2019-2020学年高中物理 第二章 气体 第4节 气体实验定律的图像表示及微观解释课件 教科版选

第二章气体第4节气体实验定律的图像表示及微观解释1.理解p－V、p－T和V－T图像及其物理意义，并会运用其分析处理气体的状态变化过程．2．知道三个实验定律的微观解释．第二章气体一、气体实验定律的图像表示1．气体等温变化的p－V图像为了直观地描述压强p跟体积V的关系，通常建立_______________坐标系，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_______________的．p－V双曲线等温不同2．气体等容变化的p－T图像从图甲可以看出，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___________关系．但是，如果把图甲中直线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压强为0时，其温度为0.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___________．正比0K3．气体等压变化的V－T图像由V＝CT可知在V－T坐标系中，等压线是一条通过坐标原点的倾斜的_______________．对于一定质量的气体，不同等压线的斜率不同．斜率越小，压强越___________，如图所示，p2＞p1.直线大二、气体实验定律的微观解释1．玻意耳定律：一定质量的气体，温度保持不变时，分子的_______________是一定的．在这种情况下，体积减小时，分子的_______________增大，气体的压强就增大．2．查理定律：一定质量的气体，体积保持不变时，分子的_______________保持不变．在这种情况下，温度升高时，分子的_______________增大，气体的压强就增大．3．盖吕萨克定律：一定质量的气体，温度升高时，分子的_______________增大．只有气体的体积同时增大，使分子的_______________减小，才能保持压强不变．平均动能密集程度密集程度平均动能平均动能密集程度气体实验定律的微观解释用分子动理论可以很好地解释气体的实验定律．1．玻意耳定律的微观解释(1)一定质量的气体，温度保持不变，从微观上看表示气体分子的总数和分子的平均动能保持不变，因此气体压强只跟单位体积的分子数有关．(2)气体发生等温变化时，体积增大到原来体积的几倍，单位体积内的分子数就减小到原来的几分之一，压强就会减少到原来的几分之一；体积减小到原来的几分之一，单位体积内的分子数就增大为原来的几倍，压强就会增大为原来的几倍．2．查理定律的微观解释(1)一定质量的理想气体，体积保持不变时，从微观上表示单位体积内的分子数保持不变，因此气体的压强只跟气体分子的平均动能有关．(2)气体发生等容变化时，温度升高，气体分子的平均动能增大，气体的压强会增大；温度降低，气体分子的平均动能减小，气体压强就减小．3．盖吕萨克定律的微观解释(1)一定质量的理想气体，压强保持不变时，从微观上看是单位体积内分子数的变化引起的压强变化与由分子的平均动能变化引起的压强变化相互抵消．(2)气体发生等压变化时，气体体积增大，单位体积内的分子数减少，会使气体压强减小，此时气体温度升高，气体分子的平均动能增大，从而使气体压强增大来抵消由气体体积增大而造成的气体压强的减小．相反，气体体积减小，单位体积内的分子数增多，会使气体压强增大，只有气体的温度降低，气体分子的平均动能减小，才能使气体的压强减小来抵消由气体体积减小而造成的气体压强的增大．(多选)对一定质量的理想气体，下列说法正确的是()A．体积不变，压强增大时，气体分子的平均动能一定增大B．温度不变，压强减小时，气体的密度一定减小C．压强不变，温度降低时，气体的密度一定减小D．温度升高，压强和体积都可能不变[解析]根据气体压强、体积、温度的关系可知，体积不变，压强增大时，气体的温度增大，气体分子的平均动能增大，选项A正确；温度不变，压强减小时，气体体积增大，气体的密集程度减小，B正确；压强不变，温度降低时，体积减小，气体的密集程度增大，C错误；温度升高，压强、体积中至少有一个发生改变，D错误．[答案]AB1.(多选)封闭在汽缸内一定质量的气体，如果保持气体体积不变，当温度升高时，以下说法正确的是()A．气体的密度增大B．气体的压强增大C．气体分子的平均动能减小D．每秒撞击器壁单位面积的气体分子数增多解析：选BD.由查理定律可知，当体积不变时，pT＝常数，T升高时，压强增大，B正确．由于体积不变，分子密度不变，而温度升高，分子的平均动能增加，所以单位时间内，气体分子对容器器壁碰撞次数增多，D对，A、C错．气体状态变化的图像问题1.对两种等温变化图像的理解和应用p－1V图像p－V图像图像特点p－1V图像p－V图像物理意义一定质量的气体，温度不变时，pV＝常量，p与1V成正比，在p－1V图上的等温线应是过原点的直线一定质量的气体，在温度不变的情况下p与V成反比，因此等温过程的p－V图像是双曲线的一支温度高低直线的斜率为p与V的乘积，斜率越大，pV乘积越大，温度就越高，图中t2＞t1一定质量的气体，温度越高，气体压强与体积的乘积必然越大，在p－V图上的等温线就越高，图中t1＜t2(1)图像上的一点代表气体的一个状态，每一点都对应气体的一个确定的状态(p、V、T表示)．(2)温度不同，一定质量的同一气体的等温线不同．同一气体的等温线比较，在p－V图中，双曲线顶点离坐标原点远的等温线对应的温度高．在p－1V图中，斜率大的等温线对应的温度高．(3)分析问题时一定注意区分是p－V图线还是p－1V图线，并对应好各自的图线形状．2．对p－T图像和V－T图像的理解(1)p－T图像和V－T图像的比较p－T图像V－T图像图像p－T图像V－T图像纵坐标压强p体积V斜率意义体积的倒数，斜率越大体积越小，即V4＜V3＜V2＜V1压强的倒数，斜率越大压强越小，即p4＜p3＜p2＜p1相同点①都是一条通过原点的倾斜直线②横坐标都是热力学温度T③都是斜率越大，气体的另外一个状态参量越小(1)在图像的原点附近要用虚线表示，因为此处实际不存在，但还要表示出图线过原点．(2)如果坐标上有数字则坐标轴上一定要标上单位，没有数字的坐标轴可以不标单位．(2)对于p－T图像与V－T图像的注意事项①首先要明确是p－T图像还是V－T图像．②不是热力学温标的先转换为热力学温标．③解决问题时要将图像与实际情况相结合．如图所示为一定质量的气体在不同温度下的两条等温线，则下列说法不正确的是()A．从等温线可以看出，一定质量的气体在发生等温变化时，其压强与体积成反比B．一定质量的气体，在不同温度下的等温线是不同的C．由图可知T1T2D．由图可知T1T2命题视角1P－V图像的分析[思路点拨]对同一质量不变的气体，温度越高，p、V之积越大．[解析]由等温线的物理意义可知，A、B正确，对于一定质量的气体，温度越高，等温线的位置就越高，C错，D对．[答案]C(多选)一定质量理想气体的状态经历了如图所示的ab、bc、cd、da四个过程，其中bc的延长线通过原点，cd垂直于ab且与水平轴平行，da与bc平行．则气体体积在()A．ab过程中不断增加B．bc过程中保持不变C．cd过程中不断增加D．da过程中保持不变命题视角2p－T图像的分析[思路点拨]分别作出过a、d点的等容线，根据等容线斜率大小判断体积变化情况．[解析]首先，因为bc的延长线通过原点，所以bc是等容线，即气体体积在bc过程中保持不变，B正确；ab是等温线，压强减小则体积增大，A正确；cd是等压线，温度降低则体积减小，C错误；连接aO交cd于e，则ae是等容线，即Va＝Ve，因为Vd＜Ve，所以Vd＜Va，所以da过程中体积不是保持不变，D错误．[答案]AB(多选)一定质量的理想气体经历如图所示的一系列过程，ab、bc、cd和da这四段过程在V－T图上都是直线段，ab和cd的延长线通过坐标原点O，bc垂直于ab，由图可以判断()A．ab过程中气体压强不断减小B．bc过程中气体压强不断减小C．cd过程中气体压强不断增大D．da过程中气体压强不断增大命题视角3V－T图像的分析[解题探究](1)在V－T图像中，过原点的直线表示________变化；(2)V－T图像的斜率越大，表示压强越________．[解析]由图像知，pa＝pb＞pc＝pd，因此ab过程压强不变，bc过程压强减小，cd过程压强不变，da过程压强增大，故B、D正确，A、C错误．[答案]BD一定质量的气体，温度不变时，压强与体积成反比，温度升高后，压强与体积的乘积变大，等温线表现为远离原点．2.某一密闭气体，分别以两个不同的体积做等容变化，这两个等容过程对应的p－t图像如图中的①、②所示．则相对应的V－T图像或p－V图像可能是下图中的()解析：选D.同一部分气体在两个不同体积的情况下的p－t图像中，0摄氏度时图线①压强大，说明体积小；两条图线都是等容变化，故A、B、C错误，D正确．