高中物理 第二章 固体液体和气体 第六节 气体状态参量教学案 粤教版选修

我带领班子成员及全体职工，积极参加县委、政府和农牧局组织的政治理论学习，同时认真学习业务知识，全面提高了自身素质，增强职工工作积极性，杜绝了纪律松散第六节气体状态参量目标定位 1.知道描述气体的三个状态参量：体积、温度和压强.2.理解热力学温标和摄氏温标的区别与联系.3.能用分子动理论和统计观点解释气体的压强一、两种温标的关系1摄氏温标：一种常用的表示温度的方法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，符号是，规定标准大气压下冰水混合物的温度是0 ，水的沸点是100 .2热力学温标：现代科学中常用的表示温度的方法热力学温标表示的温度叫热力学温度，用符号T表示，单位是开尔文，符号为K.3热力学温度与摄氏温度的关系：(1)Tt273.15 K，粗略表示：Tt273 K；(2)Tt.说明：热力学温度的零度叫绝对零度，即273.15 °C，它是低温的极限，可以无限接近但不能达到二、压强的微观意义导学探究气体压强是否与固体和液体的压强一样，也是由气体的重力产生的呢？答案不是知识梳理1气体的压强：气体作用在器壁单位面积上的压力2气体压强的微观决定因素是气体分子的平均动能和分子的密集程度(1)密集程度一定时，分子的平均动能越大，分子碰撞器壁时对器壁产生的作用力就越大，气体的压强也就越大(2)分子平均动能一定时，气体分子越密集，每秒撞击器壁单位面积的分子数就越多，气体压强就越大3气体压强的宏观决定因素是温度和体积三、封闭气体压强的计算1.取等压面法根据同种液体在同一水平液面处压强相等，在连通器内灵活选取等压面，由两侧压强相等列方程求气体压强例如，图1中同一液面A、C、D处压强相等，则pAp0ph.图12力平衡法对于平衡态下用液柱、活塞、气缸等封闭的气体压强，可对液柱、活塞、气缸等进行受力分析，由F合0列式求气体压强延伸思考若容器处于加速运动状态时，又该如何计算封闭气体的压强呢？答案当容器处于加速运动状态时，选与封闭气体接触的物体如液柱、气缸或活塞等为研究对象，由牛顿第二定律求出封闭气体的压强.一、两种温标的关系例1(多选)关于温度与温标，下列说法正确的是()A用摄氏温标和热力学温标表示温度是两种不同的表示方法B摄氏温度与热力学温度都可以取负值C摄氏温度升高3 ，在热力学温标中温度升高276.15 KD热力学温度每一开的大小与摄氏温度每一度的大小相等答案AD解析温标是温度数值的表示方法，常用的温标有摄氏温标和热力学温标，A正确；摄氏温度可以取负值，但是热力学温度不能取负值，因为热力学温度的零点是低温的极限，故选项B错；摄氏温度的每一度与热力学温度的每一开的大小相等，选项D正确；摄氏温度升高3 ，也就是热力学温度升高了3 K，故选项C错二、压强的微观意义例2有关气体压强，下列说法正确的是 ()A气体分子的平均速率增大，则气体的压强一定增大B气体分子的密集程度增大，则气体的压强一定增大C气体分子的平均动能增大，则气体的压强一定增大D气体分子的平均动能增大，气体的压强有可能减小答案D解析气体的压强在微观上与两个因素有关：一是气体分子的平均动能，二是气体分子的密集程度，密集程度或平均动能增大，都只强调问题的一方面，也就是说，平均动能增大的同时，分子的密集程度可能减小，使得压强可能减小；同理，当分子的密集程度增大时，分子的平均动能也可能减小，气体的压强变化不能确定，故正确答案为D.三、封闭气体压强的计算例3如图2所示，活塞的质量为m，缸套的质量为M.通过弹簧吊在天花板上，气缸内封有一定质量的气体缸套和活塞间无摩擦，活塞面积为S，大气压强为p0.则封闭气体的压强为()图2App0mg/SBpp0(Mm)g/SCpp0Mg/SDpmg/S答案C解析对气缸缸套进行受力分析，如图所示由平衡条件可得：p0SMgpS所以pp0故C正确例4求图3中被封闭气体A的压强其中(1)、(2)、(3)图中的玻璃管内都灌有水银，(4)图中的小玻璃管浸没在水中大气压强p076 cmHg.(p01.01×105 Pa，g10 m/s2，水1×103 kg/m3)图3答案(1)66 cmHg(2)71 cmHg(3)81 cmHg(4)1.13×105 Pa解析(1)pAp0ph76 cmHg10 cmHg66 cmHg(2)pAp0ph76 cmHg10sin 30°cmHg71 cmHg(3)pBp0ph276 cmHg10 cmHg86 cmHgpApBph186 cmHg5 cmHg81 cmHg(4)pAp0水gh1.01×105 Pa1×103×10×1.2 Pa1.13×105 Pa气体状态参量1(描述气体的状态参量)描述气体的状态参量是指()A质量、温度、密度 B温度、体积、压强C质量、压强、温度 D密度、压强、温度答案B解析描述气体的状态参量是指温度、压强和体积，B对2(两种温标的关系)(多选)关于热力学温度与摄氏温度，下列说法正确的是()A摄氏温度和热力学温度都不能取负值B温度由t(°C)升到2t(°C)时，对应的热力学温度由T(K)升到2T(K)C33 °C240.15 KD摄氏温度变化1 °C，也就是热力学温度变化1 K答案CD解析由热力学温度与摄氏温度的关系Tt273.15 K知，C正确；摄氏温度与热力学温度在表示温度的变化时，变化的数值是相同的，故D正确3(气体的压强)(多选)对于一定量的稀薄气体，下列说法正确的是()A压强变大时，分子热运动必然变得剧烈B保持压强不变时，分子热运动可能变得剧烈C压强变大时，分子间的平均距离必然变小D压强变小时，分子间的平均距离可能变小答案BD解析压强变大时，气体的温度不一定升高，分子热运动不一定变得剧烈，故选项A错误；压强不变时，若气体的体积增大，则气体的温度会升高，分子热运动会变得剧烈，故选项B正确；压强变大时，由于气体温度不确定，则气体的体积可能不变，可能变大，也可能变小，其分子间的平均距离可能不变，也可能变大或变小，故选项C错误；压强变小时，气体的体积可能不变，可能变大，也可能变小，所以分子间的平均距离可能不变，可能变大或变小故选项D正确4. (封闭气体压强的计算)如图4所示，竖直放置的U形管，左端开口右端封闭，管内有a、b两段水银柱，将A、B两段空气柱封闭在管内已知水银柱a长h1为10 cm，水银柱b两个液面间的高度差h2为5 cm，大气压强为75 cmHg，求空气柱A、B的压强分别是多少？图4答案65 cmHg60 cmHg解析设管的横截面积为S，选a的下端为参考液面，它受向下的压力为(pAh1)S，受向上的大气压力为p0S，由于系统处于静止状态，则(pAh1)Sp0S，所以pAp0h1(7510) cmHg65 cmHg，再选b的左下端为参考液面，由连通器原理知：液柱h2的上表面处的压强等于pB，则(pBh2)SpAS，所以pBpAh2(655) cmHg60 cmHg.题组一温度和温标1关于温度的概念，下述说法中正确的是()A温度是分子平均动能的标志，物体温度高，则分子的平均动能大B温度是分子平均动能的标志，温度升高，则物体的每一个分子的动能都增大C某物体当其内能增大时，则该物体的温度一定升高D甲物体的温度比乙物体的温度高，则甲物体分子的平均速率比乙物体分子的平均速率大答案A解析当温度升高时，分子的平均动能增大，但不一定每个分子的动能都增大；某物体的内能在宏观上由温度、体积决定，当内能增大时不一定是温度升高；甲物体的温度比乙物体的温度高，说明甲物体的分子平均动能大于乙物体的分子平均动能，但由于不知道两物体分子的质量，所以不能说甲物体分子的平均速率比乙物体分子的平均速率大综上可知，本题选A.2关于温标，下列说法正确的是()A温标不同，测量时得到同一系统的温度数值是不同的B不同温标表示的温度数值不同，则说明温度不同C温标的规定都是人为的，没有什么理论依据D热力学温标和摄氏温标是两种不同的温度表示方法，表示的温度数值没有关系答案A解析温标不同，测量同一系统的温度数值不同，A对，B错每一种温标的规定都有一定的物理意义，如摄氏温标的0 °C表示标准大气压下冰的熔点，100 °C为标准大气压下水的沸点，C错热力学温标和摄氏温标在数值上有Tt273.15 K，D错3(多选)严冬，湖面上结了厚厚的冰，但冰下鱼儿仍在游动为了测出冰下水的温度，徐强同学在冰上打了一个洞，拿来一支实验室温度计，用下列四种方法测水温，正确的做法是()A用线将温度计拴牢从洞中放入水里，待较长时间后从水中提出，读出示数B取一空的塑料饮水瓶，将温度计悬吊在瓶中，再将瓶拴住从洞中放入水里，水灌满瓶后待较长时间，然后将瓶提出，立即读出温度计的示数C若温度计显示的示数为摄氏温度4 ，即热力学温度4 KD若温度计显示的示数为摄氏温度4 ，即热力学温度277.15 K答案BD解析要测量冰下水的温度，必须使温度计与冰下的水达到热平衡时，再读出温度计的示数，可隔着冰又没法直接读数，把温度计取出来，显示的又不是原热平衡状态下的温度，所以选项A错误，B正确Tt273.15 K277.15 K，选项C错误，D正确题组二压强的微观意义4封闭容器中气体的压强()A是由气体的重力产生的B是由气体分子间相互作用力(引力和斥力)产生的C是由大量气体分子频繁碰撞器壁产生的D当充满气体的容器自由下落时，由于失重，气体压强将减小为零答案C解析气体的压强是大量气体分子频繁碰撞器壁产生的，气体分子的热运动不受重力、超重、失重的影响，所以只有C正确5下列各组物理量中能决定气体的压强的是()A分子的平均动能和分子种类B分子密集程度和分子的平均动能C分子总数和分子的平均动能D分子密集程度和分子种类答案B解析气体的压强是由大量气体分子碰撞器壁产生的，气体分子的密集程度越大(即单位体积内分子数越多)，在单位时间内撞击器壁单位面积的分子数就越多，则气体的压强越大另外，气体分子的平均动能越大，分子撞击器壁对器壁产生的作用力越大，气体的压强就越大故决定气体压强的因素是分子密集程度和分子的平均动能，故B项正确6如图1所示，两个完全相同的圆柱形密闭容器，甲中恰好装满水，乙中充满空气，则下列说法中正确的是(容器容积恒定)()图1A两容器中的压强都是由于分子撞击器壁而产生的B两容器中器壁的压强都是由所装物质的重力而产生的C甲容器中pA>pB，乙容器中pCpDD当温度升高时，pA、pB变大，pC、pD也要变大答案C解析甲容器压强产生的原因是水受到重力的作用，而乙容器压强产生的原因是分子撞击器壁，A、B错；水的压强pgh，hA>hB，可知pA>pB，而密闭容器中气体压强各处均相等，与位置无关，pCpD，C对；温度升高时，pA、pB不变，而pC、pD变大，D错7(多选)封闭在