化學魯科版選擇性選修第三冊學案第1章分子動理論與二氧化碳實驗定理第4節科學探究：二氧化碳浮力與容積的關系【教學目標】1、理解二氧化碳的三個狀態熱阻的微觀和宏觀意義。2、會求浮力。3、溫度不變的條件下，研究二氧化碳浮力與容積的關系。【教學重難點】求浮力【教學過程】一、氣體的狀態熱阻1、氣體的狀態：二氧化碳狀態，指的是某一定量的二氧化碳作為一個熱力學系統在不受外界影響的條件下，宏觀性質不隨時間變化的狀態，這些狀態一般稱為熱力學平衡態，簡稱平衡態。所說的不受外界影響是指系統和外界沒有做功和熱傳遞的互相作用，這些熱力學平衡，是一種動態平衡，系統的性質不隨時間變化，但在微觀上分子仍永不住息地做熱運動，而分子熱運動的平均療效不變。2、氣體的狀態熱阻：（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，二氧化碳向各個方向做直線運動直至與其它分子碰撞或與器壁碰撞才改變運動方向，所以它能飽含所能達到的空間，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，微觀上標志物體分子熱運動的激烈程度，是二氧化碳分子的平均動能的標志。
②溫標：要定量表示濕度，就必須有一套對氣溫的標定技巧。人們常采用攝氏溫標來標定氣溫：標準大氣壓下冷水混和物的氣溫標定為0℃,水的沸騰氣溫標定為100℃，0-100℃劃分為100等份，每-等份表示1℃,并借此比列往0℃以下標表示的氣溫稱為攝氏體溫，用符號t表示，單位是攝氏度，符號為℃。③溫度的單位：國際單位制中，氣溫以熱力學氣溫開爾文（K）為單位，符號為T。攝氏度（℃）和熱力學氣溫開爾文（K）之間的關系：T=t+273（3）二氧化碳的浮力（P）見課本圖1-16，按照該實驗所述，得到：①意義：二氧化碳對器壁單位面積上的壓力。②產生：因為二氧化碳內大量分子做無規則運動過程中，對容器壁頻繁撞擊的結果。③特點：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：標準大氣壓（atm），毫米汞柱（mmHg）換算關系：1atm==1.013×=133.3Pa⑤壓強大小的相關誘因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能和分子的密集程度。⑥壓強的求法（平衡狀態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)為研究對象進行受力剖析，得到液柱(或活塞)的受力平衡多項式，求得二氧化碳的浮力二、探究二氧化碳浮力和容積的關系1.實驗目的(1)探究定質量的二氧化碳在室溫不變的條件下浮力與容積的關系。
(2)學習二氧化碳浮力的檢測方式。2.實驗器材探究二氧化碳浮力與容積關系的實驗裝置(氣壓計、玻璃管、鐵架臺、活塞等)。3．實驗原理與設計如課本圖1-21所示，以玻璃管內封閉的二氧化碳為研究對象，可由氣壓計讀出管內二氧化碳的浮力，從玻璃管的刻度上直接讀出管內二氧化碳的容積。在保持二氧化碳氣溫不變的情況下，改變二氧化碳的容積，檢測多組數據即可研究二氧化碳浮力與容積之間的關系。4.實驗步驟（1）控制二氧化碳質量不變，體溫不變；（2）改變二氧化碳容積，讀出活塞穩定后氣壓計的讀數，記入表格中；（3）重復步驟（2）五次，把數據記入表格；（4）研究浮力和容積之間的關系，研究其乘積的關系；5.數據剖析作出P-V圖象和P-1/V圖象，觀察圖象形狀，推測其關系。6.實驗推論剖析數據和圖象實驗大氣壓強的原理，得出推論。【課堂練習】1、若已知大氣浮力為p0，圖中各裝置均處于靜止狀態，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、如圖所示實驗大氣壓強的原理，一氣缸水平固定在靜止的貨車上，一質量為m，面積為S的活塞將一定量的二氧化碳封閉在氣缸內，平衡時活塞與氣缸底相距為L。現讓貨車以一較小的水平恒定加速度往右運動，穩定時發覺活塞相對于氣缸聯通了距離d。已知大氣浮力為p0，不計氣缸和活塞間的磨擦，且貨車運動時，大氣對活塞的浮力仍可視為p0，整個過程體溫保持不變。求貨車加速度的大小。[答案]$$