新汶中学
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2023年2月19日发(作者：)普通高中课程标准实验教科书—物理选修3－3[人教版]
第八章气体
3理想气体的状态方程
朱德红新汶中学
一、教学目标
1、知识目标：
（1）理解“理想气体”的概念。
（2）掌握运用玻意耳定律和查理定律推导理想气体状态方程的过程，熟记理想气体状态方
程的数学表达式，并能正确运用理想气体状态方程解答有关简单问题。
（3）熟记盖·吕萨克定律及数学表达式，并能正确用它来解答气体等压变化的有关问题。
2、能力目标
通过推导理想气体状态方程及由理想气体状态方程推导盖·吕萨克定律的过程，培养学生
严密的逻辑思维能力。
3、情感目标
通过用实验验证盖·吕萨克定律的教学过程，使学生学会用实验来验证成正比关系的物理
定律的一种方法，并对学生进行“实践是检验真理唯一的标准”的教育。
二、教学重点
1、理想气体的状态方程
三、教学难点
对“理想气体”这一概念的理解
四、教具
1、投影幻灯机、书写用投影片
2、气体定律实验器、烧杯、温度计等。
五、主要教学过程
（一）引入新课
玻意耳定律是一定质量的气体在温度不变时，压强与体积变化所遵循的规律，而查理定
律是一定质量的气体在体积不变时，压强与温度变化时所遵循的规律，即这两个定律都是一
定质量的气体的体积、压强、温度三个状态参量中都有一个参量不变，而另外两个参量变化
所遵循的规律，若三个状态参量都发生变化时，应遵循什么样的规律呢？这就是我们今天这
节课要学习的主要问题。
（二）教学过程设计
1、关于“理想气体”概念的教学
设问：
（1）玻意耳定律和查理定律是如何得出的？即它们是物理理论推导出来的还是由实验总结
归纳得出来的？
答案是：由实验总结归纳得出的。
（2）这两个定律是在什么条件下通过实验得到的？老师引导学生知道是在温度不太低（与
常温比较）和压强不太大（与大气压强相比）的条件得出的。
老师讲解：在初中我们就学过使常温常压下呈气态的物质（如氧气、氢气等）液化的方
法是降低温度和增大压强。这就是说，当温度足够低或压强足够大时，任何气体都被液化了，
当然也不遵循反映气体状态变化的玻意耳定律和查理定律了。而且实验事实也证明：在较
低温度或较大压强下，气体即使未被液化，它们的实验数据也与玻意耳定律或查理定律计算
出的数据有较大的误差。
强调：
实际气体只有在一定温度和一定压强范围内才能近似地遵循玻意耳定律和查理定律。而
且不同的实际气体适用的温度范围和压强范围也是各不相同的。为了研究方便，我们假设这
样一种气体，它在任何温度和任何压强下都能严格地遵循玻意耳定律和查理定律。我们把这
样的气体叫做“理想气体”。
2．推导理想气体状态方程
前面已经学过，对于一定质量的理想气体的状态可用三个状态参量p、V、T来描述，且知
道这三个状态参量中只有一个变而另外两个参量保持不变的情况是不会发生的。换句话说：
若其中任意两个参量确定之后，第三个参量一定有唯一确定的值。它们共同表征一定质量理
想气体的唯一确定的一个状态。根据这一思想，我们假定一定质量的理想气体在开始状态时
各状态参量为P1、V1、T1，经过某变化过程，到末状态时各状态参量变为P2、V2、T2，这
中间的变化过程可以是各种各样的，现假设有两种过程：
将全班同学分为两大组，根据玻意耳定律和查理定律，分别按两种过程，自己推导理想气
体状态过程。（即要求找出初态与末态间的等量关系。）
展示投影幻灯片：
基本方法是：解联立方程或消去中间状态参量或均可得到：
2
22
1
11
T
VP
T
VP
或C
T
PV
这就是理想气体状态方程。它说明：一定质量的理想气体的压强、体积的乘积与热力学
温度的比值是一个常数。
3．推导并验证盖·吕萨克定律
2
22
1
11
T
VP
T
VP
当
21
PP时得
2
2
1
1
T
V
T
V
由此可得出结论：当压强不变时，一定质量的理想气体的体积与热力学温度成正比。
这个结论最初是法国科学家盖·吕萨克在研究气体膨胀的实验中得到的，也叫盖·吕萨克
定律。它也属于实验定律。
出示投影幻灯片
说明：（一）气体的三个实验定律实理想气体状态方程的特例：
（1）当
21
TT时，
2211
VPVP（玻意耳定律）
（2）当
21
VV时，
2
2
1
1
T
P
T
P
（查理定律）
（3）当
21
PP时，
2
2
1
1
T
V
T
V
(盖.吕萨克定律)
（二）
2
22
1
11
T
VP
T
VP
有适用条件：
该方程是在理想气体质量不变的条件下才适用，是一定量理想气体两个状态参量的关
系，与变化过程无关。
（三）C
T
PV
恒量C仅由气体的种类和质量决定，与其他参量无关。
4．课堂练习
出示投影幻灯片显示例题
例题一水银气压计中混进了空气，因而在27℃，外界大气压为758毫米汞柱时，这个
水银气压计的读数为738毫米汞柱，此时管中水银面距管顶80毫米，当温度降至－3℃时，
这个气压计的读数为743毫米汞柱，求此时的实际大气压值为多少毫米汞柱？
教师引导学生按以下步骤解答此题：
（1）该题研究对象是什么？
（2）画出该题两个状态的示意图：
（3）分别写出两个状态的状态参量：
（S是管的横截面积）。
（4）将数据代入理想气体状态方程：
跟踪练习：
1、如图1所示，表示一定质量的理想气体沿从a到b到c到d再到a的方向发生状态变化
的过程，则该气体压强变化情况是（）
A、从状态c到状态d，压强减小，内能减小
B、从状态d到状态a，压强增大，内能减小
C、从状态a到状态b，压强增大，内能增大
D、从状态b到状态c，压强不变，内能增大
2、如图2所示，粗细均匀一端封闭一端开口的U形玻璃管，当t1=310C，大气压强P0=76cmHg
时，两管水银面相平，这时左管被封闭的气柱长L1=8cm，则
（１）当温度t2多少时，左管气柱L2为9cm?
（２）当温度达到上问中的温度t2时,为使左管气柱长L为8cm,应在右管中加入多长的
水银柱?
（三）学生课堂小结，教师点评
1．在任何温度和任何压强下都能严格遵循气体实验定律的气体叫理想气体。
2．理想气体状态方程为：
2
22
1
11
T
VP
T
VP
或C
T
PV
3．盖·吕萨克定律是指：一定质量的气体在压强不变的条件下，它的体积与热力学温度成
正比。
六、说明
“理想气体”如同力学中的“质点”、“弹簧振子”一样，是一种理想的物理模型，是一种
重要的物理研究方法。对“理想气体”研究得出的规律在很大温度范围和压强范围内都能适
用于实际气体，因此它是有很大实际意义的。
七、板书设计
1、理想气体：在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体，叫理想气体
2、理想气体状态方程
2
22
1
11
T
VP
T
VP
或C
T
PV
3、气体的三个实验定律实理想气体状态方程的特例：
当
21
TT时，
2211
VPVP（玻意耳定律）
当
21
VV时，
2
2
1
1
T
P
T
P
（查理定律）
当
21
PP时，
2
2
1
1
T
V
T
V
(盖.吕萨克定律)