【高中物理】高中物理人教版选修3-3学案：第八章2气体的等容变化和等压变化-.doc

2气体的等容变化和等压变化1查理定律(1)查理定律：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强p与热力学温度T成正比，即pT。(2)数学表达式：pCT(C为比例系数)；或。式中p1、T1和p2、T2分别表示气体在1、2两个不同状态下的压强和温度。(3)适用条件：压强不太大，温度不太低；气体的质量和体积都不变。(4)等容线等容线：一定质量的气体在体积不变时其压强随温度变化关系的直线，叫气体的等容线。即pT图象如图甲所示。pT图象的特点：一定质量的某种气体，在等容变化过程中，气体的压强p和热力学温度T的图线是过原点的倾斜直线。如图甲所示，且V1V2，即体积越大，斜率越小。pt图象：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，如图乙所示，等容线是一条延长线通过横轴273.15 的倾斜直线，且斜率越大，体积越小。图象纵轴的截距p0是气体在0 时的压强。释疑点：“p0”的含义p0为零摄氏度时的压强，而不是气体初状态时的压强。【例1】 容积为2 L的烧瓶，在压强为1.0×105 Pa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，重新把盖子塞好，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 时剩余空气的压强。解析：塞子打开前，瓶内气体的状态变化为等容变化。塞子打开后，瓶内有部分气体会逸出，此后应选择瓶中剩余气体为研究对象，再利用查理定律求解。(1)塞子打开前，选瓶中气体为研究对象：初态：p11.0×105 Pa，T1273 K27 K300 K末态：p2？，T2273 K127 K400 K由查理定律可得p2×p1×1.0×105 Pa1.33×105 Pa。(2)塞子塞紧后，选瓶中剩余气体为研究对象：初态：p11.0×105 Pa，T1400 K末态：p2？，T2300 K由查理定律可得p2×p1×1.0×105 Pa0.75×105 Pa。答案：(1)1.33×105 Pa(2)0.75×105 Pa题后反思：明确研究对象，确认体积不变，选好初末状态，正确确定压强是正确运用查理定律的关键。2盖吕萨克定律(1)内容：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，体积与热力学温度成正比。气体的等压变化：一定量的气体在压强不变的情况下发生的状态变化叫等压变化。(2)公式：或C(常 量)。盖吕萨克定律是通过实验发现的；成立条件：气体质量一定，压强不变；一定质量的气体在等压变化时，升高(或降低)相同的温度，增加(或减小)的体积是相同的；常量C与气体的种类、质量和压强有关。(3)盖吕萨克定律的另一种表现形式：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，温度每升高或降低1 ，增加或减少的体积为0 时体积的，公式为VV0(1t/273)。释疑点：“V0”的含义V0为零摄氏度时的体积，而不是气体初状态时的体积。【例2】 有一个底部开口的热气球，其体积V1.1 m3是常数，气球球皮的质量m00.187 kg，气球球皮的体积可忽略不计。空气的初始温度为t020 ，大气压强为p0，此时空气的密度为01.2 kg/m3。为使气球刚好能浮起，气球内的空气必须加热到多少摄氏度？解析：气球刚好能浮起来的临界条件为气球总的重力等于气球所受的浮力。球内的气体在加热时，气体溢出气球使球内气体密度减小，但球内气体与外界相通，压强始终等于外界大气压强，是等压变化，由盖吕萨克定律变形得，即1T12T2，可求出球内空气的温度。气球能浮起应使F浮m0g，设加热至气体能浮起的密度为x，则0gVxgVm0g，x01.03 kg/m3。以气球内的气体为研究对象，作等压变化，设加温至T2，则气球可浮起。由1T12T2有0T0xT2。T2341.4 K68.4 。点评：由盖吕萨克定律得出的推导式1T12T2，与气体的体积和质量无关，故本题中球内气体被加热而溢出，但仍可选择球内气体为研究对象，不同的是气体的状态参量不是体积，而是密度。利用该变形公式，不失为解决变质量问题的一个好方法。3汞柱移动问题的分析方法(1)假设法用液柱或活塞隔开两部分气体，当气体温度变化时，液柱或活塞是否移动？如何移动？此类问题的特点是：气体的状态参量p、V、T都发生了变化，直接判断液柱或活塞的移动方向比较困难，通常先进行气体状态的假设，然后应用查理定律可以简单地求解。其一般思路为：先假设液柱或活塞不发生移动，两部分气体均做等容变化。对两部分气体分别应用查理定律的分比形式pp，求出每部分气体压强的变化量p，并加以比较。如果液柱两端的横截面积相等，则若p均大于零，意味着两部分气体的压强均增大，则液柱向p值较小的一方移动；若p均小于零，意味着两部分气体的压强均减小，则液柱向压强减小量较大的一方(即|p|较大的一方)移动；若p相等，则液柱不移动。如果液柱两端的横截面积不相等，则应考虑液柱两端的受力变化(pS)，若p均大于零，则液柱向pS较小的一方移动；若p均小于零，则液柱向|pS|值较大的一方移动；若pS相等，则液柱不移动。要判断活塞的移动方向，则需要选择好研究对象，进行受力分析，综合应用查理定律和力学规律进行推理和判断。(2)极限法所谓极限法就是将问题推向极端。如在讨论压强大小变化时，将变化较大的压强推向无穷大，而将变化较小的压强推向零。这样使复杂的问题变得简单明了。(3)图象法利用图象：首先在同一pT图象上画出两段气柱的等容图线，由于两气柱在相同温度下压强不同，所以它们等容线的斜率也不同，气柱的压强较大的等容线的斜率也较大。【例3】 如图甲所示，容器A和B分别盛有氢气和氧气，用一段水平细玻璃管连通，管内有一段水银柱将两种气体隔开。当氢气的温度为0 、氧气温度为20 时，水银柱保持静止。判断下列情况下，水银柱将怎样移动：甲乙(1)两气体均升高20 ；(2)两气体均降低20 ；(3)氢气升高10 ，氧气升高20 ；(4)若初状态如图乙所示且气体初温相同，则当两气体均降低10 时，水银柱怎样移动？解析：由查理定律得：即pp1。对于图甲所示，氢气和氧气的初压相同，设为p。当温度变化时，先假设水银柱不动，由公式pp分别求出两部分气体的p值，加以比较进行判断。(1)pAp0，pBp0。因pApB，故水银柱向B容器移动。(2)pAp0，pBp0。因|pA|pB|，故水银柱向A容器移动。(3)pAp0，pBp0。因pApB，故水银柱向A容器移动。(4)pApA0，pBpB0。因pApB(对于图乙所示)，故|pA|pB|，所以水银柱向A容器移动。答案：(1)向B容器移动(2)向A容器移动(3)向A容器移动(4)向A容器移动4图象的转换方法要准确熟练地将一种图象转换成另一种图象，必须明确以下几个问题。(1)准确理解pV图象、pT图象和VT图象的物理意义和各图象的函数关系，各图象的特点。(2)知道图线上的一个点表示的是一定质量气体的一个平衡状态，知道其状态参量：p，V，T。(3)知道图线上的某一线段表示的是一定质量的气体由一个平衡状态(p，V，T)转化到另一个平衡状态(p，V，T)的过程；并能判断出该过程是等温过程、等容过程还是等压过程。(4)从图象中的某一点(平衡状态)的状态参量开始，根据不同的变化过程，先用相对应的规律计算出下一点(平衡状态)的状态参量，逐一分析计算出各点的p，V，T。(5)根据计算结果在图象中描点，连线作出一个新的图线，并根据相应的规律逐一检查是否有误。【例4】 如图甲所示是一定质量的气体由状态A经过状态B变为状态C的VT图象。已知气体在状态A时的压强是1.5×105 Pa。(1)说出AB过程中压强变化的情形，并根据图象提供的信息，计算图中TA的温度值。(2)请在图乙坐标系中，作出由状态A经过状态B变为状态C的pT图象，并在图线相应位置上标出字母A、B、C。如果需要计算才能确定有关坐标值，请写出计算过程。解析：(1)由图甲可以看出，A与B的连线的延长线过原点O，所以AB是一个等压变化，即pApB。根据盖吕萨克定律可知：，所以TA·TB×300 K200 K。(2)由图甲可知，由BC是等容变化，根据查理定律得：，所以pC·pB·pBpBpA×1.5×105 Pa2.0×105 Pa。则可画出由状态ABC的pT图象如图所示。点评：熟练运用盖吕萨克定律和查理定理，理解VT图象和pT图象的物理意义是解题的关键。高中物理考试答题技巧及注意事项在考场上，时间就是我们致胜的法宝，与其犹犹豫豫不知如何落笔，倒不如多学习答题技巧。那么，高中物理考试答题技巧及注意事项有哪些呢？下面和小编一起来看看吧！高中物理考试答题技巧选择题的答题技巧解答选择题时，要注意以下几个问题：（1）注意题干要求，让你选择的是“不正确的”、“可能的”还是“一定的”。（2）相信第一判断：只有当你发现第一次判断肯定错了，另一个百分之百是正确答案时，才能做出改动，而当你拿不定主意时千万不要改。特别是对中等程度及偏下的同学尤为重要。切记：每年高考选择题错误率高的不是难题，而是开头三个简单题。不要再最简单的地方，轻敌栽坑！实验题的做题技巧（1）实验题一般采用填空题或作图题的形式出现。填空题：数值、单位、方向或正负号都应填全面；作图题：对函数图像应注明纵、横轴表示的物理量、单位、标度及坐标原点。对电学实物图，则电表量程、正负极性，电流表内、外接法，变阻器接法，滑动触头位置都应考虑周全。对光路图不能漏箭头，要正确使用虚、实线，各种仪器、仪表的读数一定要注意有效数字和单位；实物连接图一定要先画出电路图（仪器位置要对应）；各种作图及连线要先用铅笔（有利于修改），最后用黑色签字笔涂黑。切记：游标卡尺、螺旋测微器、多用电表的读数历来都是考察的重点。切记：选择题有8-10分是送你的，但你可能拿不到（单位、有效数字、小数点后保留几位、坐标原点等）。（2）常规实验题：主要考查课本实验，几年来考查比较多的是试验器材、原理、步骤、读数、注意问题、数据处理和误差分析，解答常规实验题时，这种题目考得比较细，要在细、实、全上下足功夫。（3）设计型实验重在考查实验的原理。要求同学们能审清题意，明确实验目的，应用迁移能力，联想相关实验原理。在设计电学实验时，要把安全性【所谓的安全不是对人来说，而是对仪器来说的】放在第一位，同时还要尽可能减小实验的误差【误差从偶然和系统两个方面考虑，系统免不了，偶然可减小】，避免出现大量程测量小数值的情况。计算题的答题技巧（1）仔细审题，明确题意。每一道计算题，首先要认真读题，弄清题意。审题是对题目中的信息进行搜索、提取、加工的过程。在审题中，要特别重视题中的关键词和数据，如静止、匀速、 最大速度、一定、可能、刚好等。一个较为复杂的运动过程要分解成几个不同的阶段。否则，一旦做题方向偏了，只能是白忙一场。（2）敢于做题，贴近规律。解题就是建立起与未知数数量相等的方程个数，怎样建立方程呢？方程蕴含在物理过程中以及整个过程的各个阶段中，存在于状态或状态变化之中；隐藏在约束关系之中。应由题目中的物理现象及过程所对应的或贴近的物理规律，建立主体关系式。（3）敢于解题，深于研究。遇到设问多、信息多、过程复杂的题目，在审题过程中，若明确了某一阶段的情景，并列出了方程。要敢于先把结果解出来，这对完全理顺题意起着至关重要的作用。很多情况下第二阶段的情景要由第一阶段的结果来判定，所以第一阶段的结果成为打通障碍的重要武器。（4）答题要规范，得分有技巧简洁文字说明与方程式相结合尽量用常规方法，使用通用符号分步列式，不要用综合或连等式对复杂的数值计算题，最后结果要先解出符号表达，再代入数值进行计算。高中物理考试注意事项高三学习成绩不好怎么办？看高考蝶变掌握逆袭方法。淘宝搜索高考蝶变购买！1.计算大题绝对不能空着即便你做不上来，也要写该部分对应课本中的基本物理公式。需要注意的是，必须带入题中的符号。比如说题目中电荷量是e，你在答题纸上写q往往就不会给分了。阅卷中我们老师们都严格遵守采点给分原则，也就是说，你写对了几个物理公式（与答案一样），即便没有计算，我们也给对应的分值。这是阅卷的规则，谁都不能改变。2.重视画图解题过程中要受力分析、研究运动轨迹的，一定要画图，养成画图的好习惯。图像画出来虽然有时候是没分的，借助于图像来分析题意很方便。另外，物理题的答案并不是标准的，有的时候你写的与答案不一样，老师们怎么理解呢？看图是一个捷径。答题纸上的内容是给老师看的（是你和阅卷老师的对话），不要给老师们的阅卷制造困难，图一定要画。见到很多学生不画图，也没有个依据，就直接来个物理公式。我的第一感觉就是，莫非是抄别人的？相信判你卷子的老师也是一样的。3.物理试卷中几乎没有多选题四个选项都是对的物理多选题，基本上是不会有四个选项全对的，除非是非常老旧的题（90年代的高考题）。如果你物理成绩很差，我建议你把多选题都当成单选来做，这样更有利于得分，特别是多选题的最后一道题。4.不会的暂时跳过，合理分配考试时间同学们在考场上要注意解题时间的分配，没有思路的题先跳过去。建议多选题的最后一道先跳过，实验题的最后一个空，解答题的最后一问更是要留到最后再做。原因不解释了，大家都知道，不过王尚老师想说的是，真正的在考场上认真去执行的同学还是少数。小编推荐：高考物理答题技巧5.看不懂题意的，联系课本考点物理题联系实际的很多，比如天体联系宇航的，磁场联系粒子加速度器的，等等。这些应用问题很难理解，一个诀窍就是联系课本的考点。高中物理wuli.in题万变不离其宗，考点还是源于课本。在考场上监考的时候王尚老师就发现很多同学在那里天马行空般的思考，完全脱离了课本，这样怎么能做出来呢？6.联系课堂上老师讲过的典型题和上面的建议类似，遇到难题，无从下手，就回忆下课堂上老师讲过的一些典型题，总是有类似的地方的。物理题本身就是有规律的，很多思考方法和切入点都是类似的。另外，笔者提醒同学们可以到物理自诊断学习系统中去看我们总结的解题思路，帮助你梳理考点，搞明白定理定律、物理公式的使用。