学介绍：如图所示是一个一端用活塞（此时表示活塞部分的线条闪烁3～5次）封闭的气缸，活塞用一弹簧与一固定物相连，活塞与气缸壁摩擦不计，当气缸内为真空时，弹簧长为原长．如果在气缸内密封了一定质量的理想气体．由于在任一时刻气体分子向各方向上运动的分子数相等，为简化问题，我们仅讨论向活塞方向运动的分子．大屏幕上显示图2，即图中显示的仅为总分子数的，（图中显示的“分子”暂呈静态）先看其中一个（图2中涂黑的“分子”闪烁2～3次）分子与活塞碰撞情况，（图2中涂黑的“分子”与活塞碰撞且以原速率反弹回来，活塞也随之颤抖一下，这样反复演示3～5次）再看大量分子运动时与活塞的碰撞情况：大屏幕上显示“分子”都向活塞方向运动，对活塞连续不断地碰撞，碰后的“分子”反弹回来，有的返回途中与别的“分子”相撞后改变方向，有的与活塞对面器壁相碰改变方向，但都只显示垂直于活塞表面的运动状态，而活塞被挤后有一个小的位移，且相对稳定，如图3所示的一个动态画面．时间上要显示15～30秒定格一次，再动态显示15～30秒，再定格．。

【课堂新坐标】（教师用书）2013-2014学年高中物理第4章气体教案鲁科版选修3-3第1节气体实验定律(教师用书独具)知识与技能1.知道描述气体状态的三个状态量及其物理意义．2.了解气体的3个实验定律的内容，知道其适用条件．3.能独立完成探究气体实验定律的实验．过程与方法1.通过探究气体实验定律，学习研究多个相关物理量间关系的方法．2.体会用图象处理实验数据的方法．情感、态度与价值观通过探究气体实验定律，体会人类探索自然规律的科学态度和科学精神.1．知道描述气体状态的三个状态量及其物理意义．2．知道玻意耳定律、查理定律、盖·吕萨克定律的内容，能运用这三个定律解释相关的物理现象．3．了解p－V图象的物理意义，掌握图象法处理实验数据的方法．●教学地位气体的实验定律是学习本章其他知识的基础，是热学当中最重要的核心知识．其探究实验要引导学生自主探究其过程，培养学生自主设计实验、处理数据，切实培养学生的实验能力．理想气体模型是研究其他问题的载体，给予重视.(教师用书独具)●新课导入建议教师展示一个有块凹瘪的乒乓球(不破裂)，提出用什么方法可以使其恢复原状？→同学演示→说明道理：乒乓球内的气体，在温度升高时，内部气体压强增大，气体的体积也增大，进而引出描述气体的三个状态参量以及如何研究三者的关系，明确本节要研究的课题．●教学流程设计课前预习安排：1.看教材2.填写【课前自主导学】同学之间可进行讨论⇒步骤1：导入新课，本节教学地位分析⇒步骤2：老师提问，检查预习效果可多提问几个学生⇒步骤3：师生互动完成“探究1”互动方式除例1外可再变换命题角度，补充一个例题以拓展学生思路⇓步骤7：完成“探究3”方式同完成“探究1”相同⇐步骤6：师生互动完成“探究2”方式同完成“探究1”相同⇐步骤5：让学生完成【迁移应用】，检查完成情况并点评⇐步骤4：教师通过例题讲解总结静止或匀速运动系统中压强的计算方法⇓步骤8：指导学生完成【当堂双基达标】，验证学习情况⇒步骤9：先由学生自己总结本节的主要知识，教师点评，安排学生课下完成【课后知能检测】课标解读重点难点1.知道描述气体状态的三个物理量．2.掌握控制变量法探究气体实验定律．3.会从图象上描述气体的状态变化．4.掌握运用气体实验定律解题的基本思路.1.描述气体的三个状态参量．(重点)2.三个气体实验定律的条件、方法、应用．(重点)3.分析处理实验数据．(难点)4.学会用图象分析问题．(难点)玻意耳定律1.基本知识(1)状态参量研究气体的性质时，常用气体的压强、温度和体积描述气体的状态．(2)探究方法控制变量法，控制其中1个量不变，研究另外2个量之间的变化关系．(3)等温变化一定质量的气体，在温度保持不变的条件下，压强和体积的关系．(4)探究等温变化的规律①实验装置(如图4－1－1所示)图4－1－1a ．研究对象：针筒内被封闭的气体．b ．气体初态压强和体积：从气压计上直接读出气体压强；从针筒刻度直接读出气体体积．②实验方法a ．缓慢地向前推或向后拉活塞(保持气体温度不变)待气压计示数稳定后，记下气体的压强(p )和体积(V )．b ．按步骤a 中的方法，测出几组对应的压强和体积值．③处理数据：做p －1V图象．④探究结果：压强与体积成反比． (5)玻意耳定律①内容：一定质量的气体，在温度保持不变的条件下，压强与体积成反比．②公式：p ∝1V，也可写作p 1V 1＝p 2V 2或pV ＝恒量．③条件：气体的质量一定，温度保持不变． (6)气体等温变化的图象(即等温线) ①图象(如图4－1－2所示)图4－1－2②特点：一定质量的气体在温度不变时，由于压强与体积成反比，在p －V 图象上等温线应为双曲线，在p －1V图象上等温线应为过原点的直线．2．思考判断(1)玻意耳定律的成立条件是一定质量的气体，温度保持不变．(√) (2)气体的三个状态参量是指压强、温度和体积．(√) (3)在P －V 图象上，等温线为直线．(×) 3．探究交流处理实验数据时，为什么不直接画P －V 图象，而是画p －1V图象？【提示】 P －V 图象是曲线，不易直接判定气体的压强和体积的关系．而p －1V图象是查理定律1.基本知识 (1)等容变化一定质量的气体，在体积不变时，压强和温度的关系． (2)探究等容变化的规律①实验装置(如图4－1－3所示)图4－1－3a ．研究对象：烧瓶内被封闭的气体．b ．压强和温度：从气压计上读出气体的压强，从温度计上读出气体的温度． ②实验方法a ．加热烧杯，待气压计示数稳定后，记下气体的压强和温度．b ．按步骤a 的方法继续做实验，测出几组对应的压强和温度值．c ．处理数据，作p －T 图象．③探究结果：压强与热力学温度成正比． (3)查理定律①内容：一定质量的气体，在体积保持不变的条件下，压强与热力学温度成正比． ②公式：p ∝T 或p 1T 1＝p 2T 2.③条件：气体的质量一定，体积保持不变． (4)热力学温度T①单位是开尔文，简称为开，符号为K. ②与摄氏温度t 的关系：T ＝t ＋273. 2．思考判断(1)在体积不变的条件下，压强与热力学温度成正比．(×) (2)热力学温度T ＝t ＋273，且ΔT ＝Δt .(√) (3)一定质量的气体，压强与摄氏度成正比．(×) 3．探究交流如果横轴用摄氏温度，则等容变化的p －t 图象是怎样的？【提示】 根据T ＝t ＋273，p ＝CT ＝C (t ＋273)．当p ＝0时，t ＝－273 ℃，故p －t盖·吕萨克定律 1.(1)等压变化一定质量的气体，在压强不变的情况下，体积和温度的关系． (2)探究等压变化的规律①实验装置(如图4－1－4所示)图4－1－4a ．研究对象：毛细管中被水银柱封闭的气体．b ．体积和温度：从温度计上直接读出气体的温度，用空气柱的长度表示气体的体积(毛细管的截面积不变)，由刻度尺直接读出．②实验方法a ．加热烧杯，待温度计示数稳定后，记下气体的温度和体积．b ．按步骤a 的方法继续做实验，求出几组对应的温度和体积．c ．处理数据，作V －T 图象． ③探究结果体积与热力学温度成正比． (3)盖·吕萨克定律①内容：一定质量的气体，在压强保持不变的条件下，体积与热力学温度成正比．②公式：V ∝T 或V 1T 1＝V 2T 2.③条件：气体的质量一定，压强保持不变． (4)理想气体的状态方程①实验定律的成立条件：压强不太大、温度不太低． ②三个参量都变化时的关系：pV T＝C .2．思考判断(1)一定质量的气体，若压强保持不变，则体积与热力学温度成正比．(√) (2)一定质量的气体，若压强和体积保持不变，温度可能会发生变化．(×) 3．探究交流等压线的斜率大小与气体体积大小之间有怎样的对应关系？【提示】 一定质量的气体在不同压强下做等压变化时，在V －T 坐标系中得到的是通过坐标原点的一倾斜直线，直线的斜率越大，压强越小.封闭气体压强的计算方法1．如何确定玻璃管内气体的压强？ 2．如何确定气缸内气体的压强？ 1．玻璃管水银柱模型(1)直玻璃管中水银柱封闭气体的压强：设气体压强为p ，大气压强为p 0，水银柱长为Δh ，则① ② ③图4－1－5①p ＝p 0＋Δh ②p ＝p 0 ③p ＝p 0－Δh (2)“U 形管”中封闭气体的压强① ②图4－1－6①p ＝p 0＋Δh ②p ＝p 0－Δh2．气缸活塞模型设活塞质量为m ，重力加速度为g ，活塞面积为S ，气缸质量为M ，则① ②图4－1－7 ①p ＝p 0＋mg S ②p ＝p 0－Mg S(3)气缸在光滑水平面上图4－1－8 ⎩⎪⎨⎪⎧F ＝M ＋m aF －p ·S ＝map ＝MFM ＋m S1．水银柱和气缸静止时，用“平衡法”确定压强，水银柱和气缸有加速度时，用牛顿第二定律确定．2．在连通器中，同一种液体(中间液体不间断)的同一水平液面上的压强相等．试求甲、乙、丙中各封闭气体的压强p 1、p 2、p 3、p 4.(已知大气压为p 0，液体的密度为ρ，其他已知条件标于图4－1－9上，且均处于静止状态)甲 乙 丙图4－1－9 【审题指导】 选取研究对象→受力分析→确定封闭气体压强【解析】 法一 由于各液体都处于平衡状态，对于密闭气体的压强，可用平衡条件进行求解．这类题常以封闭气体的液柱或固体为研究对象，封闭气体液柱受到内外气体压力和自身重力相平衡．图甲以液柱为对象，液柱受3个力，即液柱受重力mg 、上液面受到密闭气体向下的压力p 1S 、下液面受到大气向上的压力p 0S ，其中S 是液柱的横截面积，m 是液柱的质量(m ＝ρhS )．由平衡条件得p 0S ＝p 1S ＋mg ＝p 1S ＋ρhSg则p 1＝p 0－ρgh .法二 以甲图中液柱的下液面为研究对象，因液柱静止不动，液面上下两侧的压强应相等．该液面下侧面受到大气向上的压强p 0，上侧面受到向下的两个压强，一是液柱因自身重力产生的向下压强ρgh ，另一是密闭气体压强p 1，被液体大小不变地传到下液面上，所以下液面的上侧面受到向下的压强为p 1＋ρhg ，根据液面两侧压强相等可得p 0＝p 1＋ρgh 即p 1＝p 0－ρgh同理可得乙图p 2＝p 0＋ρgh丙图p 3＝p 0＋ρgh 1，p 4＝p 3－ρgh 2＝p 0－ρg (h 1－h 2)．【答案】 甲图：p 1＝p 0－ρgh ；乙图：p 2＝p 0＋ρgh ； 丙图：p 3＝p 0＋ρgh 1，p 4＝p 0－ρg (h 1－h 2)．静止或匀速运动系统中压强的计算方法1．参考液片法：选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研究对象，分析液片两侧受力情况，建立平衡方程消去面积，得到液片两侧压强相等，进而求得气体压强．2．平衡法：选与封闭气体接触的液柱(或活塞、气缸)为研究对象进行受力分析，由F 合＝0列等式求气体压强．图4－1－101．如图4－1－10所示，一个壁厚可以不计、质量为M 的气缸放在光滑的水平地面上，活塞的质量为m ，面积为S ，内部封有一定质量的气体．活塞不漏气，摩擦不计，外界大气压强为p 0.若在活塞上加一水平向左的恒力F (不考虑气体温度的变化)，求气缸和活塞以共同加速度运动时，缸内气体的压强多大？【解析】 设稳定时气体和活塞共同以加速度a 向左做匀加速运动，这时缸内气体的压强为p ，由牛顿第二定律列方程气缸：pS －p 0S ＝Ma ，① 活塞：F ＋p 0S －pS ＝ma ，②将上述两式相加，可得系统加速度a ＝Fm ＋M.将其代入①式，化简即得封闭气体的压强为p ＝p 0＋M S ×F M ＋m ＝p 0＋MFM ＋m S.【答案】 p 0＋MFM ＋m S正确理解气体实验三定律1．气体实验定律具体内容是什么？ 2．气体实验定律解题思路？ 定律 玻意耳定律 查理定律 盖·吕萨克定律成立 条件 一定质量的气体，温度不变 一定质量的气体，体积不变 一定质量的气体，压强不变内容 表述 压强与体积成反比压强与热力学温度成正比 体积与热力学温度成正比表达式p 1V 1＝p 2V 2或pV ＝Cp 1T 1＝p 2T 2或p T ＝C V 1T 1＝V 2T 2或V T＝C (1)确定研究对象，即被封闭的一定质量的气体． (2)分析气体状态变化过程中，哪一个物理量不变． (3)确定初、末状态的另外两个物理量．(4)选择合适的气体实验定律列方程求解(注意单位统一)．(5)注意分析题中隐含的已知条件，必要时结合其他知识列辅助方程． (6)分析验证所得的结果是否合理．对一定质量的气体，三个量中至少有两个发生变化，气体的状态才发生变化；在三个量中不可能发生有两个量不变，而第三个量发生变化的情况．(2013·咸阳高二检测)一气象探测气球，在充有压强为 1.00 atm(即76.0cmHg)、温度为27.0 ℃的氦气时，体积为3.50 m 3.在上升至海拔6.50 km 高空的过程中，气球内氦气逐渐减小到此高度上的大气压36.0 cmHg ，气球内部因启动一持续加热过程而维持其温度不变．此后停止加热，保持高度不变．已知在这一海拔高度气温为－48.0 ℃.求：(1)氦气在停止加热前的体积；(2)氦气在停止加热较长一段时间后的体积．【审题指导】 明确研究对象→确定气体的初、末状态参量→明确不变量→选择定律列方程→求解【解析】 (1)在气球上升至海拔6.50 km 高空的过程中，气球内氦气经历一等温过程． 根据玻意耳定律有p 1V 1＝p 2V 2①式中p 1＝76.0 cmHg ，V 1＝3.50 m 3，p 2＝36.0 cmHg ，V 2是在此等温过程末氦气的体积．由①式得V 2＝7.39 m 3②(2)在停止加热较长一段时间后，氦气的温度逐渐从T 1＝300 K 下降到与外界气体温度相同，即T 2＝225 K ．这是一等压过程，根据盖·吕萨克定律有V 2T 1＝V 3T 2③式中，V 3是在此等压过程末氦气的体积．由③式得V 3＝5.54 m 3④【答案】 (1)7.39 m 3 (2)5.54 m 3气体做等温变化时的分析方法1．选取一定质量的气体为研究对象． 2．确定气体的温度是否保持不变．3．确定气体的初、末状态的压强和体积． 4．根据玻意耳定律列方程求解．5．注意初、末状态气体的状态参量的单位统一．2．容积为2 L 的烧瓶，在压强为1.0×105Pa 时，用塞子塞住瓶口，此时温度为27 ℃，当把它加热到127 ℃时，塞子被弹开了，稍过一会儿，重新把塞子塞好，停止加热并使它逐渐降温到27 ℃，求：(1)塞子弹开前的最大压强； (2)27 ℃时剩余空气的压强．【解析】 塞子弹开前，瓶内气体的状态变化为等容变化．塞子打开后，瓶内有部分气体会逸出，此后应选择瓶中剩余气体为研究对象，再利用查理定律求解．(1)塞子打开前，选瓶中气体为研究对象：初态：p 1＝1.0×105Pa ，T 1＝(273＋27) K ＝300 K 末态：p 2＝？T 2＝(273＋127) K ＝400 K由查理定律可得p 2＝T 2p 1T 1＝400×1.0×105300Pa≈1.33×105Pa.(2)塞子塞紧后，选瓶中剩余气体为研究对象：初态：p 1′＝1.0×105Pa ，T 1′＝400 K 末态：p 2′＝？T 2′＝300 K由查理定律可得p 2′＝T 2′p 1′T 1′＝300×1.0×105400 Pa≈0.75×105Pa.【答案】 (1)1.33×105 Pa (2)0.75×105Pa气体实验定律的图象及应用 【问题导思】1．三个实验定律的图线各有什么特点？ 2．p －t 图线纵轴的截距意义是什么？ 定律 变化过程 同一气体的两条图线 图线特点玻意耳定律 等温变化(1)在p －V 图中是双曲线，远离原点的等温线温度越高，即T 2>T 1.(2)在p －1V 图中是通过原点的倾斜直线，由pV T ＝C 得p ＝CTV ，斜率大T大，T 2>T 1. 查理定律 等容变化(1)在p －t 图中是通过t 轴上－273.15 ℃的直线，由于在同一温度(如0 ℃)下同一气体的压强大时，体积小，所以V 1>V 2.(2)在p －T 图中是通过原点的倾斜直线，由pVT ＝C 得p ＝C VT ，可见体积V 大时斜率小，所以V 1>V 2.盖·吕萨克定律 等压变化(1)在V －t 图中是通过t 轴上－273.15 ℃的直线，由于在同一温度(如0 ℃)下同一气体的体积大时，压强小，所以p 1>p 2.(2)在V －T 图中是通过原点的倾斜直线，由pVT ＝C 得V ＝C pT 可见压强p大时斜率小，所以p 1>p 2.(1)判断横、纵坐标是哪个物理量，明确图象的意义和特点，特别注意温度轴是T 还是t .(2)根据所给图象判断气体状态的变化属于哪种变化． (3)确定气体各状态的状态参量，画出相应图象．一定质量的气体，在状态变化过程中的p －t 图象如图4－1－11所示，在A 状态时的体积为V 0，试画出对应的V －T 图象和P －V 图象．图4－1－11【审题指导】 明确状态参量→确定坐标→思考图线形状【解析】 对气体由A →B ，根据玻意耳定律有p 0V 0＝3p 0V B ，则V B ＝13V 0.对气体由B →C ，根据盖·吕萨克定律有V B T 0＝V C3T 0，V C ＝3V B ＝V 0，由此可知A 、B 、C 三点的状态参量分别为A ：p 0，T 0，V 0；B ：3p 0，T 0，13V 0；C ：3p 0,3T 0，V 0.V －T 图象和P －V 图象如图甲、乙所示．【答案】 见解析3．如图4－1－12甲是一定质量的气体由状态A 经过状态B 变为状态C 的V －T 图象．已知气体在状态A 时的压强是1.5×105Pa.(1)说出A →B 过程中压强变化的情形，并根据图象提供的信息，计算图中T A 的温度值； (2)请在图乙坐标系中，作出由状态A 经过状态B 变化状态C 的p －T 图象，并在图线相应位置上标出字母A 、B 、C .如果需要计算才能确定有关坐标值，请写出计算过程．图4－1－12【解析】 (1)由图甲可以看出，A 与B 的连线的延长线过原点O ，所以A →B 是一个等压变化过程，即p A ＝p B .根据盖—吕萨克定律可得：V A T A ＝V B T B，所以T A ＝V A V B ·T B ＝0.40.6×300 K＝200 K.(2)由图甲可知，由B →C 是等容变化，根据查理定律得：p B T B ＝p CT C，所以p C ＝T C T B·p B＝400300p B＝43p B＝43×1.5×105Pa＝2.0×105 Pa，则可画出由状态A→B→C的p－T图象如图所示．【答案】(1)200 K (2)见解析【备课资源】(教师用书独具)玻意耳玻意耳(1627—1691)是英国物理学家、化学家，1627年1月25日生于爱尔兰的利斯莫尔．他在幼年时就显示出惊人的记忆力和语言才能．他八岁在伊顿公学读书，以后在瑞士、法国、意大利学习.1654年到牛津大学后开始从事系统的物理和化学的研究工作，积极参加了英国皇家学会的创建活动，1680年被选为皇家学会会长.1691年12月30日在伦敦逝世．玻意耳曾在牛津大学建立了一个实验室，并在1659年利用胡克研制成的真空泵，开始对空气的性质进行研究，做了许多实验．他在助手的协助下，对一端封闭的弯管内气体体积随压强的变化做了实验研究，发现了气体体积与压强的反比关系，这是在力学运动以外的第一个自然定律．他于1662年发表了《关于空气的弹性与重量学说的答辩》一书，在书中介绍了他做的实验.1676年，法国物理学家马略特也独立总结出在温度恒定时气体的压强与体积成反比的定律，他的工作虽然比玻意耳晚14年，但在表述上更完整．玻意耳在物理学上的成就还有：主张热是分子的运动，首先提出色光是白光的变种，观察到静电感应现象，指出化学发光现象是冷光等．玻意耳是近代化学的开拓者之一．他主张物质的微粒学说，提出了接近于近代的化学元素的概念，区分了化合物和混合物．玻意耳强调实验的重要意义．他研究的面很广，在流体静力学、热学、声学、医学、生物学、生理学等方面也做过许多实验，为以后实验物理学的发展作出了贡献.1．一定质量的气体发生等温变化时，若体积增大为原来的n 倍，则压强变为原来的( )A ．2nB ．n C.1n D.2n【解析】 根据玻意耳定律pV ＝常量，可知C 正确． 【答案】 C图4－1－132．如图4－1－13所示为一定质量的气体在不同温度下的两条p －1V图线．由图可知( )A ．一定质量的气体在发生等温变化时，其压强与体积成正比B ．一定质量的气体在发生等温变化时，其压强与体积成反比C ．T 1＞T 2D ．T 1＜T 2【解析】 一定质量的气体温度不变时，pV ＝常量，所以其p －1V图线是过原点的直线，A 错误，B 正确；对同一部分气体来说，体积相同时，温度越高，压强越大，所以T 1＜T 2，D 正确．【答案】 BD3．图中描述一定质量的气体做等容变化的图线是( )【解析】 由查理定律知，一定质量的气体，在体积不变时，其压强和热力学温度成正比，C 正确，A 、B 错误；在p －t 图象中，直线与横轴的交点表示热力学温度的零度，D 正确．【答案】 CD4．(2013·福建高考)某自行车轮胎的容积为V ，里面已有压强为p 0的空气，现在要使轮胎内的气压增大到p ，设充气过程为等温过程，空气可看作理想气体，轮胎容积保持不变，则还要向轮胎充入温度相同、压强也是p 0、体积为________的空气．(填选项前的字母)A.p0 p VB.pp0VC.⎝⎛⎭⎪⎫pp0－1V D.⎝⎛⎭⎪⎫pp0＋1V【解析】取充入气体后的轮胎内的气体为研究对象，设充入气体体积为V′，则初态p1＝p0，V1＝V＋V′；末态p2＝p，V2＝V由玻意耳定律可得：p0(V＋V′)＝pV解之得：V′＝(pp0－1)V，故选项C正确．【答案】 C5．一定质量的理想气体在等压变化中体积增大了12，若气体原来的温度为27 ℃，则温度变化是( )A．升高450 K B．升高150 ℃C．升高40.5 ℃ D．升高450 ℃【解析】根据盖—吕萨克定律得：VT1＝32VT2，所以T2＝32T1＝450 K，所以ΔT＝150 K，即Δt＝150 ℃.【答案】 B1．对一定质量的气体，其中正确的是( )①温度发生变化时，体积和压强可以不变；②温度发生变化时，体积和压强至少有一个发生变化；③如果温度、体积和压强三个量都不变化，我们就说气体状态不变；④只有温度、体积和压强三个量都发生变化，我们才说气体状态变化了A．①②B．②③C．③④D．①④【解析】p、V、T三个量中，可以两个量发生变化，一个量恒定，也可以三个量同时发生变化，而一个量变化，另外两个量不变的情况是不存在的，气体状态的变化就是p、V、T的变化．故②③说法正确．【答案】 B2．一定质量的理想气体，现要使它的压强经过状态变化后回到初始状态的压强，那么下列过程可以实现的是( )A．先将气体等温膨胀，再将气体等容降温B．先将气体等温压缩，再将气体等容降温C．先将气体等容升温，再将气体等温膨胀D．先将气体等容降温，再将气体等温压缩【解析】等温膨胀时压强减小，等容降温压强也减小，故A错误．等温压缩压强增大，等容降温压强减小，故B正确．等容升温压强增大，等温膨胀压强减小，故C正确．等容降温压强减小，等温压缩压强增大，故D正确．【答案】BCD3．(2013·聊城高二检测)下列说法正确的是 ( )A．玻意耳定律对任何压强都适用B．盖·吕萨克定律对任意温度都适用C．常温、常压下的各种气体，可以当作理想气体D．一定质量的气体，在压强不变的情况下，它的体积跟温度成正比【解析】气体实验定律只有在压强不太大、温度不太低的条件下才能成立，同时这样的气体称为理想气体，故A、B错误，C正确．根据盖·吕萨克定律知体积与热力学温度成正比，D错误．【答案】 C4．对于一定质量的气体，在体积不变时，压强增大到原来的二倍，则气体温度的变化情况是( )A ．气体的摄氏温度升高到原来的二倍B ．气体的热力学温度升高到原来的二倍C ．气体的摄氏温度降为原来的一半D ．气体的热力学温度降为原来的一半【解析】 一定质量的气体体积不变时，压强与热力学温度成正比，即p 1T 1＝p 2T 2，得T 2＝p 2T 1p 1＝2T 1，B 正确．【答案】 B5．(2012·福建高考)空气压缩机的储气罐中储有1.0 atm 的空气6.0 L ，现再充入1.0 atm 的空气9.0 L ．设充气过程为等温过程，空气可看做理想气体，则充气后储气罐中气体压强为( )A ．2.5 atmB ．2.0 atmC ．1.5 atmD ．1.0 atm【解析】 依题可知p 1＝1 atm ，V 1＝15.0 L ，V 2＝6 L ，据p 1V 1＝p 2V 2得p 2＝2.5 atm ，故选A.【答案】 A6．一定质量的气体，在体积不变时，温度由50°C 升高到100°C，气体的压强变化情况是( )A ．气体的压强是原来的2倍B ．气体的压强比原来增加了50/273C ．气体压强是原来的373/273倍D ．气体压强比原来增加了50/323【解析】 由于气体体积不变，所以满足查理定律： p 1T 1＝p 2T 2＝Δp ΔT所以有p 2p 1＝T 2T 1＝273＋100273＋50＝373323.Δp p 1＝ΔT T 1＝50273＋50＝50323. 【答案】 D图4－1－147．如图4－1－14所示是一定质量的理想气体的三种变化过程，那么下列四种解释中，哪些说法是正确的( )A ．a →d 的过程气体体积增加B ．b →d 的过程气体体积不变C ．c →d 的过程气体体积增加D ．a →d 的过程气体体积减小【解析】 在p －T 图上的等容线是延长线过原点的直线，且体积越大，直线的斜率越小．因此，a 状态对应的体积最小，c 状态对应的体积最大，b 、d 状态对应的体积是相等的，故A 、B 正确．【答案】 AB 8．(2013·广东高考)图4－1－15为某同学设计的喷水装置，内部装有设在所有过程中空气可看作理想气体，且温度不变，下列说法正确的有( )图4－1－15A ．充气后，密封气体压强增加B ．充气后，密封气体的分子平均动能增加C ．打开阀门后，密封气体对外界做正功D ．打开阀门后，不再充气也能把水喷光【解析】 根据玻意耳定律，温度的实质解决问题． 充气前后，封闭气体的初态参量p 1＝1 atm ，V 1＝0.6 L ；末态参量p 2＝？，V 2＝0.5 L ．根据p 1V 1＝p 2V 2，得p 2＝p 1V 1V 2＝1×0.60.5atm ＝1.2 atm ，故充气后压强增大，选项A 正确；温度是分子平均动能的标志，因为温度不变，故气体的分子平均动能不变，选项B 错误；打开阀门后气体体积增大，故气体对外界做正功，选项C 正确；打开阀门后，水向外流出，假若水全部流出，由pV T＝k 知，容器内的气压会降为0.24 atm ，小于外部气压，故水不会喷光，选项D 错误．【答案】 AC图4－1－169．(2013·青岛检测)如图4－1－16所示，长31 cm 内径均匀的细玻璃管，开口向下竖直放置，齐口水银柱封住10 cm 长的空气柱，若把细玻璃管在竖直平面内缓慢转动90°后至开口端水平，发现空气长度变为7.2 cm.然后继续缓慢转动90°至开口向上．求：(1)大气压强的值；(2)末状态时空气柱的长度．【解析】 (1)细玻璃管开口向下竖直放置，则p 1＝p 0－Δh ，水平放置，p 2＝p 0，气体发生等温变化，根据玻意耳定律p 1V 1＝p 2V 2，则(p 0－21)×10×S ＝p 0×7.2×S解得p 0＝75 cmHg.(2)细玻璃管开口向上，则p 3＝p 0＋Δh .则p 1V 1＝p 3V 3，l 3＝p 1l 1p 3＝75－21×1075＋21cm ＝5.625 cm【答案】 (1)75 cmHg (2)5.625 cm10．一定质量的气体，27°C 时体积为1.0×10－2m 3，在压强不变的情况下，温度升高到100°C 时体积为多少？【解析】 初状态V 1＝1.0×10－2m 3， T 1＝(27＋273)K ＝300 K末状态：V 2，T 2＝(100＋273)K ＝373 K由V 1T 1＝V 2T 2得V 2＝T 2T 1V 1＝373300×1.0×10－2m 3≈1.24×10－2m 3.【答案】 1.24×10－2m 311．(2010·上海高考)图4－1－17如图4－1－17，上端开口的圆柱形气缸竖直放置，截面积为5×10－3m 2，一定质量的气体被质量为2.0 kg 的光滑活塞封闭在气缸内，其压强为________(大气压强取1.01×105Pa ，g 取10 m/s 2)．若从初温27 °C 开始加热气体，使活塞离气缸底部的高度由0.5 m 缓慢变为0.51 m ，则此时气体的温度为________．【解析】 以活塞为研究对象，由平衡条件知 pS ＝p 0S ＋mg ，所以p ＝p 0＋mg S＝1.41×105Pa. 加热气体，活塞上升过程中压强不变． 由盖·吕萨克定律知：V 1T 1＝V 2T 2因T 1＝300 K ，V 1＝2.5×10－3m 3， V 2＝2.55×10－3 m 3.所以T 2＝306 K ，即t 2＝33 °C.【答案】 1.41×105Pa 33 °C 12．(2013·新课标Ⅱ)图4－1－18如图4－1－18，一上端开口、下端封闭的细长玻璃管竖直放置．玻璃管的下部封有长l 1＝25.0 cm 的空气柱，中间有一段长l 2＝25.0 cm 的水银柱，上部空气柱的长度l 3＝40.0 cm.已知大气压强为p 0＝75.0 cmHg.现将一活塞(图中未画出)从玻璃管开口处缓慢往下推，使管下部空气柱长度变为l ′1＝20.0 cm.假设活塞下推过程中没有漏气，求活塞下推的距离．【解析】 研究玻璃管上、下两端封闭气体的初态和末态的状态参量，根据大气压强和水银柱长可求出封闭气体的压强，结合玻意耳定律求解．以cmHg 为压强单位．在活塞下推前，玻璃管下部空气柱的压强为 p 1＝p 0＋l 2①设活塞下推后，下部空气柱的压强为p ′1，由玻意耳定律得 p 1l 1＝p ′1l ′1②如图，设活塞下推距离为Δl ，则此时玻璃管上部空气柱的长度为l ′3＝l 3＋l 1－l ′1－Δl ③设此时玻璃管上部空气柱的压强为p ′2，则 p ′2＝p ′1－l 2④ 由玻意耳定律得。

4.1《气体实验定律<第一课时）玻意耳定律》学案【学习目标】1、知道气体的状态及三个参量。

2、掌握玻意耳定律，并能应用它解决气体的等温变化的问题、解释生活中的有关现象。

3、知道气体等温变化的p—V图象。

【学习重点】玻意耳定律的应用【知识要点】一、气体的状态及参量1、研究气体的性质，用、、三个物理量描述气体的状态。

描述气体状态的这三个物理量叫做气体的。

<压强体积温度状态参量）2、温度：温度是表示物体的物理量，从分子运动论的观点看，温度标志着物体内部的剧烈程度。

在国际单位制中，用热力学温标表示的温度，叫做温度。

用符号表示，它的单位是，简称，符号是。

热力学温度与摄氏温度的数量关系是：T= t+。

< 冷热程度大量分子无规则运动绝对 T 开尔文开 K 273.15 ）3、体积：气体的体积是指气体。

在国际单位制中，其单位是，符号是。

体积的单位还有升<L）、毫升<mL）b5E2RGbCAP 1L= m3，1mL= m3。

<作用在器壁单位面积上的压力立方M m3 10-3 10-6 ）4、压强：器壁单位面积上受到大量气体分子的压力叫做气体的压强，用表示。

在国际单位制中，压强的的单位是帕斯卡，简称帕，符号。

气体压强常用的单位还有标准大气压<atm）和毫M汞柱<mmHg），p1EanqFDPw1 atm=Pa=mmHg。

< P Pa 帕 1. 013×105 760 ）5、气体状态和状态参量的关系：对于一定质量的气体，如果、、这三个参量中有两个参量发生改变，或者三个参量都发生了变化，我们就说气体的状态发生了改变，只有一个参量发生改变而其它参量不变的情况是发生的。

DXDiTa9E3d<温度体积压强不可能）二、玻意耳定律1、英国科学家玻意耳和法国科学家马略特各自通过实验发现：一定质量的气体，在温度不变的情况下，压强p与体积V成。

这个规律叫做玻意耳定律。