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2019-2020年高中物理 8.1 氣體的等溫變化 教案1 新人教版選修3-3 一、教學目標 1．在物理知識方面要求： （1）知道什么是等溫變化； （2）知道玻意耳定律是實驗定律；掌握玻意耳定律的內容和公式；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）知道用分子動理論對玻意耳定律的定性解釋； （5）會用玻意耳定律計算有關的問題。 2．通過對演示實驗的研究，培養(yǎng)學生的觀察、分析能力和從實驗得出物理規(guī)律的能力。 3．滲透物理學研究方法的教育：當需要研究兩個以上物理量間的關系時，先保持某個或某幾個物理量不變，從最簡單的情況開始研究，得出某些規(guī)律，然后再進一步研究所涉及的各個物理量間的關系。 二、重點、難點分析 1．重點是通過實驗使學生知道并掌握一定質量的氣體在等溫變化時壓強與體積的關系，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。在目前這個階段，有相當多學生尚不能正確確定密閉氣體的壓強。 三、教具 1．定性演示一定質量的氣體在溫度保持不變時壓強與體積的關系 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量的氣體在溫度保持不變時壓強與體積的關系實驗儀器。  四、主要教學過程 （一）引入新課 對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)參量之間的關系。 （二）教學過程設計 1．一定質量的氣體保持溫度不變，壓強與體積的關系 實驗前，請同學們思考以下問題： ①怎樣保證氣體的質量是一定的？ 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量的氣體溫度保持不變，壓強與體積的關系 （1）介紹實驗裝置 觀察實驗裝置，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，A管中氣體壓強多大？閥門a閉合時A管中氣體壓強多大？（p0） ④欲使A管中氣體體積減小，壓強增大，B管應怎樣操作？寫出A管中氣體壓強的表達式（p=p0+h）。 ⑤ 欲使A管中氣體體積增大，壓強減小，B管應怎樣操作？寫出A管中氣體壓強的表達式（p=p0-h）。 ⑥ 實驗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管時應注意什么？（緩慢） （2）實驗數(shù)據(jù)采集 壓強單位：mmHg；體積表示：倍率法 環(huán)境溫度：室溫 大氣壓強：p0= mmHg ① A管中氣體體積減小時(基準體積為V) 順序 1 2 3 4 5 體積 V … … 壓強 ② A管中氣體體積增大時(基準體積為V′) 順序 1 2 3 4 5 體積 V′ 2V′ 3V′ … … 壓強 （3）實驗結論 實驗數(shù)據(jù)表明： 一定質量的氣體，在溫度不變的條件下，體積縮小到原來的幾分之一，它的壓強就增大到原來的幾倍； 一定質量的氣體，在溫度不變的條件下，體積增大到原來的幾倍，它的壓強就減小為原來的幾分之一。 改用其他氣體做這個實驗，結果相同。 3．玻意耳定律 （1）定律內容表述之一 一定質量的氣體，在溫度不變的情況下，它的壓強跟體積成反比。 數(shù)學表達式 設初態(tài)體積為V1，壓強為p1；末態(tài)體積為V2，壓強為p2。有   p1V1=p2V2 （2）定律內容表述之二 一定質量的氣體，在溫度不變的情況下，它的壓強跟體積的乘積是不變的。 數(shù)學表達式 pV=恒量 （3）用圖象表述玻意耳定律 縱軸代表氣體的壓強； 橫軸代表氣體的體積； 選取恰當?shù)姆侄群蛦挝弧? 請學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）關于玻意耳定律的討論 ① 圖象平面上的一個點代表什么？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？ 引導學生作出一定質量的氣體，在不同溫度下的幾條等溫線，比較后由學生得出結論：恒量隨溫度升高而增大。 ③下面的數(shù)據(jù)說明什么？ 一定質量的氦氣 壓強 1atm 500atm 1000 atm 實測體積 1m3 1.36/500m3 2.068 5/1 000m3 計算體積 1/500m3 1/1 000m3 玻意耳定律的適用條件：壓強不太大（和大氣壓比較）、溫度不太低（和室溫比較）的任何氣體。 ④ 你能推導出用密度形式表達的玻意耳定律嗎？ ⑤ 你能用分子動理論對玻意耳定律作出解釋嗎？ 例題 某個容器的容積是10L，所裝氣體的壓強是20105Pa。如果溫度保持不變，把容器的開關打開以后，容器里剩下的氣體是原來的百分之幾？設大氣壓是1.0105Pa。  解 設容器原裝氣體為研究對象。 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，里面氣體質量變了，似乎是變質量問題了，但若視容器中氣體出而不走，就又是質量不變了。 （三）課堂小結 1．一定質量的氣體，在溫度不變的情況下，它的壓強跟體積成反比。 2．玻意耳定律可以用p-V圖線表示。 3．玻意耳定律是實驗定律，不論什么氣體，只要符合壓強不太大（和大氣壓比較）、溫度不太低（和室溫比較）的條件，都近似地符合這個定律。