人教版（2019）物理選修三2.3氣體的等壓變化和等容變化

第一課時教學設計

課題氣體的等壓變化和等容變化單元2學科物理年級高二

物理觀念：理解一定質量的氣體，在壓強不變的情況下氣體體積和溫度的關系；會用蓋

呂薩克定律解釋一些自然現象，解決簡單的實際問題；

理解一定質量的氣體，在體積不變的情況下氣體壓強和溫度的關系；會用查理定律解釋

一些自然現象，解決簡單的實際問題。

學習科學思維：從有序設計的一系列問題和實驗，通過模型建構和科學推理，得出等溫變化

目標的規律。

科學探究：能基于觀察和實驗提出問題、形成猜想，設計實驗驗證猜想并綜合分析實驗

證據，得出氣體等溫變化的規律。

科學態度與責任：在實驗過程中保持交流與合作，敢于發表自己對探究過程與實驗結論

的理解或想法，并且能正確表達自己的觀點。

重點氣體的等溫變化規律的探究；理解玻意耳定律，會用玻意耳定律解釋一些自然現象，解

決簡單的實際問題。

難點氣體的等溫變化規律的探究。

教學過程

教學環節教師活動學生活動設計意圖

導入新課

用生活現象

引入課題，激發

液體因溫學習興趣，增加

度T升高而壓學生對本節課內

強P增大，體容的親近感，激

問題：燒瓶上通過橡膠塞連接一根玻璃管，向積V膨脹。發探究欲望，體

玻璃管中注入一段水柱。用手捂住燒瓶，會觀察到驗物理學科與生

水柱緩慢向外移動，這說明了什么?活緊密聯系。

講授新課等壓變化：一定質量的某種氣體，在壓強不變

時，體積隨溫度的變化.

猜想：在等壓變化中，氣體的體積與溫度可能

存在著什么關系？（1）注射

思考：器內一定質量

（1）研究的是哪一部分氣體?的氣體。小組討論完

（2）如何保證封閉氣體的壓強不變?（2）柱塞成探究，并總結

（3）如何測T?達到平衡。實驗規律。

（4）如何測量V？（3）用溫

度計。

（4）從刻

度尺上讀出。

觀看演示

實驗視頻

視頻。

一、蓋—呂薩克定律

1.蓋—呂薩克生平介紹

蓋·呂薩克1778年9月6日生于圣·萊昂特。

1800年畢業于巴黎理工學校.1850年5月9日，病

逝于巴黎，享年72歲.

閱讀相關關注物理學

1802年，蓋·呂薩克發現氣體熱膨脹定律(即

材料。史，增強學生對

蓋·呂薩克定律)壓強不變時，一定質量氣體的體積

物理學歷史的了

跟熱力學溫度成正比.即V1/T1=V2/T2=……=C恒

解，激發學生對

量.

學習物理的興

其實查理早就發現壓強與溫度的關系，只是當

趣。

時未發表，也未被人注意。直到蓋-呂薩克重新提出

后，才受到重視。早年都稱“查理定律”，但為表

彰蓋-呂薩克的貢獻而稱為“查理-蓋呂薩克定律”.

2.蓋—呂薩克定律的圖象

畫出V-T

圖像，并分析

圖像特點。

蓋—呂薩克定律的圖象——等壓線

（1）等壓線：一定質量的某種氣體在等壓變

化過程中，體積V與熱力學溫度T的正比關系在V

－T直角坐標系中的圖象.

（2）一定質量氣體的等壓線的V－T圖象，其

延長線經過坐標原點，斜率反映壓強大?。?/p>

（3）一定質量氣體的等壓線的物理意義

能利用等

①圖線上每一個點表示氣體一個確定的狀態，

壓線特點判斷

同一根等壓線上各狀態的壓強相同．

不同等壓線壓

②不同壓強下的等壓線，斜率越大，壓強越小

強的高低。

（同一溫度下，體積大的壓強小）如圖所示p2<p1．

3.蓋—呂薩克定律的內容、表達式

（1）文字表述：一定質量的某種氣體，在壓

強不變的情況下，體積V與熱力學溫度T成正比.

（2）公式表述：V=CT

體積V與熱力學溫度T成正比可以表示為另外

VVVT

形式12或者11

T1T2V2T2

4.說明

（1）蓋·呂薩克定律是實驗定律，由法國科

學家蓋·呂薩克通過實驗發現的．

（2）適用條件：氣體質量一定，壓強不變．

（3）在V/Ｔ=C中的C與氣體的種類、質量、

壓強有關．思考T、t、此處為易錯

注意：V正比于T而不正比于t，但V∝ΔtΔt的區別。點。幫助學生區

（4）一定質量的氣體發生等壓變化時，升高分熱力學溫度和

（或降低）相同的溫度，增加（或減?。┑捏w積是攝氏溫度，

相同的．

（5）解題時前后兩狀態的體積單位要統一．

課堂練習1、如圖所示,兩端開口的彎管,左管

插入水銀槽中,右管有一段高為h的水銀柱，中間封

有一段空氣，則（）

A.彎管左管內外水銀面的高度差為h

B.若把彎管向上移動少許,則管內氣體體積增

大完成練

C.若把彎管向下移動少許，右管內的水銀柱沿習。鞏固新知

管壁上升識，提高學生分

D.若環境溫度升高，右管內的水銀柱沿管壁上析問題的能力。

升

h

解析：A.對右管中的水銀受力分析知,管中氣體

壓強比大氣壓強高hcmHg,所以彎管左管內外水銀

面的高度差為h。故A正確;

B.彎管上下移動，封閉氣體溫度溫度不變，又

因為封閉氣體壓強p=Po十Ph，則可知壓強不變,

由理想氣體狀態方程可知氣體體積不變。故B錯誤;

C.封閉氣體溫度和壓強不變，體積不變。所以

彎管向下移動少許,玻璃管左端液柱將,上升。則右

管內的水銀柱沿管壁上升。故C正確;

D,環境溫度升高，氣體壓強始終為p=Po十Ph

保持不變,根據等壓變化，封閉氣體體積增大,則右

管內的水銀柱沿管壁上升。

答案：ACD

學生：用手堵住注射器的口壓縮氣體，有什么用注射器

感覺？完成實驗，并結合生活中

等容變化：一定質量的某種氣體，在體積不變根據實驗感受常見的實例，發

時，壓強隨溫度的變化.做出猜想?，F生活中現象蘊

猜想：在等容變化中，氣體的壓強與溫度可能含的物理知識，

存在著什么關系？并將物理知識應

（1）研究的是哪一部分氣體?用與生活。

（2）如何保證封閉氣體的體積不變?

（3）如何測T?

（4）如何測量p？

二、查理定律

1.查理生平介紹

關注物理學

查理是法國物理學家.1746年11月12日誕生

閱讀相關史，增強學生對

于法國盧瓦雷的貝奧京西.

材料。物理學歷史的了

大約在1787年，查理著手研究氣體的膨脹性

解，激發學生對

質，發現在壓力一定的時候，氣體體積的改變和溫

學習物理的興

度的改變成正比.他進一步發現，對于一定質量的氣

趣。

體，當體積不變的時候，溫度每升高l℃，壓力就

增加它在0℃時候壓力的1／273.查理還用它作根

據，推算出氣體在恒定壓力下的膨脹速率是個常數.

這個預言后來由蓋·呂薩克和道爾頓（1766一1844）

的實驗完全證實.

2.查理定律的圖象

通過等容線

更好的理解查理

定律的內容。

查理定律的圖象——等容線

（l）等容線：一定質量的某種氣體在等容變化

過程中，壓強p跟熱力學溫度T的正比關系p－T

在直角坐標系中的圖象叫做等容線．

（2）一定質量氣體的等容線p－T圖象，其延

長線經過坐標原點，斜率反映體積大?。?/p>

（3）一定質量氣體的等容線的物理意義．

①圖線上每一個點表示氣體一個確定的狀

態，同一根等容線上各狀態的體積相同。

②不同體積下的等容線，斜率越大，體積越小

（同一溫度下，壓強大的體積?。┤鐖D所示，V2<V1．

完成思考

題。

3.查理定律的內容、表達式

1、文字表述：一定質量的某種氣體，在體積

不變的情況下，壓強p與熱力學溫度T成正比.

2、公式表述：P=CT壓強p與熱力學溫度T成

PPPT

正比可以表示為另外形式12或者11

T1T2P2T2

4.說明

（1）查理定律是實驗定律，由法國科學家查

理通過實驗發現的．

（2）適用條件：氣體質量一定，體積不變．

（3）在p/T=C中的C與氣體的種類、質量、類比蓋呂

體積有關．薩克定律理解

注意：p與熱力學溫度T成正比，不與攝氏記憶查理定

溫度成正比,但壓強的變化p與攝氏溫度t的變律。

化成正比．

（4）一定質量的氣體在等容時，升高（或降

低）相同的溫度，所增加（或減?。┑膲簭娛窍嗤?/p>

的．了解物理知

（5）解題時前后兩狀態壓強的單位要統一．識在生活中的應

5.應用：高壓鍋內的食物易熟用

課堂練習2、2、下列關于一定質量的氣體的

等容變化的說法中正確的是：[]

A、氣體壓強的改變量與攝氏溫度成正比；完成課堂鍛煉解決實

B、氣體的壓強與攝氏溫度成正比；練習。際問題的能力。

C、氣體壓強的改變量與熱力學溫度成正比；

D、氣體的壓強與熱力學溫度成正比。

解析：BD、氣體經歷等容變化,根據查理定律,

有:P/T=C,而T=t+273,故氣體的壓強與熱力學溫度

成正比，與攝氏溫度不成正比，故B錯誤，D正確;

AC、根據查理定律公式P/T=C,可以得到△P/

△T=C,故氣體壓強的改變量與熱力學溫度的改變

量成正比,故A錯誤，C錯誤。故選D。

拓展提高1、在圖所示的氣缸中封閉著溫度為

100℃的空氣,一重物用繩索經滑輪與缸中活塞相

連接,重物和活塞均處于平衡狀態,這時活塞離缸

底的高度為10cm,如果缸內空氣變為0℃,問:

①重物是上升還是下降？

②這時重物將從原處移動多少厘米?

(設活塞與氣缸壁間無摩擦)

整理解題步

整理解題驟，明確解題思

步驟，明確解路。

題思路。

P

解析：溫度降低利用等容變化C

T

壓強減小,故活塞下移,重物上升.

VV

等壓變化12，得h=7.4cm

T1T2

重物上升高度Δh=10－7.4=2.6cm

2、某種氣體在狀態A時壓強2×105Pa,體積為

1m3,溫度為200K,

(1)它在等溫過程中由狀態A變為狀態B,狀態

B的體積為2m3,求狀態B的壓強.

鞏固本節課

(2)隨后,又由狀態B在等容過程中變為狀態

完成本節所學知識

C,狀態C的溫度為300K,求狀態C的壓強.

課拓展提高。

5

解析：(1)氣體的狀態參量:PA=2x10Pa,VA=

33

1m,VB=2m,由玻意耳定律得:PAVA=PBVB,

5

代入數據解得:PA=1x10Pa;

5

(2)氣體的狀態參量:PB=1x10Pa,TB=TA=