第三章第2节 气体实验定律的图像表示及微观解释

二、气体实验定律的图像表示及微观解释

教学目标

1.会用图像描述气体实验定律，会在p－V，p－T和V－T三种图像中描绘三种等值变化过程。

2．经历“讨论交流”过程，探究图像中所隐含的物理意义。培养学生积极参与，乐于合作、沟通，勇于发表自己见解的精神。

3．能对气体实验定律做微观解释。 重点难点

重点：运用图像分析气体状态变化过程 难点：气体实验定律的微观解释 设计思想

上节课通过实验得出了气体实验定律，本节课利用数学工具――图像进一步研究气体实验定律，使得气体状态变化过程的研究更为直观，相关参量的变化特征一目了然，并通过相关习题的练习培养学生运用数学知识表达物理规律的能力。再引导学生运用分子动理论和统计方法对气体实验定律逐个进行解释，主要围绕压强的微观意义进行解释，帮助学生建立起宏观现象的微观图景，使学生对热学知识有系统的认识。

教学资源 《气体实验定律的图像表示及微观解释》多媒体课件 教学设计 【课堂引入】

问题：气体实验定律除用十分简洁的公式表示，还可用什么数学工具更加直观地表示呢？ 【课堂学习】

学习活动一：气体实验定律的图象表示

问题1：气体实验定律的图像一般有三种：p－V图像、p－T图像、V－T图像，等温变化、等容变化和等压变化分别在这三种图像中如何表示？

（先由学生根据数学知识作出反映玻意耳定律、查理定律和盖·吕萨克定律的图像）

观察思考：反映等容变化和等压变化的图线有什么特点？其下部为什么要用虚线表示？ 讨论交流1：一定质量的某种气体在T1、T2、T3三个温度下发生等温变化，相对应的三条等温线如图所示，则T1、T2、T3的大小关系如何？

讨论交流2：一定质量的某种气体装在容积分别为V1、V2、V3的三个容器中，发生等容变化，相对应的三条等容线如图所示，则V1、V2、V3的大小关系如何？

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结论：离坐标原点越“远”的等温线所代表的温度越高；斜率越大的等容线所代表的体积越小。（同理可分析等压线所代表的压强大小关系）

问题2：等温变化、等容变化和等压变化可以在其他两种坐标中表示出来吗？

1、等温线：

2、等容线：

3、等压线：

例题：如图甲中的实线表示1 mol的理想气体发生状态变化时的p－V图线，变化过程是由状态A出发，经过B、C、D各状态，最后又回到状态A，试将全部过程准确画在图乙所示的p－T图中。

【解析】由图甲可知状态A的p＝1 atm，V＝22.4 L，且气体的量为1mol，这恰是标况下的参

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数，所以T＝273 K（也可由克拉珀龙方程求得），在图乙中确定A点。 A→B，气体做等压变化，因为VB＝2VA，所以TB＝2TA，在图乙中确定B点。 B→C，气体做等容变化，因为pC＝2pB，所以TC＝2TB，在图乙中确定C点。 C→D，气体做等温变化，且pD＝2pC，在图乙中确定D点。 D→A，气体做等容变化，全过程如图所示。

学习活动二：从微观角度解释气体实验定律

问题1：气体实验定律既能用公式表示，也能用图像表示，它反映了气体宏观物理之间的关系。怎样从微观分子分布与运动的角度来解释气体实验定律呢？

问题2：气体压强是由于气体分子对容器壁的频繁碰撞造成的，从微观上看取决于气体分子的密集程度和分子的平均动能这两个方面。当气体的状态参量发生变化时，以上两个方面如何相互制约呢？

1、 对玻意耳定律的解释：

一定质量的气体做等温变化时，气体分子的平均动能是一定的，气体体积越小，分子的密集程度越大，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数越多，故而压强越大。

2、 对查理定律的解释：

一定质量的气体做等容变化时，气体分子的密集程度不变，当温度升高时，分子热运动的平均动能增大，分子运动速率增大，这一方面使得分子撞击到器壁上单位面积上的分子数增多，同时撞击力也增大，从而使得气体压强增大。

3、 对盖·吕萨克定律的解释：

一定质量的气体，当温度升高时，气体分子热运动的平均动能增大，这会使气体对器壁的压强增大，要使压强保持不变，必须减小气体分子的密集程度，使单位时间内与器壁单位面积上碰撞的分子数减少，这在宏观上表现为气体体积增大。

【课堂小结】

问题1：气体实验定律的图像一般有几种？ 问题2：等温线、等容线、等压线分别有什么特点？ 问题3：如何从图像中认识状态参量的变化？ 问题4：如何从微观角度解释气体实验定律？

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【板书设计】

第四节 气体实验定律的图像表示及微观解释

一、气体实验定律的图像表示 1、 等温线： 2、 等容线： 3、 等压线：

二、气体实验定律的微观解释 1、 对玻意耳定律的解释 2、 对查理定律的解释 3、 对盖·吕萨克定律的解释 课堂反馈

1、为了将空气装入气瓶内，现将一定质量的空气等温压缩，下列图象能正确表示过程中空气的压强p和体积V关系的是（ ）

2、一定质量的理想气体经过一系列过程，如图所示，下列说法中正确的是( ） A．a→b过程中，气体体积增大，压强减小 B．b→c过程中，气体压强不变，体积增大 C．c→a过程中，气体压强增大，体积变小 D．c→a过程中，气体温度升高，体积不变

3、如图所示，p-T图上的abc表示一定质量某种气体的状态变化过程，这一过程在p-V图上

的图线正确的是 （ ）

4、如图所示，是一定质量的气体从状态A经B到状态C的V—T图象，由图象可知（ ）

A．PA＞PB B．PC＜PB C．PA＞PC

D．PC＞PB

V A O B C T 5、某同学用同一个注射器做了两次验证玻意耳定律的实验，操作完全正确，根据实验数据却在P、V图上画出了两条不同的双曲线如图所示，造成这种情况的可能原因是 （ ）

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