高二物理课件 2.6《气体状态参量》（粤教版选修3-3）

欢迎进入物理课堂 第六节气体状态参量 课标定位 学习目标 1 知道气体的温度 体积 压强是描述气体状态的状态参量 理解描述状态的三个参量的意义 2 在知道温度物理意义的基础上 知道热力学温度及单位 知道热力学温度与摄氏温度的关系 并会进行换算 3 知道气体的体积及其单位 并理解气体的压强是怎样产生的 能运用分子动理论进行解释 知道气体压强的单位并能进行单位换算 会计算各种情况下气体的压强 重点难点 1 气体压强的概念及计算是本节的重点 2 分析 解决问题的能力及综合应用所学知识解决实际问题的能力 课前自主学案 一 体积1 定义 气体分子所能达到的 也就是气体所充满的容器的 2 单位 1m3 L mL 说明 气体的体积等于容器的容积 不等于所有气体分子的体积之和 空间 容积 103 106 二 温度1 意义 温度宏观上表示物体的 在微观上表示 是分子 的标志 温度高的物体 分子的 大 但 不一定大 2 两种温标 1 摄氏温标 规定1标准大气压下冰水共存的温度为 水的沸点为 在0 和100 之间分成100等份 每一等份就是 这种表示温度的方法就是 摄氏温度用t表示 冷热程度 分子热运动的激烈程度 平均动能 平均动能 平均速率 0 100 1 摄氏温标 2 热力学温标 热力学温标是 创立的 把 273 15 作为热力学温标的零点 叫绝对零度 热力学温度用T表示 热力学温度与摄氏温度的关系是 K 可近似表示为T K 3 测量 用温度计来测量 4 理想气体的热力学温度T与分子的平均动能 成 即 a为比例系数 开尔文 T t 273 15 t 273 正比 T a 三 压强1 意义 大量 频繁地碰撞器壁 气体作用在器壁单位面积上的 就是气体的压强p F S 2 单位 国际单位制中的单位是 1Pa 1N m2 常用的单位还有 atm 和 mmHg 1atm Pa mmHg 1atm相当于 高水柱产生的压强 分子 压力 帕斯卡 标准大气压 毫米汞柱 1 013 105 760 10m 3 决定因素 气体的压强与气体分子的 和分子的 有关 说明 在微观上影响气体压强的因素是气体分子的平均动能 而不是平均速率 理想气体的压强与分子平均动能和单位体积内的分子数的乘积成正比 即p 2n 3 其中n是单位体积内的分子数 是分子的平均动能 平均动能 密集程度 思考感悟夏日轮胎的气压最好比正常气压值低10 左右 在长时间高速行车时 应行驶一段路程后 在阴凉处冷却一下轮胎 午间酷热行车时 应适当降低车速 此外 注意轮胎的承载能力 千万别超载 你知道这是为什么吗 提示 胎内气体的压强会随温度的变化而变化 核心要点突破 一 两种温标的比较 特别提醒 1 热力学温度的零度叫绝对零度 即 273 15 它是低温的极限 可以无限接近但不能达到 2 温度计读数时 视线应与水银 酒精 液面相平 要放入被测系统中与系统达到热平衡时再读数 不要离开待测系统读数 体温计因有特殊结构 可离开待测系统后读数 即时应用 即时突破 小试牛刀 1 双选 关于热力学温标的说法正确的是 A 1 就是1KB 摄氏温度改变1 相应热力学温度改变1K 两者是等效的C 热力学温度大于摄氏温度D 人体温度37 也可说成310 15K 解析 选BD 由T t 273 15K知 摄氏温度改变1 热力学温度就改变1K 当人体温度为37 时 利用T t 273 15K 得T 310 15K 故答案为B D 二 气体压强产生的原因及决定因素1 产生原因大量做无规则热运动的分子对器壁频繁 持续地碰撞产生气体的压强 单个分子碰撞器壁的冲力是短暂的 但是大量分子频繁地碰撞器壁 就对器壁产生持续 均匀的压力 所以从分子动理论的观点看来 气体的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力 2 决定气体压强大小的因素 1 微观因素 气体分子的密度 气体分子密度 即单位体积内气体分子的数目 大 在单位时间内 与单位面积器壁碰撞的分子数就多 气体分子的平均动能 气体的温度高 气体分子的平均动能就大 每个气体分子与器壁的碰撞 可视作弹性碰撞 给器壁的冲力就大 从另一方面讲 分子的平均速率大 在单位时间里器壁受气体分子撞击的次数就多 累计冲力就大 2 宏观因素 与温度有关 在体积不变的情况下 温度越高 气体的平均动能就越大 气体的压强越大 与体积有关 在温度不变的情况下 体积越小 气体分子的密度越大 气体的压强越大 即时应用 即时突破 小试牛刀 2 单选 2011年厦门模拟 下列说法正确的是 A 气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力B 气体对器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用在器壁上的平均作用力C 气体分子热运动的平均动能减小 气体的压强一定减小D 单位体积的气体分子数增加 气体的压强一定增大 解析 选A 根据压强的定义可知A正确 B错 气体分子热运动的平均动能减小 说明温度降低 但不能说明压强也一定减小 C错 单位体积的气体分子数增加时 若温度降低 则气体的压强有可能减小 D错 三 几种常见情况的压强计算1 在气体流通的区域 各处压强相等 如容器与外界相通 容器内外压强相等 用细管相连的容器 平衡时两边气体压强相等 2 液体内深为h处的总压强为p p0 gh 式中p0为液面上方的大气压强 在水银内 用cmHg作单位时可表示为p H h 3 连通器内静止的液体 同种液体同一水平面上各处压强相等 4 参考液片法的一般思路 1 选取假想的一个液体薄片 其自重不计 为研究对象 2 分析液片两侧受力情况 建立力的方程 消去横截面积 得到液片两侧的压强平衡方程 3 解方程 求得气体压强 5 平衡条件法欲求用固体 如活塞等 封闭在静止容器内的气体压强 应对固体进行受力分析 然后根据平衡条件求解 6 当封闭气体所在的系统处于力学非平衡的状态时 欲求封闭气体的压强 首先选择恰当的对象 如与气体相关联的液柱 活塞等 并对其进行正确的受力分析 特别注意内 外气体的压力 然后根据牛顿第二定律列方程求解 气体压强的确定要根据气体所处的外部条件 往往需要利用跟气体接触的液柱和活塞等物体的受力情况和运动情况来计算 课堂互动讲练 双选 关于热力学温度 下列说法中正确的是 A 33 240KB 温度每变化1 也就是温度变化了1KC 摄氏温度与热力学温度都可能取负值D 温度由t 升至2t 对应的热力学温度升高了t 273 K 精讲精析 由热力学温度与摄氏温度的关系 T 273K t 可知 33 240K 故A正确 在表示温差时 热力学温度与摄氏温度在数值上是相同的 故B正确 D中初态热力学温度为273K t 末态为273K 2t 温度变化t K 故D错 因绝对零度达不到 故热力学温度不可能取负值 故C错 答案 AB 方法总结 热力学温标和摄氏温标是温度的两种不同的表示方法 对同一温度来说 用不同的温标表示数值不同 这是因为它们零值的选取不同 但两种温标表示的温差一定相同 单选 对于一定质量的气体 下列四个论述中正确的是 A 当分子热运动变剧烈时 压强必增大B 当分子热运动变剧烈时 压强可以不变C 当分子间平均距离变大时 压强必变大D 当分子间平均距离变大时 压强必变小 精讲精析 分子热运动变剧烈 表明气体温度升高 分子平均动能增大 但不知气体的分子密度怎么变化 故压强的变化趋势不明确 A错 B对 分子的平均距离变大 表明气体的分子密度变小 但因不知此时分子的平均动能怎么变 故气体的压强不知怎么变化 C D错 答案 B 方法总结 气体的压强在微观定义上是由分子密度和平均动能共同决定的 如图2 6 1所示 一个壁厚可以不计 质量为M的汽缸放在光滑的水平地面上 活塞的质量为m 面积为S 内部封有一定质量的气体 活塞不漏气 摩擦不计 外界大气压强为p0 若在活塞上加一水平向左的恒力F 不考虑气体温度的变化 求汽缸和活塞以共同加速度运动时 缸内气体的压强多大 图2 6 1 思路点拨 容器加速运动 选活塞为研究对象 进行受力分析 然后由牛顿第二定律列方程 求出气体的压强 方法总结 封闭气体的压强 不仅与气体的状态变化有关 还与相关的水银柱 活塞 汽缸等物体的受力情况和运动状态有关 解决这类问题的关键是要明确研究对象 分析研究对象的受力情况 再根据运动情况 列研究对象的平衡方程或牛顿第二定律方程 然后解方程 就可求得封闭气体的压强 变式训练 单选 图2 6 2如图2 6 2所示 一个横截面积为S的圆筒形容器竖直放置 金属圆板上表面是水平的 下表面是倾斜的 下表面与水平面间的夹角为 圆板的质量为M 不计圆板与容器内壁的摩擦 则被圆板封闭在容器内的气体的压强等于 大气压强为p0 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全