2017人教版高中物理选修(3-3)8《气体》学案

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1、学案6章末总结网络•构建c或山Yi^V2TiTzY体热现象的微观怠义•U体分了运动的特点气休温度的微观意义Y休展强的微观怠义梳理知识体系构建内容纲要温度(T):温度是分f平均动能的标志・Tf+273.15K气体的状态参最体积(V)压强(»:由大秋气体分子对容器壁的频緊碰掠产牛[成立条件:加、卩一定玻盘耳定律(等温变化彳表达式:四岂序汨线:”V图叙双曲线的一支)'寺图象(过原点的帧斜直线)成立条件:加、V—定气体实验定侧找理定律(等容变化)衣达式:#之:等容线:P二丁图象(过原点的倾斜也线)'成立条件:—定IV盖吕萨克定律(等压

2、变化)]表达式:*=(:'毎压线:V丁图象(过原点的倾斜任线)理患Y休:严格遵从U休实验定律的Y休理患体的特点:无分产势能•分r-间无相互作川力理想气体的状态方程,理患n体状态方程的成立条件M•定对代休实於定律的微观僻秤•整合归纳同类专题熟练解题技巧一、气体实验定律和理想气体状态方程的应用1.玻意耳定律、查理定律、盖一吕萨克定律可看成是理想气体状态方程在厂恒定、7恒定、P恒定时的特例.2.正确确定状态参量是运用气体实验定律的关键.求解压强的方法:(1)在连通器内灵活选収等压面,由两侧压强相等列方程求气体压强.(2)也可以把封

3、闭气体的物体(如液柱、活塞、气缸等)作为力学研究对象,分析受力情况,根据研究对彖所处的不同状态,运用平衡条件或牛顿第二定律列式求解.3.注意气体实验定律或理想气体状态方程只适用于一定质量的气体,对打气、抽气、灌气、漏气等变质量问题,巧妙地选取研究对象,使变质量的气体问题转化为定质暈的气体问题.【例1】如图1所示,两个侧壁绝热、顶部和底部都导热的相同气缸直立放置,气缸底部和顶部均有细管连通,顶部的细管带有阀门K.两气缸的容积均为%,气缸中各有一个绝热活塞(质量不同,厚度可忽略).开始时K关闭,两活塞下方和右活塞上方充有气体(可视

4、为理想气体),压强分别为內和号左活塞在气缸正中间,其上方为真空;右活塞上方气体体积为甲•现使气缸底与一恒温热源接触,平衡后左活塞升至气缸顶部,且与顶部刚好没有挤压;然后打开K,经过一段时间,重新达到平衡.已知外界温度为心,不计活塞与气缸壁间的摩擦.求:Po-■3图1(1)恒温热源的温度T;(2)重新达到平衡后,左气缸中活塞上方气体的体积$解析(1)设左、右活塞的质量分别为Mi、M2,左、右活塞的横截面积均为S由活塞平衡可知:poS=M]g®加=驱+警得M2g=^poS®打开阀门后,由于左边活塞上升到顶部,但对顶部无压力,所以下

5、面的气休发生等压变化,而右侧上方气体的温度和压强均不变,所以体积仍保持+%不变,所以当下面接触温度为T13337ro+4ro%+才卩0的恒温热源稳定后,活寒下方体积增大为(%)+&%),则由等压变化:—=—斤—7解得7=§心(2)如图所示,当把阀门K打开重新达到平衡后,由于右侧上部分气体要充入左侧的上部,且由①②两式知M]g>M2g,打开活塞后,左侧活塞降至某位置,右侧活寒升到顶端,气缸上部保持温度几等温变化,气缸下部保持温度卩等温变化.设左侧上方乞体压强为p,由必=譽普,设下方气体压強为P2:p+警=刃,解得P2=p+po恒

6、温热源所以有°2(2々)一匕•)=/?()•晋联立上述两个方程有6代一《此一用=0,解得匕=*仏,另一解Kv=-

7、^),不符合题意,舍去.答案(1氐(2尿【例2】如图2所示,一定质量的气体放在体积为%)的容器中,室温为%=300K,有一光滑导热活塞C(不占体积)将容器分成A、B两室,B室的体积是力室的两倍,A室容器上连接有一U形管(U形管内气体的体积忽略不计),两边水银柱高度差为76cm,右室容器屮连接有一阀门K,可与大气相通(外界大气压等于76cmHg)求:(1)将阀门K打开后,力室的体积变成多少?(2)打开阀门K后将容器内

8、的气体从300K分別加热到400K和540K时,U形管内两边水银面的高度差各为多少?解析⑴初始时,Pao=p^pgh=2atm,V^=~打开阀门后,/室气体等温变化,/=latm,体积为乙,由玻意耳定律得P40匕40=卩4匕4Va=Pa=尹⑵假设打开阀门后,气体从几=300K升高到卩时,活塞C恰好到达容器最右端,即气体体积变为%,压强仍为內,即等压过程.根据盖一吕萨克定律#=#得T=#7})=450K因为7

9、=400K<450K,所以刃]=內,水银柱的高度差为零.从r=450K#高到£=540K为等容过程.根据查理定律学=爷,

10、得pA2=1.2atm.7^=540K时,p()+pghr=1.2atm,故水银高度差X=15.2cm.答案(1飙(2)015.2cm二、气体的图象问题耍会识别图彖反映的气体状态的变化特点,并且熟练进行图象的转化,理解图象的斜率、截距的物理意义.当图象反映的气体状态变化过程不

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