化學(xué)魯科版選擇性選修第三冊學(xué)案第1章分子動(dòng)理論與二氧化碳實(shí)驗(yàn)定理第4節(jié)科學(xué)探究：二氧化碳浮力與容積的關(guān)系【教學(xué)目標(biāo)】1、理解二氧化碳的三個(gè)狀態(tài)熱阻的微觀和宏觀意義。2、會(huì)求浮力。3、溫度不變的條件下，研究二氧化碳浮力與容積的關(guān)系。【教學(xué)重難點(diǎn)】求浮力【教學(xué)過程】一、氣體的狀態(tài)熱阻1、氣體的狀態(tài)：二氧化碳狀態(tài)，指的是某一定量的二氧化碳作為一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)在不受外界影響的條件下，宏觀性質(zhì)不隨時(shí)間變化的狀態(tài)，這些狀態(tài)一般稱為熱力學(xué)平衡態(tài)，簡稱平衡態(tài)。所說的不受外界影響是指系統(tǒng)和外界沒有做功和熱傳遞的互相作用，這些熱力學(xué)平衡，是一種動(dòng)態(tài)平衡，系統(tǒng)的性質(zhì)不隨時(shí)間變化，但在微觀上分子仍永不住息地做熱運(yùn)動(dòng)，而分子熱運(yùn)動(dòng)的平均療效不變。2、氣體的狀態(tài)熱阻：（1）二氧化碳的容積（V）①由于二氧化碳分子寬度離較大，互相斥力很小，二氧化碳向各個(gè)方向做直線運(yùn)動(dòng)直至與其它分子碰撞或與器壁碰撞才改變運(yùn)動(dòng)方向，所以它能飽含所能達(dá)到的空間，因而二氧化碳的容積是指二氧化碳所飽含的容器的體積。（注意：二氧化碳的容積并不是所有二氧化碳分子的容積之和）②體積的單位：米3（m3）厘米3（dm3）分米3（cm3）升（l）毫升（ml）（2）二氧化碳的體溫（T）①意義：宏觀上表示物體的冷熱程度，微觀上標(biāo)志物體分子熱運(yùn)動(dòng)的激烈程度，是二氧化碳分子的平均動(dòng)能的標(biāo)志。
②溫標(biāo)：要定量表示濕度，就必須有一套對氣溫的標(biāo)定技巧。人們常采用攝氏溫標(biāo)來標(biāo)定氣溫：標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下冷水混和物的氣溫標(biāo)定為0℃,水的沸騰氣溫標(biāo)定為100℃，0-100℃劃分為100等份，每-等份表示1℃,并借此比列往0℃以下標(biāo)表示的氣溫稱為攝氏體溫，用符號(hào)t表示，單位是攝氏度，符號(hào)為℃。③溫度的單位：國際單位制中，氣溫以熱力學(xué)氣溫開爾文（K）為單位，符號(hào)為T。攝氏度（℃）和熱力學(xué)氣溫開爾文（K）之間的關(guān)系：T=t+273（3）二氧化碳的浮力（P）見課本圖1-16，按照該實(shí)驗(yàn)所述，得到：①意義：二氧化碳對器壁單位面積上的壓力。②產(chǎn)生：因?yàn)槎趸純?nèi)大量分子做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)過程中，對容器壁頻繁撞擊的結(jié)果。③特點(diǎn)：對容器壁的浮力處處相等。④單位：國際單位：帕期卡（Pa）常用單位：標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（atm），毫米汞柱（mmHg）換算關(guān)系：1atm==1.013×=133.3Pa⑤壓強(qiáng)大小的相關(guān)誘因a、宏觀上：決定于二氧化碳的氣溫和容積。b、微觀上：決定于分子的平均動(dòng)能和分子的密集程度。⑥壓強(qiáng)的求法（平衡狀態(tài)下封閉二氧化碳浮力的估算）a．活塞封閉二氧化碳浮力的估算(見課本圖1-19)b．液柱封閉二氧化碳的浮力估算(見課本圖1-20)解法：選定與二氧化碳接觸的液柱(或活塞)為研究對象進(jìn)行受力剖析，得到液柱(或活塞)的受力平衡多項(xiàng)式，求得二氧化碳的浮力二、探究二氧化碳浮力和容積的關(guān)系1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)探究定質(zhì)量的二氧化碳在室溫不變的條件下浮力與容積的關(guān)系。
(2)學(xué)習(xí)二氧化碳浮力的檢測方式。2.實(shí)驗(yàn)器材探究二氧化碳浮力與容積關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置(氣壓計(jì)、玻璃管、鐵架臺(tái)、活塞等)。3．實(shí)驗(yàn)原理與設(shè)計(jì)如課本圖1-21所示，以玻璃管內(nèi)封閉的二氧化碳為研究對象，可由氣壓計(jì)讀出管內(nèi)二氧化碳的浮力，從玻璃管的刻度上直接讀出管內(nèi)二氧化碳的容積。在保持二氧化碳?xì)鉁夭蛔兊那闆r下，改變二氧化碳的容積，檢測多組數(shù)據(jù)即可研究二氧化碳浮力與容積之間的關(guān)系。4.實(shí)驗(yàn)步驟（1）控制二氧化碳質(zhì)量不變，體溫不變；（2）改變二氧化碳容積，讀出活塞穩(wěn)定后氣壓計(jì)的讀數(shù)，記入表格中；（3）重復(fù)步驟（2）五次，把數(shù)據(jù)記入表格；（4）研究浮力和容積之間的關(guān)系，研究其乘積的關(guān)系；5.數(shù)據(jù)剖析作出P-V圖象和P-1/V圖象，觀察圖象形狀，推測其關(guān)系。6.實(shí)驗(yàn)推論剖析數(shù)據(jù)和圖象實(shí)驗(yàn)大氣壓強(qiáng)的原理，得出推論。【課堂練習(xí)】1、若已知大氣浮力為p0，圖中各裝置均處于靜止?fàn)顟B(tài)，液體密度均為ρ，重力加速度為g，求各被封閉二氧化碳的浮力。p丙＝p0－ρghp丁＝p0＋ρgh1答案：p甲＝p0－ρghp乙＝pA＝p0－ρgh2、如圖所示實(shí)驗(yàn)大氣壓強(qiáng)的原理，一氣缸水平固定在靜止的貨車上，一質(zhì)量為m，面積為S的活塞將一定量的二氧化碳封閉在氣缸內(nèi)，平衡時(shí)活塞與氣缸底相距為L。現(xiàn)讓貨車以一較小的水平恒定加速度往右運(yùn)動(dòng)，穩(wěn)定時(shí)發(fā)覺活塞相對于氣缸聯(lián)通了距離d。已知大氣浮力為p0，不計(jì)氣缸和活塞間的磨擦，且貨車運(yùn)動(dòng)時(shí)，大氣對活塞的浮力仍可視為p0，整個(gè)過程體溫保持不變。求貨車加速度的大小。[答案]$$