高中物理选修3-3第八章“气体”全章教学案、作业及参考答案

1732012年春学期高二(1)物理教学案(43)课题:气体的状态参量(补充)主备人：邵洪胜教学目标：⒈知道气体的状态和状态参量⒉理解气体压强值的分析方法教学内容：1、气体的状态和状态参量：⑴气体的状态：在研究气体的热学性质时，在一定的条件下，气体都会处于一定的状态，称为平衡状态。（⑵气体的状态参量：描述气体状态的物理量。一定量的气体的状态参量有：温度、体积和压强。2、温度：（1）概念：温度是表示物体冷热程度的物理量，是分子平均动能的标志，是大量分子无规则热运动剧烈程度的宏观体现。（2）单位及换算：SI制单位为开尔文，用K表示，常用的摄氏温度（t）的单位是摄氏度，用0C表示。a、热力学温度（或绝对温度）T=t+273。注意：绝对零度（即－2730C）是不可能达到的，因为分子将永不停息的做无规则的热运动；b、改变的温度（升高或降低）T=t。3、气体的体积：（1）气体的体积就是指气体分子所能够达到的空间，也就是气体所充满的容器的容积。（2）SI制中单位为m3，常用的有L，1L=10-3m3。4、气体的压强（1）气体作用在器壁单位面积上的压力称为气体的压强。气体压强的产生是由于大量气体分子频繁的碰撞器壁的结果，压强的大小取决于单位体积内的分子数和分子的平均速率。若单位体积内分子数增大，分子的平均速率也增大，则气体的压强也增大。（2）SI制中压强的单位为帕斯卡（Pa），1Pa=1N/m2，压强的单位有时还用到atm，cmHg，mmHg等。1atm=76cmHg=1.013×105Pa。（3）大气压强产生的机理：大气压是由于空气受到重力的作用紧紧包围地球而对浸在它里面的物体产生的压强。如果没有地球引力作用，地球表面就没有大气，从而也不会有大气压。地面大气压的值与地球表面积的乘积，近似等于地球大气层所受的重力值。4、气体压强的确定：气体的三个状态参量中，准确地确定气体压强是解决热学问题的关键。一般的分析方法如下：（1）被一段液柱或活塞封闭的气体，其压强可根据液柱或活塞的受力情况来得出。174例1、写出图中各种情况下被活塞封闭的气体的压强。已知大气压强为P0(Pa)，重物质量为m(Kg)，活塞横截面积为S(m2)，弹簧的劲度系数为k(N/m)，且被拉长x(cm)，整个装置静止不动，不计活塞的质量和活塞与气缸壁的摩擦。（2）对于U型管内封闭的气体压强，可根据连通器原理及受力平衡得出。例2、在两端开口的U型管内注入水银时，水银柱中间封闭了一小段空气柱（如图所示）气柱上方的水银柱高为H，气柱下方的水银面与左边管中水银柱的水银面高度差为h，若大气压强为P0cmHg，下列说法中正确的是：A、空气柱的压强为（P0-h-H）cmHg；B、空气柱压强为（H+h）cmHg；C、hH；D、h=H。随堂训练：1、下列说法中正确的是(D)A、一定质量的气体的体积是不变的；B、气体的体积等于所有分子的体积之和；C、气体的压强是由气体的重力引起的；D、封闭容器内气体对各个方面的压强大小相等。2、当气体温度升高300C时，用热力学温标表示，温度升高(B)A、303K；B、30K；C、243K；D、273K。175作业43学号姓名.1、密闭容器中气体的压强(B)A、是由于气体的重力所产生的；B、是由于气体分子频繁碰撞容器壁所产生的；C、是由于分子之间存在相互作用力而产生的；D、当容器自由下落时，气体的压强将减小。2、关于大气压强，下列说法中正确的是(AC)A、是由于地球对大气的吸引作用而产生的；B、大气压强的方向总是竖直向下的；C、大气压强的大小随高度的增加而减小；D、教室里的大气压强比操场上的大气压强小；3、关于热力学温标，下列说法中正确的是(AD)A、热力学温标的零度是-273.150C，叫做绝对零度；B、因为热力学温度的每一度的大小和摄氏温度是相同的，所以00C也就是绝对零度；C、绝对零度已经达到了，温度计可以测出开氏零度；D、0K是低温的极限，是达不到的。4、当温度升高300C时，用热力学温标表示升高的温度是(B)A、303K；B、30K；C、243K；D、273K。5、下列关于大气压强的说法中正确的是(AC)A、相当于由地球对大气的吸引所产生的；B、方向总是竖直向下；C、一定高度内随海拔高度增加而有规律的减小；D、完全由大气的温度决定。6、如果使一个普通居室的室温升高一些，则室内空气的压强（设室外的大气压强不变）(C)A、一定增大；B、一定减小；C、保持不变；D、一定会发生变化。7、下列说法中正确的是(D)A、一定质量的气体的体积是不变的；B、气体的体积等于所有气体分子的体积之和；C、气体的压强是由于气体的重力引起的；D、封闭容器内气体对各个方向的压强大小相等。8、如图所示，U型管的A端封有气体，B端也有一小段气体，现用一条小铁丝插至B端气体，轻轻抽动，使B端上下两部分水银柱相连接，设外界温度不变，则A端气柱的(B)A、体积减小；B、体积不变；C、压强增大；D、压强减小。1769、下列关于温度的一些叙述，不正确的是(A)A、温度是表示物体热量多少的物理量；B、温度是表示物体冷热程度的物理量；C、温度是物体分子平均动能的标志；D、温度可以用摄氏温标表示，也可以用热力学温标表示。10、如图所示，除注明外，液体均为水银，h（cm）为液柱长或高度差，大气压强为P0（可根据需要取cmHg或atm为单位）。写出下列各种情况下，封闭气体的压强（封闭气体所在装置均是静止的）1、（1）P0-h；（2）P0+6.13h；（3）P0-h1，P0+h2-h1；（4）P0，P0（5）P0；（6）3P0；？（7）P0-h1sin，P0+h2-h1sin；11、如图所示。质量为m1的内壁光滑的玻璃管，横截面积为S，内装有质量为m2的水银。管外壁与斜面的摩擦系数为=3/6，斜面倾角为=300，当玻璃管与水银共同沿斜面下滑时，求被封闭的气体的压强为多少？（设大气压强为P0）P0+Sgm42提示：对水银柱进行受力分析，正交分解，列式求解。??应为减1772012年春学期高二(1)物理教学案(44)课题:8.1气体的等温变化主备人：邵洪胜教学目标：⒈知道气体的状态及三个参量。⒉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。⒊知道气体等温变化的p—v图象，即等温线。教学内容：一、气体的状态及参量气体状态和状态参量的关系：对于一定质量的气体，如果温度、体积、压强这三个量，我们就说气体处于一定的状态中。如果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。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。2、玻意耳定律的表达式：pv=C（常量）或者。其中p1、v1和p2、v2分别表示气体在1、2两个不同状态下的压强和体积。三、气体等温变化的p—v图象一定质量的气体发生等温变化时的p—v图象如图所示。图线的形状为。由于它描述的是温度不变时的p—v关系，因此称它为线。一定质量的气体，不同温度下的等温线是不同的。1、在图中，一定质量的气体，不同温度下的两条等温线，判断t1、t2的高低。2、画出p—V1图象，说明图线的形状，图线的斜率与温度的关系。例题分析例1、汽车轮胎的容积是2.5×10－2m3，轮胎原有1atm的空气。向轮胎内打气，直至压强增加到8atm为止。应向轮胎里打进1atm的多少体积的空气。（温度不变）答、1.75×10－1m3pVot2t1178例2、在温度不变的情况下，把一根长为100cm，上端封闭的玻璃管竖直插入水银槽中，插入后管口到槽内水银面的距离是管长的一半，若大气压为75cmHg，求水银进入管内的长度。答：25cm随堂训练1、一个气泡从水底升到水面上时，体积增大2倍，设水的密度为ρ=1×103Kg/m3，大气压强P0=1×105Pa，水底与水面温差不计，求水的深度。（g=10m/s2）答：10m应为20m2、如图所示，为一定质量的气体在不同温度下的两条p—V1图线。由图可知(BD)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p—V1图线的延长线是经过坐标原点的C.T1＞T2D.T1＜T23、喷雾器筒内药液面上方有打气孔，可通过打气筒将外界空气压入筒内液面上方，使被封闭的空气压强增大。设喷雾器筒内上方的空气体积为1.5L，然后用打气筒缓慢向药液上方打气，每次打进1atm的空气0.25L，设打气过程中温度不变，要使喷雾器里的压强达到4atm，打气筒应打气18次。P1/VT2T1O179作业44学号姓名.1、下列过程可能发生的是(CD)A、气体的温度变化，但压强、体积保持不变B、气体的温度、压强保持不变，而体积发生变化C、气体的温度保持不变，而压强、体积发生变化D、气体的温度、压强、体积都发生变化2、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，则压强变为原来的多少倍(C)A、2nB、nC、1/nD、2/n3、在温度均匀的水池中，有一空气泡从池底缓缓地向上浮起，在其上浮的过程中，泡内气体（可看成理想气体）(CD)(内容提前)A、内能减少，放出热量B、内能增加，吸收热量C、对外做功，同时吸热，内能不变D、对外做的功等于吸收的热量4、如图所示，一定质量的气体由状态A变到状态B再变到状态C的过程，A、C两点在同一条双曲线上，则此变化过程中(AD)A、从A到B的过程温度升高B、从B到C的过程温度升高C、从A到C的过程温度先降低再升高D、A、C两点的温度相等5、如图所示，两端开口的均匀玻璃管竖直插入水银槽中，管中有一段水银柱h1封闭一定质量的气体，这时管下端开口处内外水银面高度差为h2，若保持环境温度不变，当外界压强增大时，下列分析正确的是(D)A、h2变长B、h2变短C、h1上升D、h1下降6、一个容积是10升的球，原来盛有1个大气压的空气，现在使球内气体压强变为5个大气压，应向球内打入40升1个大气压的空气（设温度不变）VCOPBAh2h11807、抽气机对某容器抽气，已知被抽容器的容积是抽气机最大活动容积的两倍，在按最大活动容积抽气2次后，容器中气体的压强变为原来的4/9倍。8．如图，两个半球壳拼成的球形容器内部已抽成真空，球形容器的半径为R，大气压强为p。为使两个半球壳沿图箭头方向互相分离，应施加的力F至少为（）A．4πR2pB．2πR2pC．πR2pD．πR2p/23、大气压作用的有效面积为πR2。答案：C9．`用托里拆利实验测大气压强时，管内混有少量空气，因此读数不准，当大气压强为75cmHg时，读数为74.5cmHg，这时管中空气柱长22cm，当气压计读数为75.5cmHg时，实际大气压强多大？12、对封闭气体应用玻意耳定律可得。答案：76.2cm应为：76.02cm1812012年春学期高二(1)物理教学案(45)课题:8.2气体的等容变化和等压变化主备人：邵洪胜教学目标：⒈掌握查理定律及其应用，理解P—T图象的意义⒉掌握盖••吕萨克定律及其应用，理解V—T图象的意义教学内容：一、气体的等容变化1、法国科学家查理在分析了实验事实后发现，一定质量的气体在体积不变时，各种气体的压强与温度之间都有线性关系，从图甲可以看出，在等容过程中，压强P与摄氏温度t是一次函数关系，不是简单的正比关系。但是，如果把图甲直线AB延长至与横轴相交，把交点当做坐标原点。建立新的坐标系（如图乙所示），那么这时的压强与温度的关系就是正比例关系了。图乙坐标原点的意义为气体的压强为零时其温度为零。可以证明，当气体的压强不太大，温度不太低时，坐标原点代表的温度就是热力学温度的0K。2、查理定律的内容：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。3、公式：、、。P/T=C，P1/T1=P2/T2，P1/P2=T1/T24、气体在体积不变的情况下，发生的状态变化过程，叫做过程。表示该过程的P—T图象称为。一定质