化学鲁科版选择性选修第三册学案第1章分子动理论与二氧化碳实验定理第4节科学探究：二氧化碳浮力与容积的关系【教学目标】1、理解二氧化碳的三个状态热阻的微观和宏观意义。2、会求浮力。3、温度不变的条件下，研究二氧化碳浮力与容积的关系。【教学重难点】求浮力【教学过程】一、气体的状态热阻1、气体的状态：二氧化碳状态，指的是某一定量的二氧化碳作为一个热力学系统在不受外界影响的条件下，宏观性质不随时间变化的状态，这些状态一般称为热力学平衡态，简称平衡态。所说的不受外界影响是指系统和外界没有做功和热传递的互相作用，这些热力学平衡，是一种动态平衡，系统的性质不随时间变化，但在微观上分子仍永不住息地做热运动，而分子热运动的平均疗效不变。2、气体的状态热阻：（1）二氧化碳的容积（V）①由于二氧化碳分子宽度离较大，互相斥力很小，二氧化碳向各个方向做直线运动直至与其它分子碰撞或与器壁碰撞才改变运动方向，所以它能饱含所能达到的空间，因而二氧化碳的容积是指二氧化碳所饱含的容器的体积。（注意：二氧化碳的容积并不是所有二氧化碳分子的容积之和）②体积的单位：米3（m3）厘米3（dm3）分米3（cm3）升（l）毫升（ml）（2）二氧化碳的体温（T）①意义：宏观上表示物体的冷热程度，微观上标志物体分子热运动的激烈程度，是二氧化碳分子的平均动能的标志。
②温标：要定量表示湿度，就必须有一套对气温的标定技巧。人们常采用摄氏温标来标定气温：标准大气压下冷水混和物的气温标定为0℃,水的沸腾气温标定为100℃，0-100℃划分为100等份，每-等份表示1℃,并借此比列往0℃以下标表示的气温称为摄氏体温，用符号t表示，单位是摄氏度，符号为℃。③温度的单位：国际单位制中，气温以热力学气温开尔文（K）为单位，符号为T。摄氏度（℃）和热力学气温开尔文（K）之间的关系：T=t+273（3）二氧化碳的浮力（P）见课本图1-16，按照该实验所述，得到：①意义：二氧化碳对器壁单位面积上的压力。②产生：因为二氧化碳内大量分子做无规则运动过程中，对容器壁频繁撞击的结果。③特点：对容器壁的浮力处处相等。④单位：国际单位：帕期卡（Pa）常用单位：标准大气压（atm），毫米汞柱（mmHg）换算关系：1atm==1.013×=133.3Pa⑤压强大小的相关诱因a、宏观上：决定于二氧化碳的气温和容积。b、微观上：决定于分子的平均动能和分子的密集程度。⑥压强的求法（平衡状态下封闭二氧化碳浮力的估算）a．活塞封闭二氧化碳浮力的估算(见课本图1-19)b．液柱封闭二氧化碳的浮力估算(见课本图1-20)解法：选定与二氧化碳接触的液柱(或活塞)为研究对象进行受力剖析，得到液柱(或活塞)的受力平衡多项式，求得二氧化碳的浮力二、探究二氧化碳浮力和容积的关系1.实验目的(1)探究定质量的二氧化碳在室温不变的条件下浮力与容积的关系。
(2)学习二氧化碳浮力的检测方式。2.实验器材探究二氧化碳浮力与容积关系的实验装置(气压计、玻璃管、铁架台、活塞等)。3．实验原理与设计如课本图1-21所示，以玻璃管内封闭的二氧化碳为研究对象，可由气压计读出管内二氧化碳的浮力，从玻璃管的刻度上直接读出管内二氧化碳的容积。在保持二氧化碳气温不变的情况下，改变二氧化碳的容积，检测多组数据即可研究二氧化碳浮力与容积之间的关系。4.实验步骤（1）控制二氧化碳质量不变，体温不变；（2）改变二氧化碳容积，读出活塞稳定后气压计的读数，记入表格中；（3）重复步骤（2）五次，把数据记入表格；（4）研究浮力和容积之间的关系，研究其乘积的关系；5.数据剖析作出P-V图象和P-1/V图象，观察图象形状，推测其关系。6.实验推论剖析数据和图象实验大气压强的原理，得出推论。【课堂练习】1、若已知大气浮力为p0，图中各装置均处于静止状态，液体密度均为ρ，重力加速度为g，求各被封闭二氧化碳的浮力。p丙＝p0－ρghp丁＝p0＋ρgh1答案：p甲＝p0－ρghp乙＝pA＝p0－ρgh2、如图所示实验大气压强的原理，一气缸水平固定在静止的货车上，一质量为m，面积为S的活塞将一定量的二氧化碳封闭在气缸内，平衡时活塞与气缸底相距为L。现让货车以一较小的水平恒定加速度往右运动，稳定时发觉活塞相对于气缸联通了距离d。已知大气浮力为p0，不计气缸和活塞间的磨擦，且货车运动时，大气对活塞的浮力仍可视为p0，整个过程体温保持不变。求货车加速度的大小。[答案]$$