对热学图像题和计算题备考的建议

本文转自：昭通日报

□常玉桂

受普通高中物理实验室器材的限制，相比力学、电磁学，考生觉得热学很抽象。很多问题的提出与探究都只能通过文字创设的情境进行，考生很少有条件进行动手实践。本文针对高中热学最常见的理想气体的图像题和计算题进行简要讨论。

一、深刻理解核心规律

描述一定质量的某种理想气体状态的参数有3个，即压强p、体积V和热力学温度T。热学问题有两条核心规律互相联系，深刻理解这些规律对解题非常重要。

1.理想气体状态方程：一定质量的某种理想气体，从某一种状态到另一种状态，p、V和T三者的关系式满足理想气体状态方程(pV)/T=C。

2.热力学第一定律：一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的热量与外界对它做功的和，即U=Q+W。对该定律的理解包括以下几个方面：

（1）若研究对象是一定质量的理想气体，则内能只由温度决定，温度升高，内能增大。

（2）理想气体做功与自身体积变化情况有关：体积增大，气体对外界做功（除自由膨胀外），W＜0；体积不变，W=0；体积减小，外界对气体做功，W＞0。若是气体压强不变，做功可直接用公式W=p·V进行推算；若气体压强变化，则可转换研究对象用动能定理求解。

（3）系统从外界吸收热量Q＞0，系统给外界放热Q＜0，绝热过程Q=0。

二、注重以研究对象为先导的解题策略

（一）关于一定质量理想气体的图像题

图像题的考查知识点较多且零散，主要考查理想气体状态方程和热力学第一定律。对单一变化过程（等温、等压、等容），从状态方程推导函数解析式入手，进一步从图像的斜率、截距、面积等入手解决问题，有的选项再结合热力学第一定律解题。

（二）关于一定质量理想气体的计算题

1.规律小结

明确研究对象是解决物理问题的第一步，考生平时应经常提醒自己研究对象是什么？研究对象处于什么状态或经历了什么过程？热学计算题情境虽然抽象，但研究对象的模型通常有3类：

（1）气缸-活塞模型；

（2）玻璃管-液柱模型；

（3）“变质量”问题，如抽气、充气等过程。

2.解题策略

明确封闭气体的3个初、末状态参量（p、V、T），弄清哪些是已知量，哪些是未知量。计算题的难点在于突破各模型初末状态压强的计算，其实就是回归到力学部分的受力分析（平衡或牛顿第二定律），分析完气体初、末状态参量后代入气体状态方程求解即可。

（1）气缸-活塞模型，对活塞进行受力分析求压强；

（2）玻璃管-液柱模型，对液柱进行受力分析求压强；

（3）气体“变质量”问题在于将“变质量”转为“定质量”，关键在于研究对象的选取。在抽气过程中，气体质量减少，但若选抽出的气体A与抽之前的气体B作为一个系统（A+B），则抽气过程可理解为一个等温膨胀的过程，气体体积增大，压强减小。同理，充气过程可简化为等温压缩过程，气体体积减小，压强增大。

考生在复习热学时要突出重难点，重视知识的内在联系，加强主干知识训练，培养分析问题、解决问题的能力，提高模型建构能力和推理论证能力。

教师简介：常玉桂，昭通市第一中学物理教师，在昭通市市直高中第四届教研联盟共同体物理学科“同课异构”研究课中荣获一等奖，多次参与市统测试卷命审题和市高三物理备考复习专题资料的编写和审核。