高二物理人教版选修338.3理想气体的状态方程教案（精编版）

1、高二物理人教版选修33 8.3理想气体的状态方程教案第 3 页第 4 页量都发生变化时，应遵循什么样的规律呢？这就是我们今天这节课要学习的主要问题。（二）教学过程设计1关于“理想气体”概念的教学设问：（1）玻意耳定律和查理定律是如何得出的？即它们是物理理论推导出来的还是由实验总结归纳得出来的？答案是：由实验总结归纳得出的。（2）这两个定律是在什么条件下通过实验得到的？老师引导学生知道是在温度不太低（与常温比较）和压强不太大（与大气压强相比）的条件得出的。老师讲解： 在初中我们就学过使常温常压下呈气态的物质（如氧气、 氢气等）液化的方法是降低温度和增大压强。这就是说，当温度足够低或压强足够大时，

2、任何气体都被液化了，当然也不遵循反映气体状态变化的玻意耳定律和查理定律了。而且实验事实也证明：在较低温度或较大压强下，气体即使未被液化，它们的实验数据也与玻意耳定律或查理定律计算出的数据有较大的误差。出示表格（ 1） ：p pv 值( 1.013 105pal) ( 1.013h2n2o2空气第 5 页105pa) 1 1 1 1 1 100 1.069 0.9941 0.9265 0.973 200 1.138 1.0483 0.914 1.01 500 1.3565 1.39 1.156 1.34 1000 1.72 2.0685 1.7355 1.992 说明讲解：投影片（1）所示是在温

3、度为0，压强为51.013 10 pa的条件下取 1l 几种常见实际气体保持温度不变时，在不同压强下用实验测出的pv 乘积值。从表中可看出在压强为51.013 10 pa至71 .01310 pa之间时，实验结果与玻意耳定律计算值，近似相等，当压强为81 .013 10 pa时，玻意耳定律就完全不适用了。这说明实际气体只有在一定温度和一定压强范围内才能近似地遵循玻意耳定律和查理定律。而且不同的实际气体适用的温度范围和压强范围也是各不相同的。为了研究方便，我们假设这样一种气体，它在任何温度和任何压强下都能严格地遵循玻意耳定律和查理定律。我们把这样的气体叫做 “理想气体”。 （板书“理想气体”概念

4、意义。 ）2推导理想气体状态方程前面已经学过，对于一定质量的理想气体的状态可用三个状态参量p、v、t来描述，且知道这三个状态参量中只有一个变而另外两个参量保持不变的情况是第 6 页不会发生的。换句话说：若其中任意两个参量确定之后，第三个参量一定有唯一确定的值。它们共同表征一定质量理想气体的唯一确定的一个状态。根据这一思想，我们假定一定质量的理想气体在开始状态时各状态参量为（111pvt，） ，经过某变化过程，到末状态时各状态参量变为（222pvt，） ，这中间的变化过程可以是各种各样的，现假设有两种过程：第一种：从（111pvt， ，）先等温并使其体积变为2v，压强随之变为cp，此中间状态为（

5、21cpvt，）再等容并使其温度变为2t，则其压强一定变为2p，则末状态（222pvt，） 。第二种：从（111pvt，）先等容并使其温度变为2t，则压强随之变为cp，此中间状态为（12cpvt，） ，再等温并使其体积变为2v，则压强也一定变为2p，也到末状态（222pvt，） 。将全班同学分为两大组，根据玻意耳定律和查理定律，分别按两种过程，自己推导理想气体状态过程。 （即要求找出111pvt，与222pvt，间的等量关系。）理想气体状态方程。它说明：一定质量的理想气体的压强、体积的乘积与热力学温度的比值是一个常数。3推导并验证盖吕萨克定律设问： （1）若上述理想气体状态方程中，12pp，方

6、程形式变化成怎样的形式？第 7 页答案：12111222vvvtttvt或（2）12pp本身说明气体状态变化有什么特点？答案：说明等效地看作气体做等压变化。（即压强保持不变的变化）由此可得出结论：当压强不变时，一定质量的理想气体的体积与热力学温度成正比。这个结论最初是法国科学家盖吕萨克在研究气体膨胀的实验中得到的，也叫盖吕萨克定律。它也属于实验定律。当今可以设计多种实验方法来验证这一结论。今天我们利用在验证玻意耳定律中用过的气体定律实验器来验证这一定律。演示实验：实验装置如图所示，此实验保持压强不变，只是利用改变烧杯中的水温来确定三个温度状态123ttt、 、，这可从温度计上读出，再分别换算成热力学温度123ttt、，再利用气体实验器上的刻度值作为达热平衡时，被封闭气体的体积值，分别为123vvv、，填入表格，然后让学生用计算器分别算出312123vvvttv、 、，只要读数准确，则这几个值会近似相等，从而证明了盖吕萨克定律。例 1. 一定质量的理想气体，由状态 a（1，3）沿直线 ab 变化到 c（3，1） ，如图 8.3 7 所示，气体在a、b、c 三个状态中的温度之比是a.1：1：1 b. 1 ：2：3 图 8.37 第 8 页c. 3：4：3 d. 4 ：3：4 解析：由理想气体状态方程可作出判断。答案：c。突破反思本节课通过推导理想气体状