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第五節 氣體實驗定律
教學課件
Teaching Courseware
20XX.XX.XX
第一章 分子動理論與氣體實驗定律
高中物理魯科版（2019）選擇性必修第三冊
PART.1
PART.2
PART.3
PART.4
素養目標
新課講解
新課導入
經典例題
目錄
CONTENTS
PART.2
PART.4
課堂練習
課堂小結
1.知道玻意耳定律、查理定律、蓋—呂薩克定律的內容、表達式及適用條件。
2.能用圖像描述氣體的等溫變化、等容變化和等壓變化。
3.知道什么是理想氣體，并掌握理想氣體的特點。
4.熟練應用氣體實驗定律解決實際問題。
素養目標
新課導入
如圖所示，在一個恒溫池中，一串串氣泡由池底慢慢升到水面，有趣的是氣泡在上升過程中，體積逐漸變大，到水面時就會破裂。請問
(1)上升過程中，氣泡內氣體的壓強如何改變？
(2)氣泡在上升過程中體積為何會變大？
(3)為什么到達水面會破？
提示：(1)壓強變小。
(2)氣體的體積增大。
(3)內外壓強不相等，氣泡內壓強大于外部壓強。
新課講解
New lesson explanation
新課講解
氣體壓強的產生:
大量氣體分子對容器壁的頻繁撞擊，就會對容器壁產生一個穩定的壓力，從而產生了壓強。由于分子運動的無規則，分子向各方向運動的概率是相同的，對每個器壁的撞擊機會也就相同，因此氣體內部壓強處處相等。
影響氣體壓強的因素:
溫度越高，單位體積內的分子數越多，氣體的壓強越大。
溫度T
體積V
壓強P
存在怎樣的關系呢？
描述一定質量的氣體的三個物理量
控制變量
探究關系
新課講解
一、玻意耳定律(等溫變化)
由實驗數據做出P—1/V 圖像
大量實驗證明：一定質量的氣體，在保持溫度不變的條件下，壓強與體積成反比。
英國科學家玻意耳和法國科學空馬略特先后獨立實驗發現，所以稱玻意耳定律，也稱玻意爾－馬略特定律
微觀解釋？
PV＝常數
P1V1＝P2V2
或
新課講解
等溫線
在平面直角坐標系中，橫軸表示氣體的體積V，縱軸表示氣體的壓強p。在溫度不變的情況下，p與V 的函數圖像是雙曲線的一支。這種表示等溫過程的圖線稱為氣體的等溫線。一定質量的氣體，在不同溫度下，等溫線的位置也不相同。
物理意義：等溫線上的某點表示氣體的一個確定狀態。同一條等溫線上的各點溫度相同，即p與V乘積相同。
新課講解
新課講解
1659年，英國物理學家、化學家玻意耳（圖1-25)利用胡克研制的真空泵對空氣的性質進行研究。1662年，他出版了《關于空氣的彈力和重量學說的答辯》一書。書中不但闡述了溫度恒定時氣體的壓強與體積成反比的規律，還描述了另一個實驗，表明空氣在加熱時壓強會增大。1676年，法國物理學家馬略特也獨立得出結論，在表述上比玻意耳的表述更完整，數據也更令人信服。因此，這一定律也被稱為玻意耳－馬略特定律。
馬略特
波意耳
科學書屋
新課講解
二、查理定律(等容變化)
高壓鍋內的食物易熟
一定質量的氣體，保持體積不變時，壓強與溫度有什么關系？
打足了氣的車胎在陽光下曝曬會脹破
新課講解
新課講解
大量實驗證明：一定質量的氣體，在保持體積不變的條件下，壓強與熱力學溫度成正比。
或
微觀解釋？
式中P1、T1和P2、T2表示氣體兩個不同狀態下的壓強和熱力學溫度（T＝t+273 K）。
法國科學家查理通過實驗發現的這個規律，所以稱為查理定律。
等容線
新課講解
新課講解
1、查理定律的微觀解釋
從微觀角度看，一定質量的氣體，在體積保持不變時，單位體積內的分子數保持不變。當溫度升高時，分子平均動能增大，氣體的壓強也就增大；當溫度降低時，分子平均動能減小，氣體的壓強也就減小。
2、查理定律的推論
表示一定質量的某種氣體從初狀態(p、T)開始發生等容變化，其壓強的變化量Δp與溫度的變化量ΔT成正比。
新課講解
三、蓋－呂薩克定律(等壓變化)
一定質量的氣體，保持壓強不變時，體積與溫度有什么關系？
新課講解
大量實驗證明：一定質量的氣體，在保持壓強不變的條件下，體積與熱力學溫度成正比。
法國科學家蓋－呂薩克通過實驗發現的這個規律，所以稱為蓋－呂薩克定律。
或
微觀解釋？
式中V1、T1和V2、T2表示氣體兩個不同狀態下的體積和熱力學溫度（T＝t+273 K）。
新課講解
新課講解
1、蓋－呂薩克定律的微觀解釋
從微觀角度看，對于一定質量的氣體，當溫度升高時，分子平均動能增大，為了保持壓強不變，單位體積的分子數相應減少，氣體的體積必然相應增大。反之，當氣體的溫度降低時，氣體的體積必然減少。
2、蓋－呂薩克定律的推論
新課講解
三個氣體實驗定律，都是在壓強不太大、溫度不太低的情況下總結出來的。
因為壓強如果太大、溫度如果太低，氣體會液化，甚至變成固體。
氣體實驗定律的適用條件
新課講解
四、理想氣體
物理學中把嚴格遵循以上三個實驗定律的氣體稱為理想氣體。
理想氣體的分子大小與分子間的距離相比可忽略不計；除了碰撞外，分子間的相互作用可忽略不計。
理想氣體的分子勢能可忽略不計，其內能只是所有分子熱運動動能總和。
一定質量理想氣體的內能只與氣體的溫度有關，而與氣體的體積無關。
經典例題
Classic Example
經典例題
例1.如圖1-26所示，將粗細均勻且一端開口的玻璃管放置在水平桌面上，管內用長為h 的水銀封閉著一段長度為l。的空氣柱。已知大氣壓強為P0，當把玻璃管開口朝上緩慢地豎立起來時，管內空氣柱的長度變為多少？
解
經典例題
例2.給某包裝袋充入氮氣后密封，在室溫下，袋中氣體壓強為1個標準大氣壓，體積為1L。將其緩慢壓縮到壓強為1.5個標準大氣壓時，氣體的體積變為0.6L。請通過計算判斷該包裝袋是否漏氣。
解
因此包裝袋有漏氣
課堂練習
Classroom Practice
課堂練習
1.在“探究等溫情況下一定質量氣體壓強與體積的關系”的實驗中，下列操作正確的是( )
A.調節空氣柱長度后立刻讀數
B.拉上窗簾防止陽光直射玻璃管
C.推拉活塞時，為了防止手滑應該用手緊握玻璃管
D.實驗中若密封橡膠帽脫落，應立刻堵住后繼續實驗
課堂練習
1.答案：B
解析：調節空氣柱長度，外界對氣體做功，氣體的溫度會變化，要等氣體的溫度等于室溫后再讀數，A錯;拉上窗簾防止陽光直射玻璃管是為了使氣體溫度保持不變，B正確;用手直接握在玻璃管上時，手的溫度會改變玻璃管內的氣體溫度，C錯;實驗時要保持氣體的質量不變，D錯誤。
課堂練習
課堂練習
課堂練習
課堂練習
課堂練習
課堂練習
課堂小結
Class Summary
課堂小結
玻意耳－馬略特定律
蓋－呂薩克定律
查理定律
氣體實驗定律
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THANK YOU

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