高中物理 第八章 气体 第三节 理想气体的状态方程名师导航学案 新人教版选修3-3.doc

第三节 理想气体的状态方程名师导航知识梳理1.严格遵守气体实验定律的气体叫_.实际气体在压强_，温度_的情况下，均可视为理想气体.2.一定质量理想气体的状态方程为_.3.气体的实验定律可以看作理想气体状态方程的_.4.一定质量的理想气体状态方程的两个推论是_和_.疑难突破应用理想气体状态方程解题的基本思想是什么？1.根据题意确定研究对象一定质量的气体.2.确定初末状态，分别找出初、末状态的状态参量，其中对压强的分析是解题的关键，若研究对象是相互关联的两部分气体，应注意，找出它们压强或体积之间的关系.3.根据状态的变化选用相应的定律建立方程.4.统一各量单位，然后将数值代入方程式求解.问题探究问题：根据给定的实验器材，验证理想气体状态方程.探究：实验器材：气体定律实验器、钩码、方座支架、温度计、烧杯、刻度尺、热水、气压计.实验步骤1.记录实验室内大气压强p0,测出气筒的横截面积s.2.将仪器按图8-3-1所示安装好，调整气体定律实验器，使它呈竖直状态.图8-3-13.取下橡皮帽，把活塞拉出一半左右，使气筒内存留一定质量的空气，最后用橡皮帽盖紧出气嘴.4.向烧杯内加入冷水，直到水完全浸没气体定律实验器的空气柱为止.5.大约2 min后，待气体体积稳定后，读出温度计的度数和气体的体积.6.在气体定律实验器的挂钩上加挂钩码或用弹簧秤上提，改变被封闭的空气柱的压强.用公式p=p0(f/s)计算出空气柱的压强.同时读出水的温度、气体的体积.7.给烧杯内换上热水，实验一次.8.改变加挂的钩码数(或弹簧秤的示数)，再分别做四次上面的实验并完成下表.活塞面积s=_(厘米)2，大气压强p0=_帕，活塞重g0=_牛实验次数1234567外力改变的压强合外力f(牛)外加力压强f/s(帕)气体压强p(帕)气体的温度t(k)气体的体积vpv/t探究结论：通过实验可以得到：理想气体状态方程=c(c为常数)是正确的.典题精讲【例1】 如图8-3-2所示，玻璃管a和b下端用橡皮管相连，内装水银，a管上端封闭有某种气体，b管上端开口与大气相通，保持下端位置不变，将b管缓慢倾斜，则( )图8-3-2a.a管内气体的体积增大 b.a管内气体的体积减小c.两管的水银面高度差减小 d.两管的水银面高度差增大思路解析：a管内气体压强为p0-gh，当b管倾斜时，会使两水银面的高度差增大，这时a管内气体就向下推水银面，则体积增大，压强减小，达到一个新的平衡态，在这个状态时压强为p0-gh，由于压强减小，所以水银面的高度增大，即hh.答案：ad【例2】 如图8-3-4所示，一端封闭的粗细均匀的玻璃管，开口向上竖直放置，管中有两段水银柱封闭了两段空气柱，开始时v1=2v2，现将玻璃缓慢地均匀加热，则下列说法正确的是( )图8-3-4a.加热过程中，始终保持v1=2v2 b.加热后v12v2c.加热后v12v2 d.条件不足，无法确定思路解析：在加热过程中，上段气柱的压强始终保持为p0+gh1不变，下段气柱的压强始终为p0+gh1+gh2不变，所以整个过程为等压变化，根据盖吕萨克定律得：，得v1=v1，得v2=v2所以，即v1=2v2.答案：a【例3】 钢瓶中装有一定质量的气体，现在用两种方法抽钢瓶中的气体，第一种方法是用小抽气机，每次抽出1 l气体，共抽取三次，第二种方法是用大抽气机，一次抽取3 l气体，这两种抽法中，抽取气体质量较大的是( )a.第一种抽法 b.第二种抽法c.两种抽法抽出的气体质量一样大 d.无法判断思路解析：设初状态气体压强为p0，抽出气体后压强为p，对气体状态变化应用玻意耳定律，则第一种抽法p0v=p1(v+1)p1=p0p1v=p2(v+1)p2=p1=p0()2p2v=p(v+1)即三次抽完后p=p0第二种抽法p0v=p(v+3)p=p0=p0 由此可知第一种抽法抽出气体后，剩余气体的压强小，即抽出的气体质量大.答案：a【例4】 一定质量理想气体处于平衡状态，现设法使其温度降低而压强升高，达到平衡状态，则( )a.状态时气体的密度比状态时的大b.状态时分子间的平均距离比状态时的大c.状态时每个分子的动能都比状态时的大d.状态时分子的平均动能都比状态时的分子平均动能大思路解析：一定质量的理想气体，因温度降低而压强升高，由气体状态方程=c,可知v一定减小,所以其密度变大，a错.分子间平均距离变小，b对.因温度是分子平均动能的标志，由温度降低这一题意可直接判断b正确.答案：b知识导学 学习本节前，要首先复习好前两节学到的气体的三大实验定律.以及三大实验定律的适用条件.由于气体三大实验定律可以看成是理想气体状态方程的特例，故学好理想气体状态方程的基础是气体三大定律.本节内容是本章的重点，三大气体实验定律的应用，也是本章的难点之一.疑难导析1.解答理想气体状态方程的关键就是要有明确的解题思路.2.分析各量之间的关系也是解题的关键.各量之间的关系往往隐含在题设条件中，要认真地审题，理清思路。3.方程两边的物理量必须统一，建议全都使用国际单位制，这样计算所得结果也为国际单位，可以减小错解的几率.问题导思 在验证理想气体状态方程的实验过程中，要注意以下几点：1.力求筒内气体温度与水温一致，同时p、v、t的值尽量在同一时刻测定.一般先读出水的温度紧接着读出气体的体积，因为气体的体积是随水的温度变化的.2.要密封好气筒内的空气，不能漏气，并且气体的体积约占气筒总容积的一半，效果较好.3.给活塞加挂钩时，一定要使两边的质量相同，使两边保持平衡，挂钩码要缓慢进行.4.在公式p=p0(f/s)中压力f指活塞及活塞上的一些配件所受的重力g0和对活塞施加的拉力或压力.5.计算压强时，应把各个量换算成统一单位后再运算，温度计读出的温度应换算成热力学温度.6.空气柱一定要完全浸入水中，否则气体的温度就测不准了.7.如果没有配置气体定律实验器，这个实验也可用普通注射器、水槽、砝码和测力计进行.典题导考绿色通道：解决此类题的关键是抓住引起变化的因素压强，以封闭的气体为研究对象，运用理想气体状态方程，就可以得出结论.【典题变式1】 如图8-3-3所示，两端开口的直玻璃管直插入水银槽中，一段水银柱下封有一定质量的气体，管中下端水银面与槽中的水银面的高度差为h.当被封闭的气柱温度降低时，可以看到( )图8-3-3a.h变小 b.h变大 c.不变 d.无法判断绿色通道：此类题的典型性在于研究对象为两段封闭的气体，解决此类问题的关键在于考虑封闭气体对压强的传导作用，压强具有传导性，这是气体状态参量中唯一的一个特性.【典题变式2】 如图8-3-5所示，两端封闭的粗细均匀的、竖直放置的玻璃管内有一长为h的水银柱,将管内气体分为两部分,已知l2=2l1,开始两部分气体温度相同,若使两部分气体同时升高相同的温度,管内水银柱将如何运动?图8-3-5绿色通道：此题为理想气体状态方程特例玻意耳定律的一个应用，而在最后结果的比较当中应用了在体积不变的情况下，压强的大小代表了气体内密度的大小.在解决“抽气”或“打气”这类题的过程中要假设一个接收系统或气体来源提供系统，以总的气体为研究对象进行研究.黑色陷阱:同学们如果从自己的经验出发，以为和抽水一样很有可能会判断为两次所抽的气体质量一样多，这是因为从表面上看我们两次所抽的气体体积都是3 l，但只要你认真分析就会发现在用第一种抽法进行抽气时，每抽一次瓶内的气体压强就会减小，这一点大家一定要注意.【典题变式3】 某贮气筒内装有温度为27 ，压强为4106 pa的压缩气体，如果从筒内放出一半质量的气体，然后使筒内剩余气体的温度降到12 ，那么剩余气体的压强为多大？绿色通道：通过此题要学会用控制变量法研究问题，所谓控制变量法，就是先保持三个物理量中的某个量不变，分别研究另外两个物理量之间的变化关系，记住和理解这些气体状态变化的规律的关键是：(1)明确研究对象；(2)记住各变化过程的前提条件，“气体质量一定”是所有这些变化规律的共同条件，除此还有各自独立的条件，在应用中不能忽视这些条件.【典题变式4】 一定质量的理想气体经历等温压缩过程时，气体压强增大，从分子动理论观点来分析，这是因为( )a.气体分子碰撞器壁的平均冲量增大b.单位时间内，器壁单位面积上分子碰撞的次