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2019-2020年高中物理 8.1 氣體的等溫變化 玻意耳定律教案 新人教版選修3-3 一、教學(xué)目標(biāo) 1．在物理知識(shí)方面要求： （1）知道什么是等溫變化； （2）知道玻意耳定律是實(shí)驗(yàn)定律；掌握玻意耳定律的內(nèi)容和公式；知道定律的適用條件。 （3）理解氣體等溫變化的 p-V 圖象的物理意義； （4）知道用分子動(dòng)理論對(duì)玻意耳定律的定性解釋； （5）會(huì)用玻意耳定律計(jì)算有關(guān)的問題。 2．通過對(duì)演示實(shí)驗(yàn)的研究，培養(yǎng)學(xué)生的觀察、分析能力和從實(shí)驗(yàn)得出物理規(guī)律的能力。 3．滲透物理學(xué)研究方法的教育：當(dāng)需要研究?jī)蓚€(gè)以上物理量間的關(guān)系時(shí)，先保持某個(gè)或某幾個(gè)物理量不變，從最簡(jiǎn)單的情況開始研究，得出某些規(guī)律，然后再進(jìn)一步研究所涉及的各個(gè)物理量間的關(guān)系。 二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析 1．重點(diǎn)是通過實(shí)驗(yàn)使學(xué)生知道并掌握一定質(zhì)量的氣體在等溫變化時(shí)壓強(qiáng)與體積的關(guān)系，理解 p-V 圖象的物理意義，知道玻意耳定律的適用條件。 2．學(xué)生往往由于“狀態(tài)”和“過程”分不清，造成抓不住頭緒，不同過程間混淆不清的毛病，這是難點(diǎn)。在目前這個(gè)階段，有相當(dāng)多學(xué)生尚不能正確確定密閉氣體的壓強(qiáng)。 三、教具 1．定性演示一定質(zhì)量的氣體在溫度保持不變時(shí)壓強(qiáng)與體積的關(guān)系 橡皮膜（或氣球皮）、直徑為5cm左右兩端開口的透明塑料筒（長(zhǎng)約25cm左右）、與筒徑匹配的自制活塞、20cm6cm薄木板一塊。 2．較精確地演示一定質(zhì)量的氣體在溫度保持不變時(shí)壓強(qiáng)與體積的關(guān)系實(shí)驗(yàn)儀器。  四、主要教學(xué)過程 （一）引入新課 對(duì)照牛頓第二定律的研究過程先m一定，a∝F；再F一定，a∝ 現(xiàn)在我們利用這種控制條件的研究方法，研究氣體狀態(tài)參量之間的關(guān)系。 （二）教學(xué)過程設(shè)計(jì) 1．一定質(zhì)量的氣體保持溫度不變，壓強(qiáng)與體積的關(guān)系 實(shí)驗(yàn)前，請(qǐng)同學(xué)們思考以下問題： ①怎樣保證氣體的質(zhì)量是一定的？ ②怎樣保證氣體的溫度是一定的？ （密封好；緩慢移活塞，筒不與手接觸。） 2．較精確的研究一定質(zhì)量的氣體溫度保持不變，壓強(qiáng)與體積的關(guān)系 （1）介紹實(shí)驗(yàn)裝置 觀察實(shí)驗(yàn)裝置，并回答： ①研究哪部分氣體？ ② A管中氣體體積怎樣表示？（lS） ③ 閥門a打開時(shí)，A管中氣體壓強(qiáng)多大？閥門a閉合時(shí)A管中氣體壓強(qiáng)多大？（p0） ④欲使A管中氣體體積減小，壓強(qiáng)增大，B管應(yīng)怎樣操作？寫出A管中氣體壓強(qiáng)的表達(dá)式（p=p0+h）。 ⑤ 欲使A管中氣體體積增大，壓強(qiáng)減小，B管應(yīng)怎樣操作？寫出A管中氣體壓強(qiáng)的表達(dá)式（p=p0-h）。 ⑥ 實(shí)驗(yàn)過程中的恒溫是什么溫度？為保證A管中氣體的溫度恒定，在操作B管時(shí)應(yīng)注意什么？（緩慢） （2）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集 壓強(qiáng)單位：mmHg；體積表示：倍率法 環(huán)境溫度：室溫 大氣壓強(qiáng)：p0= mmHg ① A管中氣體體積減小時(shí)(基準(zhǔn)體積為V) 順序 1 2 3 4 5 體積 V … … 壓強(qiáng) ② A管中氣體體積增大時(shí)(基準(zhǔn)體積為V′) 順序 1 2 3 4 5 體積 V′ 2V′ 3V′ … … 壓強(qiáng) （3）實(shí)驗(yàn)結(jié)論 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明： 一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的條件下，體積縮小到原來的幾分之一，它的壓強(qiáng)就增大到原來的幾倍； 一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的條件下，體積增大到原來的幾倍，它的壓強(qiáng)就減小為原來的幾分之一。 改用其他氣體做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果相同。 3．玻意耳定律 （1）定律內(nèi)容表述之一 一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的情況下，它的壓強(qiáng)跟體積成反比。 數(shù)學(xué)表達(dá)式 設(shè)初態(tài)體積為V1，壓強(qiáng)為p1；末態(tài)體積為V2，壓強(qiáng)為p2。有   p1V1=p2V2 （2）定律內(nèi)容表述之二 一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的情況下，它的壓強(qiáng)跟體積的乘積是不變的。 數(shù)學(xué)表達(dá)式 pV=恒量 （3）用圖象表述玻意耳定律 縱軸代表氣體的壓強(qiáng)； 橫軸代表氣體的體積； 選取恰當(dāng)?shù)姆侄群蛦挝弧? 請(qǐng)學(xué)生討論一下圖線該是什么形狀，并嘗試把它畫出來。（等溫線） （4）關(guān)于玻意耳定律的討論 ① 圖象平面上的一個(gè)點(diǎn)代表什么？曲線AB代表什么？線段AB代表什么？ ② pV=恒量一式中的恒量是普適恒量嗎？ 引導(dǎo)學(xué)生作出一定質(zhì)量的氣體，在不同溫度下的幾條等溫線，比較后由學(xué)生得出結(jié)論：恒量隨溫度升高而增大。 ③下面的數(shù)據(jù)說明什么？ 一定質(zhì)量的氦氣 壓強(qiáng) 1atm 500atm 1000 atm 實(shí)測(cè)體積 1m3 1.36/500m3 2.068 5/1 000m3 計(jì)算體積 1/500m3 1/1 000m3 玻意耳定律的適用條件：壓強(qiáng)不太大（和大氣壓比較）、溫度不太低（和室溫比較）的任何氣體。 ④ 你能推導(dǎo)出用密度形式表達(dá)的玻意耳定律嗎？ ⑤ 你能用分子動(dòng)理論對(duì)玻意耳定律作出解釋嗎？ 例題 某個(gè)容器的容積是10L，所裝氣體的壓強(qiáng)是20105Pa。如果溫度保持不變，把容器的開關(guān)打開以后，容器里剩下的氣體是原來的百分之幾？設(shè)大氣壓是1.0105Pa。  解 設(shè)容器原裝氣體為研究對(duì)象。 初態(tài) p1=20105Pa V1=10L T1=T 末態(tài) p2=1.0105Pa V2=？L T2=T 由玻意耳定律 p1V1=p2V2得  即剩下的氣體為原來的5％。 題后話：就容器而言，里面氣體質(zhì)量變了，似乎是變質(zhì)量問題了，但若視容器中氣體出而不走，就又是質(zhì)量不變了。 （三）課堂小結(jié) 1．一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的情況下，它的壓強(qiáng)跟體積成反比。 2．玻意耳定律可以用p-V圖線表示。 3．玻意耳定律是實(shí)驗(yàn)定律，不論什么氣體，只要符合壓強(qiáng)不太大（和大氣壓比較）、溫度不太低（和室溫比較）的條件，都近似地符合這個(gè)定律。