鲁科版高中物理选择性必修第三册全册教学课件

鲁科版高中物理选择性必修第三册全册教学课件1.1分子动理论的基本观点选择性必修第三册鲁科版第1章分子动理论与气体实验定律走进微观的世界邮票中的列文虎克和他的显微镜17世纪，荷兰生物学家列文虎克（A．Leeuwenhoek，1632-1723）用自制显微镜对准一滴雨水的时候，惊奇地发现有无数的微小生物游弋其中。他把这个发现报告给英国皇家学会，引起了轰动。我们用肉眼可看到远在数百万光年以外的巨大星系，却不一定能看清“近在眼前”的细小物体。走进微观的世界用扫描隧道显微镜移动原子构成“原子”二字随着科学技术的进步，人们的视野已深入物质的内部。科学家甚至可利用扫描隧道显微镜来操纵单个原子，将其排列成各种文字。按照这个尺寸，可在一根大头针的针尖上写下一部《红楼梦》的全部内容。微观的世界又有怎样的规律呢？1.物体是由大量分子组成的化学中：保持物质化学性质的最小微粒叫分子．热学中：构成物质的最小单元多种多样，如：原子、离子和分子等，统称为分子。物体是由大量分子组成的。广义的分子分子的概念分子的大小１、组成物体的分子很小光学显微镜也无法观察扫描隧道显微镜石墨表面原子排布图硅表面硅原子的排列CSI分子直径的数量级是10-10m例如：水分子4×10-10m

氢分子2.3×10-10m2、分子大小可能不一样，但直径数量级是一样的，都是10-10m。（个别大分子除外）如果把分子放大到小指甲那么大，按这个比例放大手，手就可以握住整个地球。阿伏加德罗常数NA

分子很小，组成物质的分子数目非常大；1mol的任何物质含有的粒子数相同，这个数叫阿伏加德罗常数（NA＝6.02×1023mol-1）已知:1mol水的质量是0.018kg，求:水分子质量通常分子质量的数量级在10－27Kg----10－25Kg之间1cm3水中含有个水分子？如:氧分子约5.3×10－26kg；氢分子约3.35×10－27kg粗略估算分子质量例、若已知铁的原子量是56，铁的密度是7.8×103kg/m3，1）求质量是1g的铁块中铁原子的数目(取1位有效数字）2）计算出铁原子的直径是多少米？解:当物质的质量以克为单位时，摩尔质量在数值上等于该物质的相对原子质量或相对分子质量。2.分子永不停息地做无规则运动观察微粒在液体中的运动（1）在两个相同的玻璃杯中分别装入质量相等的冷水和热水，然后，在两杯水中同时滴入等量的蓝黑墨水。一段时间后，两个杯子中的蓝黑墨水呈现出如图1-1所示的扩散现象。请你做一做，并请解释这种现象。观察微粒在液体中的运动（2）把碳素墨水用纯净水稀释成悬浊液，并取一小滴放在载玻片上，盖上盖玻片，放在显微镜下观察悬浮在液体中的微粒的运动（图1-2）。扩散现象表明：

一切物体的分子都永不停息地做无规则运动。

由于分子的运动跟温度有关，所以这种无规则运动叫分子的热运动。温度越高，热运动越剧烈。英国植物学家布朗。1827年用显微镜观察植物的花粉微粒悬浮在静止水面上的形态时，却惊奇地发现这些花粉微粒在不停地作无规则运动。进一步研究后发现：一切悬浮在液体中的微小颗粒，都会作无休止的不规则运动。布朗运动

悬浮在液体(气体）中的固体微粒永不停息的无规则运动叫做布朗运动．布朗运动布朗运动是怎样产生的呢？悬浮在液体中的微粒不断地受到液体分子的撞击。如果微粒较大，则在每一个时刻撞击的分子数目较多，各个方向撞击的情况大致相同，这时微粒基本处于平衡状态。如果微粒足够小，液体分子对微粒的撞击作用就不会完全抵消，导致微粒的运动状态发生变化。布朗运动：反映了分子在永不停息地做无规则运动。即热运动。点击视频3.分子间存在着相互作用力

分子既然做无规则的运动，为什么固体和液体的分子不散开？且能保持一定体积，固体还能保持一定形状呢？是不是分子间存在着相互作用力呢？1、组成物质的分子间存在着相互作用的引力。固体和液体能保持一定体积，就是因为分子间存在引力。2、固体和液体都很难被压缩说明物质内部的分子之间还存在着斥力。研究表明：分子间存在相互作用的引力和斥力r>r0r<r0ff斥f引f分r00r分子间作用力随分子间距离变化的示意图（1）当r=r0=10-10m时，

f引＝

f斥，分子力f分＝0，处于平衡状态f引f引f斥f斥r0fr00rr＜r0（2）当r＜r0时，随r的减小，f引、f斥都增大，f斥比f引增大得快，f斥＞f引，分子力表现为斥力，r减小，分子力增大分子间作用力随分子间距离变化的示意图f斥f斥f斥f引f分f引f引r＞r0分子间作用力随分子间距离变化的示意图fr00r（2）当r＞r0时，随r的减小，f引、f斥都增大，f斥比f引增大得快，f斥＜f引，分子力表现为斥力，r减小，分子力增大f斥f斥f引f引f斥f引f分(4)当r＞10r0时，分子间的作用力减小到可以忽略。说明：分子间的作用力是一种短程力分子间作用力随分子间距离变化的示意图fr00rf斥f引f分固体、液体、气体分子间的相互作用力1、分子间作用力的临界距离r0的数值因分子的不同而不同。但数量级一般是10－10m。2、固体、液体分子间距与r0接近，液体分子间距大些；气体分子间距最大；所气体分子间的作用力很小，可以忽略不计。3、固体分子密集，在作用力影响下，在平衡位置自由振动；液体分子间距稍大些，

每个分子一边振动，一边在其它分子间穿梭（体现为可以流动）；气体分子间距最大；分子间的作用力很小，分子无规则运动，频繁碰撞。常温下500m/s;与其他分子碰撞达每秒50亿次物体是由大量分子组成的，分子永不停息地做无规则运动，分子间存在着相互作用力。这就是分子动理论的基本观点，是研究热现象的基础。4.物体的内能由于分子间存在着相互作用力，可进一步证明，分子具有由它们的相对位置决定的势能，这种势能称为分子势能。分子势能的变化可根据分子间作用力做功来确定：分子间作用力做正功分子势能减小做负功分子势能增大分子势能当分子间距离小于r。时，分子间作用力表现为斥力，再减小分子间距离，必须克服分子间斥力做功，分子势能随分子间距离减小而增大。当分子间距离大于r。时，分子间作用力表现为引力，再增大分子间距离，必须克服分子间引力做功，分子势能随分子间距离增大而增大。分子间距离足够大时，分子间作用力可忽略不计。分子势能选定分子间距离r为无穷大时的分子势能为零，则分子势能Ep，随分子间距离r变化的关系如图红线所示（蓝色虚线为分子作用力随分子间距离变化的图像）。当r=r0时，分子间作用力为0，分子势能最小。分子势能与物体的体积有关物体体积变化分子间距离变化分子势能变化分子不停的做无规则热运动，因此分子具有动能。①分子热运动速率大小不一，所以各分子动能有大有小。②宏观热现象是大量分子热运动的整体表现。③大量分子动能的平均值称平均动能。分子热运动的平均动能体现为物体的温度宏观上温度越高，分子热运动的平均动能越大平均动能内能物体的所有分子热运动的动能和分子势能的总和称为物体的内能。①所有物体都有内能。②物体的内能与物体的质量、体积、温度有关。同学们，通过这节课的学习，你有什么收获呢？谢谢大家爱心.诚心.细心.耐心，让家长放心.孩子安心。1.2科学测量:用油膜法估测油酸分子的大小选择性必修第三册鲁科版第1章分子动理论与气体实验定律【实验目的】（1）估测油酸分子大小的数量级。

（2）体验通过油膜法测量油酸分子大小的思想方法。【实验器材】油酸、酒精、清水、滴管（或注射器）、量筒、笔、爽身粉、玻璃片、浅水盘、坐标纸【实验原理与设计】油酸是一种脂肪酸，把一滴油酸滴到平静的水面上，油酸会展开成一片油膜。油膜面积最大且稳定时，可近似认为是单层油酸分子油膜。若把油酸分子视为球体，则单分子油膜的厚度就近似等于分子的直径。只要测量出这一滴油酸的体积V

和油膜的面积S，就可估算出油酸分子的直径d=［图1-10（a）］。

【实验步骤】（2）向浅水盘内倒入清水，在水面上轻轻而均匀地撒一层爽身粉。用滴管在其上滴一滴油酸酒精溶液，待油层不再扩散、形状稳定时，就近似形成了单分子油膜［图1-10（b）］。（3）将玻璃片盖在浅水盘上，用笔将油膜的轮廓描绘在玻璃片上。（4）将描有油膜轮廓的玻璃片放在坐标纸上，算出油膜的面积S。求面积时以坐标纸上边长为1cm的正方形为单位，数出轮廓内正方形的个数（不足半个的舍去，多于半个的算一个）。（5）根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V。根据油酸的体积V

和油膜的面积S

算出油酸分子的直径。【数据分析】请将测量的数据记入你设计的表格中，并分析数据，形成结论。【实验结论】请写出实验结论。【讨论】在实验中为什么要取非常小的一滴油酸酒精溶液做实验？为什么实验时要使油膜尽可能地散开？假如油酸分子不是紧密排列的，对实验结果会产生怎样的影响？【误差分析】实验误差通常来自三个方面:1.形成单分子油膜:只有形成单分子油膜,才能用油膜的厚度代表分子的直径,即d=。要求使用的酒精的浓度、痱子粉的用量适宜。【误差分析】实验误差通常来自三个方面:2.油酸的体积V:用累积法测油滴的体积。先测出1mL的油酸酒精溶液的滴数,从而计算出一滴油酸酒精溶液的体积,再由油酸酒精溶液的浓度算出纯油酸的体积。【误差分析】3.油膜的面积S:用坐标纸测出形状不规则油膜的面积。数出不规则图形的轮廓包围的方格数,计算方格数时,不足半格的舍去,多于半格的算一个,方格边长的单位越小,这种方法求出的面积越精确。【例1】(多选)某同学在用油膜法估测分子直径的实验中,计算结果明显偏大,可能是由于 (

)A.油酸未完全散开B.油酸中含有大量酒精C.求每滴体积时,1mL溶液的滴数多数了几滴D.求每滴体积时,1mL溶液的滴数少数了几滴E.计算油膜面积时,舍去了所有不足一格的方格【解析】选A、D、E。油酸未完全散开,形成的油膜不是单分子层,计算的油膜厚度就不是分子直径,比分子直径大得多,A正确;滴入水中后酒精都溶入水中,B错误;计算体积时多数了几滴,会使计算的油滴体积偏小,当然计算的分子直径也偏小,C错误,D正确;数方格时舍去了所有不足一格的方格,计算出的油膜面积偏小,导致计算结果偏大,E正确。【例2】在做用油膜法估测分子大小的实验中,油酸酒精溶液的浓度约为每104mL溶液中有纯油酸6mL。用注射器测得1mL上述溶液为75滴,把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里,待水面稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用彩笔在玻璃板上描出油酸的轮廓,再把玻璃板放在坐标纸上,其形状和尺寸如图所示,坐标纸中正方形方格的边长为1cm。试求:(1)油酸膜的面积是多少?(2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积。(3)按以上实验数据估测出油酸分子的直径。【解题探究】(1)计算方格数时,不足半格的_____,多于半格的算_____。(2)油酸分子直径d=。舍去一个【解析】(1)根据题图中的轮廓可知,油膜面积S=106×1cm2=106cm2。(2)由1mL溶液为75滴可知1滴溶液的体积为mL,又已知每104mL溶液中有纯油酸6mL。则1滴溶液中含纯油酸的体积为V=×mL=8×10-6mL=8×10-6cm3。(3)油酸分子的直径d=cm≈7.5×10-8cm=7.5×10-10m。答案:(1)106cm2

(2)8×10-6cm3(3)7.5×10-10m【规律方法】计算方格格数的方法(1)在计算方格的格数时,可以画一个最大的内接矩形。(2)先求出矩形内的格数。(3)再数矩形外轮廓内多于半个的格数和整格数。【例3】油酸酒精溶液的浓度为每1000mL油酸酒精溶液中有油酸0.6mL,现用滴管向量筒内滴加50滴上述溶液,量筒中的溶液体积增加了1mL,若把一滴这样的油酸酒精溶液滴入足够大的盛水的浅盘中,由于酒精溶于水,油酸在水面展开,稳定后形成的油膜形状如图所示。若每一小方格的边长为25mm,试问:(1)这种估测方法是将每个油酸分子视为

模型,让油酸尽可能地在水面上展开,则形成的油膜可视为

油膜,这层油膜的厚度可视为油酸分子的

。图中油酸膜的面积为

m2;

每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是

m3;

根据上述数据,估测出油酸分子的直径是

m。(结果保留2位有效数字)

(2)某同学在实验过程中,在距水面约2cm的位置将一滴油酸酒精溶液滴入水面形成油膜,实验时观察到,油膜的面积先扩张然后又收缩了一些,这是为什么呢?请写出你分析的原因:

。

【解析】(1)将每个油酸分子视为球体,油膜视为单分子油膜,厚度可视为油酸分子直径。油膜面积约占55小格,面积约S=55×25×25×10-6m2≈3.4×10-2m2,一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为V=×10-6m3=1.2×10-11m3,油酸分子的直径约等于油膜的厚度,d=m≈3.5×10-10m。(2)主要有两个原因:①水面受到落下的油酸酒精溶液的冲击,先陷下后又恢复水平;②油酸酒精溶液中的酒精挥发,使液面收缩。答案:(1)球体单分子直径3.4×10-2

1.2×10-113.5×10-10

(2)见解析1.为了减小“用油膜法估测分子的大小”的误差,下列方法可行(

)A.用注射器向量筒里逐滴滴入配制好的溶液至1毫升,记下滴数n,则1滴溶液含纯油酸的体积V=mLB.把浅盘水平放置,在浅盘里倒入一些水,使水面离盘口距离小一些C.先在浅盘水中撒些痱子粉,再用注射器把油酸酒精溶液多滴几滴在水面上D.用牙签把水面上的油膜尽量拨弄成矩形【解析】选B。A项在计算一滴溶液中含纯油酸体积时忘记乘以溶液的浓度,故A项说法错误;B项的做法是正确的;多滴几滴能够使测量形成油膜的油酸体积更精确些,但多滴以后会使油膜面积增大,可能使油膜这个不规则形状的一部分与浅盘的壁相接触,这样油膜就不是单分子油膜了,故C项错;D项中的做法没有必要,并且牙签上沾有油酸,会使油酸体积测量误差增大。【补偿训练】

(多选)“用油膜法估测分子的大小”实验的科学依据是(

)A.将油酸形成的膜看成单分子油膜B.不考虑各油酸分子间的间隙C.考虑了各油酸分子间的间隙D.将油酸分子看成球形【解析】选A、B、D。实验中油酸的直径是用油酸的体积除以油膜的面积来计算,所以实验的科学依据是将油膜看成单分子油膜,不考虑油酸分子间的间隙,并把油酸分子看成球形,所以A、B、D正确,C错误。2.(1)如图所示的四个图反映“用油膜法估测分子的大小”实验中的四个步骤,将它们按操作先后顺序排列应是

(用符号表示)。

(2)用“油膜法”来粗略估测分子的大小,是通过一些科学的近似处理,这些处理有:

。

【解析】(1)用“油膜法估测分子的大小”实验步骤为:配制油酸酒精溶液→测定一滴油酸酒精溶液的体积→准备浅水盘→形成油膜→描绘油膜边缘→测量油膜面积→计算分子直径。很显然操作先后顺序排列应是dacb。(2)在“用油膜法估测分子的大小”实验中,我们的实验依据是:①油膜是呈单分子分布的;②把油酸分子看成球形;③分子之间没有空隙。答案:(1)dacb

(2)把在水面上尽可能扩散开的油膜视为单分子油膜,把形成油膜的分子看作紧密排列的球形分子3.在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中,有下列实验步骤:①往边长约为40cm的浅盘里倒入约2cm深的水,待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上。②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上,待薄膜形状稳定。③将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上,计算出油膜的面积,根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小。④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,记下量筒内每增加一定体积时的滴数,由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积。⑤将玻璃板放在浅盘上,然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上。完成下列填空:(1)上述步骤中,正确的顺序是

。(填写步骤前面的数字)

(2)将1cm3的油酸溶于酒精,制成300cm3的油酸酒精溶液;测得1cm3的油酸酒精溶液有50滴。现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上,测得所形成的油膜的面积是0.13m2。由此估算出油酸分子的直径为

m。(结果保留1位有效数字)

【解析】(1)根据“油膜法估测油酸分子的大小”实验原理可知正确的步骤顺序为④①②⑤③;(2)d=m≈5×10-10m。答案:(1)④①②⑤③

(2)5×10-104.用油膜法估测分子的大小。实验器材有:浓度为0.05%(体积分数)的油酸酒精溶液、最小刻度为0.1mL的量筒、盛有适量清水的浅盘、痱子粉、胶头滴管、玻璃板、彩笔、坐标纸(最小正方形边长为1cm)。则(1)下面给出的实验步骤中,正确排序应为

(填序号),为估算油酸分子的直径,请填充最后一项实验步骤D。

A.待油酸薄膜的形状稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上B.用滴管将浓度为0.05%的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,记下滴入1mL油酸酒精溶液的滴数NC.将痱子粉均匀地撒在浅盘内水面上,用滴管吸取浓度为0.05%的油酸酒精溶液,从低处向水面中央滴入一滴D.

(2)利用以上测量数据,写出单个油酸分子直径的表达式为

。

【解析】(1)根据实验原理可得,给出的实验步骤的正确排序为BCA,步骤D应为将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,以坐标纸上边长为1cm的正方形为单位,计算轮廓内正方形的个数,算出油酸薄膜的面积S。(2)每滴油酸酒精溶液的体积为1滴油酸酒精溶液所含纯油酸的体积为V=×0.05%所以单个油酸分子的直径为d=。答案:(1)BCA将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,以坐标纸上边长为1cm的正方形为单位,计算轮廓内正方形的个数,算出油酸薄膜的面积S(2)d=

5.在做“用油膜法估测分子大小”的实验时,油酸酒精溶液的浓度为每1000mL溶液中有纯油酸0.1mL,用注射器测得1mL上述溶液有200滴,把一滴该溶液滴入盛水的表面撒有痱子粉的浅盘里,待水面稳定后,测得油酸膜的近似轮廓如图所示,图中正方形小方格的边长为1cm,则每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是

mL,油酸膜的面积是

cm2。根据上述数据,估测出油酸分子的直径是

m。

【解析】每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为V=mL=5×10-7mL油膜的面积S=40×1cm2=40cm2,分子直径d=m=1.25×10-10m。答案:5×10-7

40

1.25×10-10同学们，通过这节课的学习，你有什么收获呢？谢谢大家爱心.诚心.细心.耐心，让家长放心.孩子安心。1.3气体分子速率分布的统计规律选择性必修第三册鲁科版第1章分子动理论与气体实验定律1.偶然中的必然1.气体分子运动的特点:气体分子都在永不停息地做______运动,每个分子的运动状态_________,每一时刻的运动情况完全是_______、_______的。2.现象:某一事件的出现纯粹是_____的,少量的偶然事件的分布情况也是不确定的,但_______偶然事件却会表现出一定的规律。无规则瞬息万变偶然的不确定偶然大量的3.统计规律:大量偶然事件表现出来的_________。整体规律2.实验二:用伽尔顿板模拟分子的无规则运动实验过程与现象:(1)从伽尔顿板的入口投入一个小球,该小球在下落过程中先后与许多小钉发生碰撞,最后落入某一个狭槽内,重复几次实验,可以发现小球每次落入的狭槽不完全相同。这表明,在每一次实验中,小球落入某个狭槽内的机会是偶然的。迷你实验室用伽尔顿板模拟分子的无规则运动实验过程与现象:(1)从伽尔顿板的入口投入一个小球,该小球在下落过程中先后与许多小钉发生碰撞,最后落入某一个狭槽内,重复几次实验,可以发现小球每次落入的狭槽不完全相同。这表明,在每一次实验中,小球落入某个狭槽内的机会是偶然的。如果一次投入大量的小球,可以看到,落入每个狭槽内的小球数目是不相同的,在中央处的狭槽内小球分布的最多,离中央越远的狭槽内小球分布得越少,呈现一种“中间多,两头少”的分布规律(如图)。迷你实验室气体分子速率分布规律抛掷硬币

这些数据说明,某一事件的出现纯粹是偶然的,但大量的偶然事件却会表现出一定的规律。这种大量偶然事件表现出来的整体规律,叫作统计规律。实验者抛掷次数m出现正面的次数n出现正面的频率棣莫佛204810610.5181布丰404020480.5069皮尔逊1200060190.5016皮尔逊24000120120.5005物理聊吧2.气体分子速率分布规律1.图像:

2.规律:在一定_____下,不管个别分子怎样运动,气体的多数分子的速率都在某个数值附近,表现出“_______________”的分布规律。当温度_____时,该分布规律不变,气体分子的速率_____,分布曲线的峰值向_______的一方移动。温度中间多、两头少升高增大速率大3.关于气体分子速率分布规律,下列说法正确的是___。①气体的温度升高时,所有气体分子的速率都增大。②某一时刻大量气体分子向任意一个方向运动的分子数目近似相等。③某一温度下大多数气体分子的速率不会发生变化。②麦克斯韦与气体分子速率分布规律(1)规律内容:在一定温度下,不管个别分子怎样运动,气体的多数分子的速率都在某个数值附近,表现出“中间多、两头少”的分布规律。(2)温度升高时,“中间多、两头少”的分布规律不变,速率大的分子数量增多,分布曲线的峰值向速率大的一方移动(如图)。科学书屋【思考•讨论】为什么说分子的运动是杂乱无章的,但大量分子的运动会表现出一定的规律性?提示:气体分子的密度很大,分子之间频繁地碰撞,每个分子的速度大小和方向频繁地改变,所以分子的运动杂乱无章,在某一时刻,向着各个方向运动的分子都有,而且向各个方向运动的气体分子数目都相等,所以说大量分子的运动会表现出一定的规律性。【例1】(多选)关于气体分子的运动情况,下列说法中正确的是(

)A.某一时刻,具有任一速率的分子数目是相等的B.某一时刻,一个分子速度的大小和方向是偶然的C.某一时刻,向任意一个方向运动的分子数目相等D.某一温度下,大多数气体分子的速率不会发生变化【解析】选B、C。具有某一速率的分子数目并不是相等的,呈“中间多、两头少”的统计分布规律,选项A错误;由于分子之间频繁地碰撞,分子随时都会改变自己运动速度的大小和方向,因此在某一时刻一个分子速度的大小和方向完全是偶然的,选项B正确;虽然每个分子的速度瞬息万变,但是大量分子的整体运动存在着统计规律。由于分子数目巨大,某一时刻向任意一个方向运动的分子数目只有很小的差别,可以认为是相等的,选项C正确;某一温度下,每个分子的速率仍然是瞬息万变的,只是分子运动的平均速率相同,选项D错误。1.如图,横坐标v表示分子速率,纵坐标f(v)表示各等间隔速率区间的分子数占总分子数的百分比。图中曲线能正确表示某一温度下气体分子麦克斯韦速率分布规律的是 (

)A.曲线①

B.曲线②C.曲线③ D.曲线④【解析】选D。在气体系统中,速率很小、速率很大的分子较少,中等速率的分子所占比率较大,符合正态分布。速率曲线应如曲线④。则D正确,A、B、C错误。2.如图所示为对一定质量的气体所描绘的麦克斯韦速率分布规律的图线,下列说法不正确的是 (

)A.图线Ⅰ对应的温度T1低于图线Ⅱ对应的温度T2B.从图线Ⅰ可看出气体分子速率在v1附近的分子数占气体分子总数的比例最大C.从图线Ⅱ可看出气体分子速率在温度为T2时,出现在速率v2附近的几率最大D.从图线Ⅰ、Ⅱ可看出气体在温度T1时的平均速率大于气体在温度T2时的平均速率【解析】选D。从图像看气体在温度T1时,速率出现在v1附近的分子数占大多数,气体在温度T2时出现在v2附近的分子数占大多数。由于v1<v2,所以气体在温度T1时的平均速率小于气体在温度T2时的平均速率,显然T1<T2,选项A、B正确,D错误。根据统计观点,气体分子在温度T1、T2时出现的机率最大的速率分别是v1、v2,选项C正确。3.对一定质量的气体,通过一定的方法得到了分子数目f(v)与速率v的两条关系图线,如图所示,下列说法正确的是 (

)A.曲线Ⅰ对应的温度T1高于曲线Ⅱ对应的温度T2B.曲线Ⅰ对应的温度T1可能等于曲线Ⅱ对应的温度T2C.曲线Ⅰ对应的温度T1低于曲线Ⅱ对应的温度T2D.无法判断两曲线对应的温度关系【解析】选C。一定质量的气体,温度升高时,速率大的分子数目增加,曲线的峰值向速率增大的方向移动,且峰值变小,由此可见,曲线Ⅱ对应的温度T2一定高于曲线Ⅰ对应的温度T1,则C项正确,A、B、D错误。4.(多选)氧气分子在0℃和100℃温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示。下列说法正确的是 (

)A.图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目B.图中两条曲线下面积相等C.图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形D.与0℃时相比,100℃时氧气分子速率出现在0～400m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大【解析】选B、C。温度是分子平均动能的标志,温度升高,分子的平均动能增加。不同温度下相同速率的分子所占比例不同,温度越高,速率大的分子所占比例越高,曲线的“峰”向右移动,故虚线为0℃、实线是100℃对应的曲线,C正确。图中曲线并没有给出任意速率区间的氧气分子数目,A错误。曲线下的面积都等于1,B正确。与0℃时相比,100℃时氧气分子速率出现在0～400m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较小,D错误。【课堂回眸】1.(多选)在研究热现象时,我们可以采用统计方法,这是因为 (

)A.每个分子的运动速率随温度的变化是有规律的B.个别分子的运动不具有规律性C.在一定温度下,大量分子的速率分布是确定的D.在一定温度下,大量分子的速率分布随时间而变化【解析】选B、C。单个分子的运动速率随温度变化没有规律性,但在一定温度下,大量分子的速率分布遵循麦克斯韦速率分布规律。则B、C正确,A、D错误。2.如图描绘一定质量的氧气分子分别在0℃和100℃两种情况下的速率分布情况,符合统计规律的是 (

)【解析】选A。温度越高,分子的平均速率越大,峰值向速率大的一方移动,A正确,B错误;由于分子总数目是一定的,所以图线与横轴包围的面积是100%,故两个图线与横轴包围的面积应是相等的,C、D错误。3.(多选)关于封闭在容器内的一定质量的气体,当温度升高时,下列说法正确的是 (

)A.气体中的每个分子的速率必定增大B.有的分子的速率可能减小C.速率大的分子数目增加D.“中间多、两头少”的分布规律改变【解析】选B、C。根据大量气体分子的麦克斯韦速率分布规律知,温度升高,速率大的分子数目增多,速率小的分子数目减少,但“中间多、两头少”的分布规律不变,选项D错,选项C正确;对于单个分子的速率如何变化具有偶然性,无法判断,选项A错,选项B正确。4.大量气体分子做无规则运动,速率有的大,有的小,当气体温度由某一较低温度升高到某一较高温度时,关于分子速率的说法正确的是(

)A.温度升高时,每一个气体分子的速率均增加B.在不同速率范围内,分子数的分布是均匀的C.气体分子的速率分布不再呈“中间多、两头少”的分布规律D.气体分子的速率分布仍然呈“中间多、两头少”的分布规律【解析】选D。温度升高时,分子速率分布规律不变,但分布曲线的峰值向速率大的一侧移动。则D正确,A、B、C错误。5.(多选)下列属于气体分子运动特点的是 (

)A.气体分子间的碰撞频繁B.同种气体中所有的分子运动速率基本相等C.气体分子向各个方向运动的可能性是相同的D.气体分子的运动速率分布具有“中间多、两头少”的特点【解析】选A、C、D。因为分子永不停息地做无规则运动,所以分子之间避免不了相互碰撞,A正确;同种气体中的分子运动速率不一定相等,分子的运动速率分布具有“中间多、两头少”的特点,B错误,D正确;由统计规律可知气体分子沿各个方向运动的机会是相等的,C正确。同学们，通过这节课的学习，你有什么收获呢？谢谢大家爱心.诚心.细心.耐心，让家长放心.孩子安心。1.4科学探究：气体压强与体积的关系选择性必修第三册鲁科版第1章分子动理论与气体实验定律在生产生活中，有许多现象与气体的状态及其变化有关。氦气球升空时，随着高度的增加，球内氦气的压强、温度和体积都在变化。1.气体的状态参量对处于平衡状态下一定质量的气体，其宏观状态通常可用体积V、温度T和压强p这三个物理量来描述，这些描述系统状态的物理量称为系统的状态参量。一、气体的状态参量（1）气体的体积气体的体积是指气体分子能够到达的空间，气体具有很强的流动性，它总能充满整个容器，因此，气体的体积通常就等于容器的容积。V1V2一、气体的状态参量（2）气体的温度温度是描述物体冷热程度的物理量，也是物体内分子平均动能的标志。（1）气体温度的高低，取决于气体分子无规则运动的剧烈程度。气体分子无规则运动加剧，分子平均动能增大，气体温度升高；气体分子无规则运动减弱，分子平均动能减小，气体温度降低。一、气体的状态参量（2）温度的标定方法。摄氏温标标准大气压下冰水混合物的温度标定为00C，水的沸腾温度标定为1000C，把0-1000C之间划分为100等份，每一等份表示10C并以此比例往00C以下和1000C以上扩展。用摄氏温标表示的温度称为摄氏温度，用符号t表示，单位是摄氏度，符号为0C。一、气体的状态参量（2）温度的标定方法。温度的国际单位是热力学温度的单位开尔文，符号为K。温度的国际单位T=t+273.15K热力学温度与摄氏温度的关系一、气体的状态参量气体内部各个方向都存在压强，这种压强称为气体压强，简称气压。气体压强是怎样产生的呢？模拟气压的产生如图所示，在玻璃筒内装入一些塑料小球代表气体分子，在小球上面放一轻质活塞，用电动机带动振动器使小球运动。当电动机启动后，活塞受小球的撞击，悬浮在一定的高度。改变电动机的转速，观察活塞高度的变化。保持电动机的转速不变，增加塑料小球的数目再观察活塞高度的变化。迷你实验室气体内部各个方向都存在压强，这种压强称为气体压强，简称气压。现象①活塞悬浮一定的高度②电机转速变大，小球速率增加、活塞高度越高③小球数量越多，小球撞击越频繁、活塞高度越高迷你实验室塑料小球不断地撞击活塞，虽然每个塑料小球对活塞撞击的作用力是短暂的、不连续的，但频繁撞击就能在整体上表现为对活塞施加一个稳定的作用力而使活塞持续悬浮。容器中的气体分子在做无规则运动时，容器壁受到分子的频繁撞击。每个分子撞击容器壁产生的力是短暂的、不连续的，但大量分子的频繁撞击，就会使容器壁受到一个稳定的压力，从而产生压强。气体分子的运动是无规则的，气体分子向各个方向运动的概率相同，对容器壁各处的撞击效果也相同，因此。气体对容器壁的压强处处相等实验中我们观察到，电动机转速增大，会使塑料小球撞击活塞的速率增大，致使活塞因受到的向上的作用力变大而上升；在电动机转速不变、小球撞击活塞的速率不变的情况下，增加塑料小球的数目，会使活塞受到的撞击更加频繁，也会使活塞因受到的向上的作用力变大而上升。当气体温度升高时，高速率的气体分子数增多，整体上分子运动更加剧烈，分子对容器壁的撞击力加大且撞击更加频繁，使得气体的压强增大[图(a)]若单位体积内的分子数增加，气体分子撞击容器壁也会更加频繁，使得气体的压强增大[图(b)]1、当气体温度升高时，高速率的气体分子数增多，整体上分子运动更加剧烈，分子使容器壁受到的撞击更频繁，会导致气体的压强增大。2、如果单位体积内的分子数目增加，气体撞击器壁也会更频繁，也会使气体的压强增大。（1）气体的温度（2）单位体积的分子数由此可见

气体的压强与气体温度和单位体积内的分子数有关，温度越高，单位体积内的分子数越多，气体的压强越大。影响气体压强的因素1．大量气体分子运动的特点是(

)A．分子除相互碰撞或跟容器壁碰撞外，可在空间里自由移动B．分子的频繁碰撞致使它做杂乱无章的热运动C．分子沿各方向运动的机会相等D．分子的速率分布毫无规律气体分子速率按正态分布，即“中间多，两头少”分子间频繁的碰撞使分子的运动杂乱无章，且向各方向运动的机会均等气体分子间距离较大，分子力弱到可以忽略ABC2.对于一定质量的理想气体，下列四个叙述中正确的是(

)A．当分子热运动变剧烈时，压强必变大B．当分子热运动变剧烈时，压强可以不变C．当分子间的平均距离变大时，压强必变小D．当分子间的平均距离变大时，压强必变大影响气体压强的两个因素单位体积的分子数气体的温度B2.一定质量的气体，下列叙述中正确的是(

)A．如果体积减小，气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增大B．如果压强增大，气体分子对单位面积器壁的压力一定增大C．如果温度升高，气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增大D．如果分子密度增大，气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增大影响气体压强的因素但温度变化未知但体积变化未知但气体温度变化未知气体温度单位体积的分子数（即体积）B气体的压强气体的压强可通过系统与外界相互作用的关系确定。图中所示气缸外大气压强为p0,

活塞质量为m、面积为S，气缸壁光滑。气缸内的压强？由活塞受力平衡可知分析讨论如果将气缸倒置，气缸内压强？气体的压强气体的压强可通过系统与外界相互作用的关系确定。如图所示静止的玻璃管内，长度为h、密度为ρ的液体封闭着一定质量的气体，求封闭气体的压强p。选取液柱底部横截面为S的薄液片分析，由受力平衡可得讨论如果玻璃管内的液体为水银，且气压单位用cmHg，水银柱长度用cm，则玻璃管内的压强可表示为：分析温度变化体积变化压强变化

气体的状态发生变化，通常是压强、温度和体积这三个物理量同时发生变化。一定质量的气体压强体积分子总个数不变温度不变时？2.探究气体压强与体积的关系分析数据

温度不变时，一定质量的气体压强随气体体积的增大而减小；随气体体积的减小而增大。会成反比关系吗？

结论一定质量的气体，在温度不变的条件下，压强与体积成反比。器材压强传感器、注射器、数据采集器、计算机过程缓慢推动注射器活塞，使气体体积发生变化。结果通过压强传感器直接读出压强的数据，输入对应体积，计算机自动描绘出压强与体积的关系图象。温度不变时，一定质量气体压强与体积成反比关系。DIS实验室同学们，通过这节课的学习，你有什么收获呢？谢谢大家爱心.诚心.细心.耐心，让家长放心.孩子安心。1.5

气体实验定律

选择性必修第三册鲁科版第1章分子动理论与气体实验定律1.玻意耳定律一、玻意耳定律1.内容:一定质量的气体,在_____保持不变的条件下,压强与体积成_____。2.公式:,也可写作p1V1=p2V2或pV=恒量。3.条件:气体的质量一定,温度保持不变。反比温度4.气体等温变化的图像(即等温线)(1)图像

(2)特点:一定质量的气体在温度不变时,由于压强与体积成反比,在p-V图像上等温线应为双曲线,在p-图像上等温线应为过原点的倾斜直线。5.微观角度:一定质量的气体分子总数不变,温度保持不变时,分子平均动能_________。当气体体积_____时,单位体积内的分子数_____,气体的压强也就_____;当气体体积_____时,单位体积内的分子数_____,气体的压强也就____。6.下列说法正确的是_____。①玻意耳定律的成立条件是一定质量的气体,温度保持不变。②气体的三个状态参量是指压强、温度和体积。③在p-V图像上,等温线为双曲线。保持不变减小增多增大增大减少减小①②一玻意耳定律的应用1.对玻意耳定律的理解:(1)适用条件:一定质量的某种气体,温度不太低,压强不太大。(2)定律也可以表述为pV=常量或p1V1=p2V2,其中的常量与气体所处温度高低有关,温度越高,常量越大。2.p-V图像与p-图像:(1)一定质量的气体的p-V图像如图甲所示,图线为双曲线的一支,且温度t1<t2。

(2)一定质量的气体p-图像如图乙所示,图线的延长线为过原点的倾斜直线,且温度t1<t2。3.应用玻意耳定律的思路和方法:(1)确定研究对象,并判断是否满足玻意耳定律成立的条件。(2)确定始末状态及状态参量(p1、V1,p2、V2)。(3)根据玻意耳定律列方程p1V1=p2V2代入数值求解(注意各状态参量要统一单位)。(4)注意分析题目中的隐含条件,必要时还应由力学或几何知识列出辅助方程。(5)有时要检验结果是否符合实际,对不符合实际的结果要舍去。【思考•讨论】处理实验数据时,为什么不直接画p-V图像,而是画p-图像?提示:p-V图像是曲线,不易直接判定气体的压强和体积的关系。而p-图像是直线,很容易判定其关系。

【分析】本题研究对象是玻璃管内的气体。将玻璃管缓慢竖立，可认为管内气体的温度始终等于外界气温，为等温变化过程。玻璃管水平放置时气体状态为初态，竖立后的气体状态为末态。

【误区警示】应用玻意耳定律的两个误区(1)误认为在任何情况下气体的压强跟体积成反比。产生误区的原因是忽略了玻意耳定律成立的条件,即一定质量的气体在温度不变时,压强跟体积成反比。(2)误认为气体的质量变化时,一定不能用玻意耳定律进行分析。当质量连续变化时,可以把前后状态的所有气体全部考虑在内,也可以应用玻意耳定律。1.(多选)如图所示为一定质量的气体在不同温度下的两条等温线,则下列说法中正确的是(

)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T1>T2D.由图可知T1<T2【解析】选A、B、D。一定质量的气体的等温线为双曲线的一支,由等温线的物理意义可知,压强与体积成反比,且在不同温度下等温线是不同的,所以A、B正确;对于一定质量的气体,温度越高,等温线离坐标原点的位置就越远,故C错误,D正确。2.如图所示,钢筒质量为40kg,活塞质量为20kg,横截面积为100cm2,钢筒放在水平地面上时,气柱长度为10cm,大气压强为1×105Pa,温度为7℃。求:(1)当竖直向上提活塞杆,将钢筒缓慢提起来时,气柱多长?(2)当对杆施加竖直向上750N的拉力时气柱多长?(g取10m/s2)【解析】(1)设刚提起钢筒时气柱长为l1、压强为p1,钢筒放在地面上时气体压强为p、长度为l。选活塞为研究对象,钢筒放在地面上未提活塞时,根据平衡条件有:pS=p0S+mg,所以p=p0+=1.2×105Pa,提起后对钢筒受力分析得:p0S=p1S+Mg,p1=p0-=6×104Pa。选钢筒内封闭气体为研究对象,根据玻意耳定律,有:plS=p1l1S,l1=cm=20cm。(2)由于拉力F>(M+m)g,钢筒将竖直向上做加速运动,根据牛顿第二定律,有F-(M+m)g=(M+m)a,a=m/s2=2.5m/s2。设这时筒内气体压强为p2、气柱长为l2。选钢筒为研究对象,根据牛顿第二定律,有:p0S-p2S-Mg=Ma,则p2==5×104Pa。再选钢筒内封闭气体为研究对象,根据玻意耳定律,有:plS=p2l2S,l2=cm=24cm。答案:(1)20cm

(2)24cm3.如图,容积为V的气缸由导热材料制成,面积为S的活塞将气缸分成容积相等的上下两部分,气缸上部通过细管与装有某种液体的容器相连,细管上有一阀门K。开始时,K关闭,气缸内上下两部分气体的压强均为p0。现将K打开,容器内的液体缓慢地流入气缸,当流入的液体体积为时,将K关闭,活塞平衡时其下方气体的体积减小了。不计活塞的质量和体积,外界温度保持不变,重力加速度大小为g。求流入气缸内液体的质量。【解析】设活塞再次平衡后,活塞上方气体的体积为V1,压强为p1;下方气体的体积为V2,压强为p2。在活塞下移的过程中,活塞上、下方气体的温度均保持不变,由玻意耳定律得p0=p1V1

①p0=p2V2

②由已知条件得V1=+-=V

③V2=-=

④设活塞上方液体的质量为m,由力的平衡条件得p2S=p1S+mg

⑤联立以上各式得m=

⑥答案:

2.查理定律二、查理定律1.内容:一定质量的气体,在体积保持不变的条件下,_____与_____________成正比。2.公式及图像:_____或。

3.条件:气体的_____一定,_____保持不变。压强热力学温度质量体积p∝T4.热力学温度T:(1)单位是_______,简称为开,符号为K。(2)与摄氏温度t的关系:T=_________。5.微观角度:一定质量的气体,在体积保持不变时,单位体积内的_______保持不变。当温度升高时,分子平均动能_____;当温度降低时,分子平均动能_____。开尔文t+273.15分子数增大减小6.下列说法正确的是___。①在体积不变的条件下,压强与热力学温度成正比。②热力学温度T=t+273.15,且ΔT=Δt。③一定质量的气体,压强与摄氏温度成正比。②7.查理定律的推论:表示一定质量的某种气体从初状态(p、T)开始发生等容变化,其压强的变化量Δp与温度的变化量ΔT成正比。8.等容过程的p-T和p-t的图像:(1)p-T图像:一定质量的某种气体,在等容过程中,气体的压强p和热力学温度T的关系图线的延长线是过原点的倾斜直线,如图所示,且V1<V2,即体积越大,斜率越小。

(2)p-t图像:一定质量的某种气体,在等容过程中,压强p与摄氏温度t是一次函数关系,不是简单的正比例关系,如图所示,等容线是一条延长线通过横轴-273.15℃的点的倾斜直线,且斜率越大,体积越小。图像纵轴的截距p0是气体在0℃时的压强。【思考•讨论】如图为一定质量的气体在体积不变的条件下,压强随摄氏温度(图甲)及热力学温度(图乙)的变化关系。

(1)如图甲,压强与摄氏温度成正比吗?图像与纵轴的截距表示什么?提示:p与t是线性关系,不成正比,与纵轴的截距表示0℃时气体的压强。(2)在压强不太大,温度不太低时,图像的延长线与横轴的交点表示什么?压强与热力学温度有怎样的关系?提示:表示绝对零度,p与T成正比。(2017·全国卷Ⅰ)如图,容积均为V的气缸A、B下端有细管(容积可忽略)连通，阀门K2位于细管的中部①,A、B的顶部各有一阀门K1、K3,B中有一可自由滑动的活塞(质量、体积均可忽略)。初始时，三个阀门均打开②,活塞在B的底部;关闭K2、K3③,通过K1给气缸充气,使A中气体的压强达到大气压p0的3倍后关闭K1。已知室温为27℃,气缸导热。(1)打开K2,求稳定时活塞上方气体的体积和压强。(2)接着打开K3,求稳定时活塞的位置。(3)再缓慢加热气缸内气体使其温度升高20℃,求此时活塞下方气体的压强。【解析】(1)设打开K2后,稳定时活塞上方气体的压强为p1,体积为V1。依题意,被活塞分开的两部分气体都经历等温过程。由玻意耳定律得:p1V1=p0V;(3p0)V=p1(2V-V1);联立解得:V1=,p1=2p0(2)打开K3后,由上式知活塞必上升。设在活塞下方气体与A中气体的体积之和为V2(V2≤2V),活塞下方气体压强为p2。由玻意耳定律得:(3p0)V=p2V2,可得:p2=p0;由上式可知,打开K3后活塞上升到B的顶部为止,此时p2=p0。(3)设加热后活塞下方气体压强为p3,气体温度从T1=300K上升到T2=320K的等容过程中,由查理定律得:;将有关数据代入解得:p3=1.6p0。答案(1)

2p0

(2)顶部(3)1.6p0对查理定律理解的两个误区(1)误认为一定质量的气体在体积不变时,压强与摄氏温度成正比。产生误区的原因是没有正确理解查理定律,一定质量的气体,体积不变时,p∝T,而不是“p∝t”。(2)误认为气体实验定律在任何温度下都适用。这是由于没有正确理解气体实验定律的适用条件,只有在温度不太低、压强不太高的情况下,气体实验定律才成立。1.(多选)如图所示为一定质量气体的等容线,下面说法中正确的是(

)A.直线AB的斜率是B.0℃时气体的压强为p0C.温度在接近0K时气体的压强为零D.BA延长线与横轴交点为-273.15℃【解析】选A、B、D。在p-t图像上,等容线的延长线与t轴的交点坐标为-273.15℃,从图中可以看出,0℃时气体压强为p0,因此直线AB的斜率为,A、B、D正确;在接近0K时,气体已液化,因此不满足查理定律,压强不为零,C错误。2.用易拉罐盛装碳酸饮料非常卫生和方便,但如果剧烈碰撞或严重受热会导致爆炸。我们通常用的可乐易拉罐容积V=335mL。假设在室温(17℃)下罐内装有0.9V的饮料,剩余空间充满CO2气体,气体压强为1atm。若易拉罐能承受的最大压强为1.2atm,则保存温度不能超过多少?【解析】本题为一定质量的气体发生等容变化,取CO2气体为研究对象。初态:p1=1atm,T1=(273+17)K=290K,末态:p2=1.2atm,T2待求。由查理定律得T2=K=348K,t=(348-273)℃=75℃。答案:75℃1.对于一定质量的气体,在体积不变时,压强增大到原来的二倍,则气体温度的变化情况是 (

)A.气体的摄氏温度升高到原来的二倍B.气体的热力学温度升高到原来的二倍C.气体的摄氏温度降为原来的一半D.气体的热力学温度降为原来的一半【解析】选B。一定质量的气体体积不变时,压强与热力学温度成正比,即,得T2==2T1,B正确。2.容积为2L的烧瓶,在压强为1.0×105Pa时,用塞子塞住,此时温度为27℃,当把它加热到127℃时,塞子被打开了,稍过一会儿,重新把塞子塞好,停止加热并使它逐渐降温到27℃,求:(1)塞子打开前的最大压强。(2)27℃时剩余气体的压强。【解析】(1)塞子打开前,以烧瓶中气体为研究对象,初态:p1=1.0×105Pa,T1=(273+27)K=300K末态:p2=?,T2=(273+127)K=400K由查理定律可得:p2=×p1=×1.0×105Pa≈1.33×105Pa。(2)塞子塞好后,以烧瓶中剩余气体为研究对象,初态:p1'=1.0×105Pa,T1'=400K末态:p2'=?,T2'=(273+27)K=300K由查理定律可得:p2'=×p1'=×1.0×105Pa=0.75×105Pa答案:(1)1.33×105Pa

(2)0.75×105Pa3.盖——吕萨克定律三、盖—吕萨克定律1.内容:一定质量的气体,在压强保持不变的条件下,_____与___________成正比。2.公式:_____或。3.条件:气体的质量一定,_____保持不变。4.图像:

体积热力学温度V∝T压强5.微观角度:一定质量的气体,当温度升高时,分子平均动能_____,为了保持压强不变,单位体积的分子数相应_____,气体的体积必然相应_____。反之,当气体的温度降低时,气体的体积必然减小。增大减少增大6.盖—吕萨克定律的推论:一定质量的某种气体从初状态(V、T)开始发生等压变化,其体积的变化量ΔV与温度的变化量ΔT成正比。7.V-T和V-t图像:(1)V-T图像:一定质量的某种气体,在等压过程中,气体的体积V和热力学温度T图线的反向延长线是过原点的倾斜直线,如图甲所示,且p1>p2,即压强越大,斜率越小。(2)V-t图像:一定质量的某种气体,在等压过程中,体积V与摄氏温度t是一次线性函数,不是简单的正比例关系,如图乙所示,图像纵轴的截距V0是气体在0℃时的体积,等压线是一条延长线通过横轴上t=-273.15℃的倾斜直线,且斜率越大,压强越小。【思考•讨论】如图甲、乙为一定质量的不同压强的气体,在发生等压变化时的V-T图像和V-t图像。

(1)气体的体积V与热力学温度T成什么关系?提示:气体的体积V与热力学温度T成正比。(2)图像中p1和p2表示不同压强下的两条等压线,从图像来分析,等压线的斜率大小与气体压强大小之间有怎样的对应关系?提示:从图像可以看出,无论是V-T图像还是V-t图像,都是等压线的斜率越大,压强越小,因此,p1>p2。

【分析】以气缸内的气体为研究对象。活塞位置保持不变，说明气缸内的气体为等容变化，遵循查理定律。气缸加热前气体的状态为初态，加热到热力学温度为T

时的状态为末态。通过活塞受力平衡可分别求出气体初、末状态的气体压强。

【讨论】本题是在活塞上缓慢加沙子，以确保气缸的活塞位置不变。如果活塞上方是靠一根固定的轻杆顶着，当温度升高到T

时轻杆对活塞的推力为多少？1.一定质量的理想气体在等压变化中体积增大了,若气体原来的温度为27℃,则温度变化是(

)A.升高450K

B.升高150℃C.升高40.5℃ D.升高450℃【解析】选B。根据盖—吕萨克定律得:,所以T2=T1=450K,所以ΔT=150K,即Δt=150℃。则B正确,A、C、D错误。2.如图所示,一圆柱形容器竖直放置,通过活塞封闭着摄氏温度为t的理想气体。活塞的质量为m,横截面积为S,与容器底部相距h。现通过电热丝给气体加热一段时间,结果活塞缓慢上升了h,已知大气压强为p0,重力加速度为g,不计器壁向外散失的热量及活塞与器壁间的摩擦,求:(1)气体的压强;(2)这段时间内气体的温度升高了多少?【解析】(1)以活塞为研究对象,受力分析得:pS=p0S+mg解得气体的压强为p=p0+。(2)以被封闭气体为研究对象,气体经历等压变化,初状态:V1=hS

T1=273+t末状态:V2=2hS

T2=273+t'由盖—吕萨克定律得:解得:t'=273+2tΔt=t'-t=273+t。答案:(1)p0+

(2)273+t3.一定质量的气体保持其压强不变,若热力学温度降为原来的一半,则气体的体积变为原来的 (

)A.四倍B.二倍C.一半 D.四分之一【解析】选C。压强不变,应用盖—吕萨克定律得知温度减半,体积也减半。则C正确,A、B、D错误。4.一定质量的气体,如果保持它的压强不变,降低温度,使它的体积为0℃时体积的倍,则此时气体的温度为 (

)【解析】选C。根据盖—吕萨克定律,在压强不变的条件下,根据题意,t=T-273,整理后得t=℃,则C正确,A、B、D错误。考查内容:玻意耳定律在相关联两部分气体中的应用【典例】如图所示,内径均匀的U形管中装入水银,两管中水银面与管口的距离均为l=10.0cm,大气压强p0取75.8cmHg,将右侧管口封闭,然后从左侧管口处将一活塞缓慢向下推入管中,直到左右两侧水银面高度差达h=6.0cm为止。求:(1)右侧管内气体此时的压强。(2)活塞在左侧管内移动的距离。(结果均保留一位小数)【解析】(1)设U形管横截面积为S,则右侧气体的体积为(l-)S。取右侧气体为研究对象,根据玻意耳定律有p0lS=p2(l-)S,解得p2==108.3cmHg。(2)设活塞在管内移动的距离为x,则左侧气体的体积为(l+-x)S。左侧气体的压强为p1=p2+h取左侧气体为研究对象,由玻意耳定律得p0lS=p1(l+-x)S,解得x=6.4cm。答案:(1)108.3cmHg

(2)6.4cm【课堂回顾】1.2020年3月15日,为援助一线抗疫,某集团向上海捐赠杀菌洗衣机50台。如图所示,自动洗衣机进水时,与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气,通过压力传感器感知管中的空气压力,从而控制进水量。设温度不变,洗衣缸内水位升高,则细管中被封闭的空气 (

)A.体积不变,压强变小 B.体积变小,压强变大C.体积不变,压强变大 D.体积变小,压强变小【解析】选B。细管中封闭的气体,可以看成一定质量的理想气体,洗衣缸内水位升高,细管中封闭气体压强增大,因温度不变,故做等温变化,由玻意耳定律pV=C得,气体体积减小,则B正确,A、C、D错误。2.为了将空气装入气瓶内,现将一定质量的空气等温压缩,空气可视为理想气体。下列