2021人教版高中物理選修(3-3)第八章《氣體》word教學(xué)設(shè)計(jì)

1、第八章 氣 體 物理名言:要推論宏觀物質(zhì)的表現(xiàn)，就必須采用統(tǒng)計(jì)物理方法，由對(duì)個(gè)體原子(分子)物理參量的適當(dāng)統(tǒng)計(jì)平均，來得出支配宏觀行為的規(guī)律羅杰 彭羅斯(1931-)。英國(guó)數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家，牛津大學(xué)教授。8.1 氣體的等溫變化 玻意耳定律三維教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與技能(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、過程與方法:通過實(shí)驗(yàn)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、情感、態(tài)度與價(jià)值觀

2、: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。教學(xué)重點(diǎn):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。教學(xué)難點(diǎn):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)。教學(xué)教具: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

3、制活塞、20cm6cm薄木板一塊。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。教學(xué)過程:第一節(jié) 氣體的等溫變化 玻意耳定律(一)引入新課對(duì)照牛頓第二定律的研究過程先m一定，aF；再F一定，a1/m，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)新課教學(xué)1、一定質(zhì)量的氣體保持溫度不變，壓強(qiáng)與體積的關(guān)系思考:怎樣保證氣體的質(zhì)量是一定的？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: 研究哪部分氣體？ A管中氣體體積怎樣表示？(lS)

4、 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) 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)。 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)。 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 A管中氣體體積減小時(shí)(基準(zhǔn)體積為V)順序12345體積V壓強(qiáng) A管中氣體體積增大時(shí)(基準(zhǔn)體積為V)順序12345體積V2V3V壓強(qiáng)(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)

5、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:p1 V1 = p2 V2(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

6、；選取恰當(dāng)?shù)姆侄群蛦挝?。討?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問題: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？pV=恒量一式中的恒量是普適恒量嗎？(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) 下面的數(shù)據(jù)說明什么？一定質(zhì)量的氦氣壓強(qiáng)1atm500atm1000 atm實(shí)測(cè)體積1m31.36/500m32.068 5/1 000m3計(jì)算體積1/500m31/1 000m3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。你能推導(dǎo)出用密度形式表達(dá)的玻意耳定律嗎？你能

7、用分子動(dòng)理論對(duì)玻意耳定律作出解釋嗎？例1: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。8.2 氣體的等容變化和等壓變化三維教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與技能(1)知道什么是氣體的等容變化過程；(2)掌握查理定律的內(nèi)容、數(shù)學(xué)表達(dá)式；理解p-t圖象的物理意義；(3)知道查理定律的適用條件；(4)會(huì)用分子動(dòng)理論

8、解釋查理定律。2、過程與方法:通過演示實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、分析能力和實(shí)驗(yàn)研究能力。3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀:培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)方法解決物理問題的能力由圖象總結(jié)出查理定律。教學(xué)重難點(diǎn)(1)查理定律的內(nèi)容、數(shù)學(xué)表達(dá)式、圖象及適用條件是重點(diǎn)；(2)氣體壓強(qiáng)和攝氏溫度不成正比，壓強(qiáng)增量和攝氏溫度成正比；氣體原來的壓強(qiáng)、氣體在零攝氏度的壓強(qiáng)，這些內(nèi)容易混淆。教學(xué)教具:帶有橡皮塞的滴液瓶、加熱裝置。查理定律演示器、水銀氣壓計(jì)、攪棒、食鹽和適量碎冰、溫度計(jì)、保溫套、容器。教學(xué)過程:第二節(jié) 氣體的等容變化和等壓變化(一)引入新課演示實(shí)驗(yàn):滴液瓶中裝有干燥的空氣，用涂有少量潤(rùn)滑油的橡皮塞蓋住瓶口，把瓶子放入熱

9、水中，會(huì)看到塞子飛出；把瓶子放在冰水混合物中，拔掉塞子時(shí)會(huì)比平時(shí)費(fèi)力。這個(gè)實(shí)驗(yàn)告訴我們:一定質(zhì)量的氣體，保持體積不變，當(dāng)溫度升高時(shí)，氣體的壓強(qiáng)增大；當(dāng)溫度降低時(shí)，氣體的壓強(qiáng)減小。請(qǐng)學(xué)生舉一些生活中的實(shí)例。下面我們進(jìn)一步研究一定質(zhì)量的氣體保持體積不變，氣體的壓強(qiáng)隨溫度變化的規(guī)律。(二)新課教學(xué)1、氣體的等容變化氣體在體積不變的情況下所發(fā)生的狀態(tài)變化叫做等體積變化，也叫做等容變化。2、一定質(zhì)量的氣體在等容變化過程中，壓強(qiáng)隨溫度變化的實(shí)驗(yàn)研究(1)實(shí)驗(yàn)裝置查理定律演示器請(qǐng)學(xué)生觀察實(shí)物。請(qǐng)學(xué)生結(jié)合實(shí)物演示，弄明白如下問題:研究對(duì)象在哪兒？當(dāng)A管向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，B管中的水銀面怎樣變化？當(dāng)A管向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，B管

10、中的水銀面怎樣變化？怎樣保證瓶中氣體的體積不變？ 瓶中氣體的壓強(qiáng)怎樣表示？(當(dāng)B管中水銀面比A管中水銀面低時(shí)；當(dāng)B管中水銀面比A管中水銀面高時(shí))(2)用氣壓計(jì)測(cè)量大氣壓強(qiáng)p0= mmHg(注意水銀氣壓計(jì)的讀數(shù)方法。)請(qǐng)兩位學(xué)生讀出當(dāng)時(shí)的大氣壓強(qiáng)值。(3)實(shí)驗(yàn)條件:一定質(zhì)量的氣體、一定的氣體體積。請(qǐng)學(xué)生討論:怎樣保證實(shí)驗(yàn)條件？(燒瓶用膠塞塞好，與水銀壓強(qiáng)計(jì)B管連接處密封好。使水銀壓強(qiáng)計(jì)的A管水銀面與B管水銀面一樣高，并將B管水銀面的位置記下來)(4)實(shí)驗(yàn)過程 第一、將燒瓶置于食鹽加碎冰溶化的混合物中，燒瓶要完全沒入。(請(qǐng)學(xué)生估測(cè)發(fā)生的現(xiàn)象)現(xiàn)象:燒瓶中氣體體積減小，B管中水銀面上升，A管中水銀面

11、下降。氣體壓強(qiáng)減小。措施:請(qǐng)學(xué)生討論此時(shí)怎樣移動(dòng)A管才能使B管中水銀面恢復(fù)到初始的標(biāo)記位置。記下此時(shí)A、B管中水銀面的高度差。 第二、將燒瓶完全置于冰水混合物中。(請(qǐng)學(xué)生估測(cè)發(fā)生的現(xiàn)象)現(xiàn)象:燒瓶中氣體體積仍小于室溫時(shí)的標(biāo)記體積，B管中水銀面仍高于A管中水銀面，但A、B兩管中水銀面高度差減少。措施:仍請(qǐng)學(xué)生回答此時(shí)怎樣移動(dòng)A管才能使B管中水銀面恢復(fù)到初始的標(biāo)記位置。記下此時(shí)A、B管中水銀面的高度差。 第四、將燒瓶完全置于30 的溫水中。(請(qǐng)學(xué)生估測(cè)發(fā)生的現(xiàn)象)現(xiàn)象:B管中水銀面低于標(biāo)記位置，A管中水銀面高于標(biāo)記位置。措施:請(qǐng)學(xué)生討論應(yīng)怎樣移動(dòng)A管，才能使B管中的水銀面恢復(fù)到初始標(biāo)記位置。記下此

12、時(shí)A、B管中水銀面的高度差。 第五、將燒瓶再分別完全置于45的溫水中，60、75的熱水中，重復(fù)上述過程。(5)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格實(shí)驗(yàn)次數(shù)123456氣體溫度()20030456075氣體壓強(qiáng)mmHgp0=mmHg 室溫 請(qǐng)學(xué)生計(jì)算: (1)以0氣體壓強(qiáng)為參照，氣體溫度每升高1，增加的壓強(qiáng)值是0時(shí)氣體壓強(qiáng)值的多少分之一。 (2)以0氣體壓強(qiáng)為參照，氣體溫度每降低1，減少的壓強(qiáng)值是0時(shí)氣體壓強(qiáng)值的多少分之一。(6)圖象(以實(shí)際實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，此處僅為示意圖)由此圖象，可寫出如下方程: p = p0 + kt 其中k為斜率，精確的實(shí)驗(yàn)指出t外推=-273。3、實(shí)驗(yàn)結(jié)論查理定律1787年法國(guó)科學(xué)家查理通過實(shí)驗(yàn)

13、研究，發(fā)現(xiàn)所有氣體都遵從查理定律。(1)適用條件:溫度不太低；壓強(qiáng)不太大。微觀解釋:請(qǐng)學(xué)生自學(xué)課本。4、查理定律的應(yīng)用例1:一定質(zhì)量的氣體，保持體積不變，溫度從1升高到5，壓強(qiáng)的增量為 2.0103 Pa，則( C )A.它從5升高到10，壓強(qiáng)增量為2.0103PaB.它從15升高到20，壓強(qiáng)增量為2.0103PaC.它在0時(shí)，壓強(qiáng)約為1.4105Pa8.3 氣體 理想氣體的狀態(tài)方程三維教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與技能(1)初步理解“理想氣體”的概念；(2)掌握運(yùn)用玻意耳定律和查理定律推導(dǎo)理想氣體狀態(tài)方程的過程，熟記理想氣體狀態(tài)方程的數(shù)學(xué)表達(dá)式，并能正確運(yùn)用理想氣體狀態(tài)方程解答有關(guān)簡(jiǎn)單問題；(3)熟記蓋

14、呂薩克定律及數(shù)學(xué)表達(dá)式，并能正確用它來解答氣體等壓變化的有關(guān)問題。2、過程與方法:通過推導(dǎo)理想氣體狀態(tài)方程及由理想氣體狀態(tài)方程推導(dǎo)蓋呂薩克定律的過程，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)密的邏輯思維能力。3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀:通過用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證蓋呂薩克定律的教學(xué)過程，使學(xué)生學(xué)會(huì)用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證成正比關(guān)系的物理定律的一種方法，并對(duì)學(xué)生進(jìn)行“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理唯一的標(biāo)準(zhǔn)”的教育。教學(xué)重點(diǎn):理想氣體的狀態(tài)方程是本節(jié)課的重點(diǎn)，因?yàn)樗粌H是本節(jié)課的核心內(nèi)容，還是中學(xué)階段解答氣體問題所遵循的最重要的規(guī)律之一；教學(xué)難點(diǎn):對(duì)“理想氣體”這一概念的理解是本節(jié)課的一個(gè)難點(diǎn)，因?yàn)檫@一概念對(duì)中學(xué)生來講十分抽象，而且在本節(jié)只能從宏觀現(xiàn)象對(duì)“理想氣體”給出

15、初步概念定義，只有到后兩節(jié)從微觀的氣體分子動(dòng)理論方面才能對(duì)“理想氣體”給予進(jìn)一步的論述。另外在推導(dǎo)氣體狀態(tài)方程的過程中用狀態(tài)參量來表示氣體狀態(tài)的變化也很抽象，學(xué)生理解上也有一定難度。教學(xué)教具:氣體定律實(shí)驗(yàn)器、燒杯、溫度計(jì)等。教學(xué)過程:第三節(jié) 氣體理想氣體的狀態(tài)方程(一)引入新課 前面我們學(xué)習(xí)的玻意耳定律是一定質(zhì)量的氣體在溫度不變時(shí)，壓強(qiáng)與體積變化所遵循的規(guī)律，而查理定律是一定質(zhì)量的氣體在體積不變時(shí)，壓強(qiáng)與溫度變化時(shí)所遵循的規(guī)律，即這兩個(gè)定律都是一定質(zhì)量的氣體的體積、壓強(qiáng)、溫度三個(gè)狀態(tài)參量中都有一個(gè)參量不變，而另外兩個(gè)參量變化所遵循的規(guī)律，若三個(gè)狀態(tài)參量都發(fā)生變化時(shí)，應(yīng)遵循什么樣的規(guī)律呢？這就是

16、我們今天這節(jié)課要學(xué)習(xí)的主要問題。(二)新課教學(xué)1、關(guān)于“理想氣體”概念的教學(xué)提問:(1)玻意耳定律和查理定律是如何得出的？即它們是物理理論推導(dǎo)出來的還是由實(shí)驗(yàn)總結(jié)歸納得出來的？(由實(shí)驗(yàn)總結(jié)歸納得出的)(2)這兩個(gè)定律是在什么條件下通過實(shí)驗(yàn)得到的？(溫度不太低(與常溫比較)和壓強(qiáng)不太大(與大氣壓強(qiáng)相比)的條件得出的) 在初中我們就學(xué)過使常溫常壓下呈氣態(tài)的物質(zhì)(如氧氣、氫氣等)液化的方法是降低溫度和增大壓強(qiáng)。這就是說，當(dāng)溫度足夠低或壓強(qiáng)足夠大時(shí)，任何氣體都被液化了，當(dāng)然也不遵循反映氣體狀態(tài)變化的玻意耳定律和查理定律了。而且實(shí)驗(yàn)事實(shí)也證明:在較低溫度或較大壓強(qiáng)下，氣體即使未被液化，它們的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也與

17、玻意耳定律或查理定律計(jì)算出的數(shù)據(jù)有較大的誤差。表格(1)P(1.013105Pa)pV值(1.013105PaL)H2N2O2空氣11.0001.0001.0001.0001001.06900.99410.92650.97302001.13801.04830.91401.01005001.35651.39001.15601.340010001.72002.06851.73551.9920說明:(1)所示是在溫度為0，壓強(qiáng)為1.013105Pa的條件下取1L幾種常見實(shí)際氣體保持溫度不變時(shí)，在不同壓強(qiáng)下用實(shí)驗(yàn)測(cè)出的pV乘積值。從表中可看出在壓強(qiáng)為1.013105Pa至1.013107Pa之間時(shí)，實(shí)

18、驗(yàn)結(jié)果與玻意耳定律計(jì)算值，近似相等，當(dāng)壓強(qiáng)為1.013108Pa時(shí)，玻意耳定律就完全不適用了。 這說明實(shí)際氣體只有在一定溫度和一定壓強(qiáng)范圍內(nèi)才能近似地遵循玻意耳定律和查理定律。而且不同的實(shí)際氣體適用的溫度范圍和壓強(qiáng)范圍也是各不相同的。為了研究方便，我們假設(shè)這樣一種氣體，它在任何溫度和任何壓強(qiáng)下都能嚴(yán)格地遵循玻意耳定律和查理定律。我們把這樣的氣體叫做“理想氣體”。(2)推導(dǎo)理想氣體狀態(tài)方程 前面已經(jīng)學(xué)過，對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體的狀態(tài)可用三個(gè)狀態(tài)參量p、V、T來描述，且知道這三個(gè)狀態(tài)參量中只有一個(gè)變而另外兩個(gè)參量保持不變的情況是不會(huì)發(fā)生的。換句話說:若其中任意兩個(gè)參量確定之后，第三個(gè)參量一定有唯一

19、確定的值。它們共同表征一定質(zhì)量理想氣體的唯一確定的一個(gè)狀態(tài)。根據(jù)這一思想，我們假定一定質(zhì)量的理想氣體在開始狀態(tài)時(shí)各狀態(tài)參量為(p1，V1，T1)，經(jīng)過某變化過程，到末狀態(tài)時(shí)各狀態(tài)參量變?yōu)?p2，V2，T2)，這中間的變化過程可以是各種各樣的，現(xiàn)假設(shè)有兩種過程: 第一種:從(p1，V1，T1)先等溫并使其體積變?yōu)閂2，壓強(qiáng)隨之變?yōu)閜c，此中間狀態(tài)為(pc，V2，T1)再等容并使其溫度變?yōu)門2，則其壓強(qiáng)一定變?yōu)閜2，則末狀態(tài)(p2，V2，T2)。 第二種:從(p1；V1，T1)先等容并使其溫度變?yōu)門2，則壓強(qiáng)隨之變?yōu)閜c，此中間狀態(tài)為(pc，V1，T2)，再等溫并使其體積變?yōu)閂2，則壓強(qiáng)也一定變?yōu)?/p>

20、p2，也到末狀態(tài)(p2，V2，T2)。 將全班同學(xué)分為兩大組，根據(jù)玻意耳定律和查理定律，分別按兩種過程，自己推導(dǎo)理想氣體狀態(tài)過程。(即要求找出p1、V1、T1與p2、V2、T2間的等量關(guān)系。) 理想氣體狀態(tài)方程。它說明:一定質(zhì)量的理想氣體的壓強(qiáng)、體積的乘積與熱力學(xué)溫度的比值是一個(gè)常數(shù)。2、推導(dǎo)并驗(yàn)證蓋呂薩克定律設(shè)問:(1)若上述理想氣體狀態(tài)方程中，p1=p2，方程形式變化成怎樣的形式？(2)p1=p2 本身說明氣體狀態(tài)變化有什么特點(diǎn)？(說明等效地看作氣體做等壓變化，即壓強(qiáng)保持不變的變化)由此可得出結(jié)論:當(dāng)壓強(qiáng)不變時(shí)，一定質(zhì)量的理想氣體的體積與熱力學(xué)溫度成正比。 這個(gè)結(jié)論最初是法國(guó)科學(xué)家蓋呂薩克

21、在研究氣體膨脹的實(shí)驗(yàn)中得到的，也叫蓋呂薩克定律。它也屬于實(shí)驗(yàn)定律。當(dāng)今可以設(shè)計(jì)多種實(shí)驗(yàn)方法來驗(yàn)證這一結(jié)論。今天我們利用在驗(yàn)證玻意耳定律中用過的氣體定律實(shí)驗(yàn)器來驗(yàn)證這一定律。演示實(shí)驗(yàn):實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，此實(shí)驗(yàn)保持壓強(qiáng)不變，只是利用改變燒杯中的水溫來確定三個(gè)溫度狀態(tài)t1、t2、t3，這可從溫度計(jì)上讀出，再分別換算成熱力學(xué)溫度T1、T2、T3，再利用氣體實(shí)驗(yàn)器上的刻度值作為達(dá)熱平衡時(shí)，被封閉氣體的體積值，分別為V1、V2、V3，填入下表:投影幻燈片(3):t1t2t3T1T2T3V1V2V3 這幾個(gè)值會(huì)近似相等，從而證明了蓋呂薩克定律。課堂練習(xí)例1:一水銀氣壓計(jì)中混進(jìn)了空氣，因而在27，外界大氣壓為

22、758毫米汞柱時(shí)，這個(gè)水銀氣壓計(jì)的讀數(shù)為738毫米汞柱，此時(shí)管中水銀面距管頂80毫米，當(dāng)溫度降至-3時(shí)，這個(gè)氣壓計(jì)的讀數(shù)為743毫米汞柱，求此時(shí)的實(shí)際大氣壓值為多少毫米汞柱？(1)該題研究對(duì)象是什么？(混入水銀氣壓計(jì)中的空氣)(2)畫出該題兩個(gè)狀態(tài)的示意圖:(3)分別寫出兩個(gè)狀態(tài)的狀態(tài)參量:p1=758-738=20mmHg V1=80Smm3(S是管的橫截面積)。T1=273+27=300 Kp2=p-743mmHg V2=(738+80)S-743S=75Smm3T2=273+(-3)=270K解得 p=762.2 mmHg8.4氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋三維教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與技能(1)能用氣

23、體分子動(dòng)理論解釋氣體壓強(qiáng)的微觀意義，并能知道氣體的壓強(qiáng)、溫度、體積與所對(duì)應(yīng)的微觀物理量間的相關(guān)聯(lián)系；(2)能用氣體分子動(dòng)理論解釋三個(gè)氣體實(shí)驗(yàn)定律。2、過程與方法:通過讓學(xué)生用氣體分子動(dòng)理論解釋有關(guān)的宏觀物理現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生的微觀想像能力和邏輯推理能力，并滲透“統(tǒng)計(jì)物理”的思維方法。3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀:通過對(duì)宏觀物理現(xiàn)象與微觀粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的分析，對(duì)學(xué)生滲透“透過現(xiàn)象看本質(zhì)”的哲學(xué)思維方法。教學(xué)重點(diǎn):用氣體分子動(dòng)理論來解釋氣體實(shí)驗(yàn)定律是本節(jié)課的重點(diǎn)，它是本節(jié)課的核心內(nèi)容。教學(xué)難點(diǎn):氣體壓強(qiáng)的微觀意義是本節(jié)課的難點(diǎn)，因?yàn)樗枰獙W(xué)生對(duì)微觀粒子復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有豐富的想像力。教學(xué)教具:計(jì)算機(jī)控制的大屏幕

24、顯示儀；自制的顯示氣體壓強(qiáng)微觀解釋的計(jì)算機(jī)軟件。教學(xué)過程:第四節(jié) 氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋(一)引入新課問提:氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)有哪些？(1)氣體間的距離較大，分子間的相互作用力十分微弱，可以認(rèn)為氣體分子除相互碰撞及與器壁碰撞外不受力作用，每個(gè)分子都可以在空間自由移動(dòng)，一定質(zhì)量的氣體的分子可以充滿整個(gè)容器空間。(2)分子間的碰撞頻繁，這些碰撞及氣體分子與器壁的碰撞都可看成是完全彈性碰撞。氣體通過這種碰撞可傳遞能量，其中任何一個(gè)分子運(yùn)動(dòng)方向和速率大小都是不斷變化的，這就是雜亂無章的氣體分子熱運(yùn)動(dòng)。(3)從總體上看氣體分子沿各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)均等，因此對(duì)大量分子而言，在任一時(shí)刻向容器各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的分

25、子數(shù)是均等的。(4)大量氣體分子的速率是按一定規(guī)律分布，呈“中間多，兩頭少”的分布規(guī)律，且這個(gè)分布狀態(tài)與溫度有關(guān)，溫度升高時(shí)，平均速率會(huì)增大。 今天我們就是要從氣體分子運(yùn)動(dòng)的這些特點(diǎn)和規(guī)律來解釋氣體實(shí)驗(yàn)定律。(二)新課教學(xué)1、關(guān)于氣體壓強(qiáng)微觀解釋的教學(xué) 首先通過設(shè)問和討論建立反映氣體宏觀物理狀態(tài)的溫度(T)、體積(V)與反映氣體分子運(yùn)動(dòng)的微觀狀態(tài)物理量間的聯(lián)系: 溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志，對(duì)確定的氣體而言，溫度與分子運(yùn)動(dòng)的平均速率有關(guān)，溫度越高，反映氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率體積影響到分子密度(即單位體積內(nèi)的分子數(shù))，對(duì)確定的一定質(zhì)量的理想氣體而言，分子總數(shù)N是一定的，當(dāng)體積為V時(shí)，單位體

26、積內(nèi)的分子數(shù)n=N/V與體積成反比，即體積越大時(shí)，反映氣體的分子數(shù)密度n越小。問提:氣體壓強(qiáng)大小反映了氣體分子運(yùn)動(dòng)的哪些特征呢？從氣體對(duì)容器器壁壓強(qiáng)產(chǎn)生的機(jī)制來分析，顯示出如圖1所示的圖形: 如圖所示是一個(gè)一端用活塞(此時(shí)表示活塞部分的線條閃爍35次)封閉的氣缸，活塞用一彈簧與一固定物相連，活塞與氣缸壁摩擦不計(jì)，當(dāng)氣缸內(nèi)為真空時(shí)，彈簧長(zhǎng)為原長(zhǎng)。如果在氣缸內(nèi)密封了一定質(zhì)量的理想氣體。由于在任一時(shí)刻氣體分子向各方向上運(yùn)動(dòng)的分子數(shù)相等，為簡(jiǎn)化問題，我們僅討論向活塞方向運(yùn)動(dòng)的分子。大屏幕上顯示圖2，即圖中顯示的僅為總分子數(shù)的合，(圖中顯示的“分子”暫呈靜態(tài))先看其中一個(gè)(圖2中涂黑的“分子”閃爍23次

27、)分子與活塞碰撞情況，(圖2中涂黑的“分子”與活塞碰撞且以原速率反彈回來，活塞也隨之顫抖一下，這樣反復(fù)演示35次)再看大量分子運(yùn)動(dòng)時(shí)與活塞的碰撞情況:大屏幕上顯示“分子”都向活塞方向運(yùn)動(dòng)，對(duì)活塞連續(xù)不斷地碰撞，碰后的“分子”反彈回來，有的返回途中與別的“分子”相撞后改變方向，有的與活塞對(duì)面器壁相碰改變方向，但都只顯示垂直于活塞表面的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，而活塞被擠后有一個(gè)小的位移，且相對(duì)穩(wěn)定，如圖3所示的一個(gè)動(dòng)態(tài)畫面。時(shí)間上要顯示1530秒定格一次，再動(dòng)態(tài)顯示1530秒，再定格。結(jié)論:由此可見氣體對(duì)容器壁的壓強(qiáng)是大量分子對(duì)器壁連續(xù)不斷地碰撞所產(chǎn)生的。進(jìn)一步分析:若每個(gè)分子的質(zhì)量為m，平均速率為v，分子與活

28、塞的碰撞是完全彈性碰撞，則在這一分子與活塞碰撞中，該分子的動(dòng)量變化為2mv，即受的沖量為2mv，根據(jù)牛頓第三定律，該分子對(duì)活塞的沖量也是2mv，那么在一段時(shí)間內(nèi)大量分子與活塞碰撞多少次，活塞受到的總沖量就是2mv的多少倍，單位時(shí)間內(nèi)受到的總沖量就是壓力，而單位面積上受到的壓力就是壓強(qiáng)。由此可推出:氣體壓強(qiáng)一方面與每次碰撞的平均沖量2mv有關(guān)，另一方面與單位時(shí)間內(nèi)單位面積受到的碰撞次數(shù)有關(guān)。對(duì)確定的一定質(zhì)量的理想氣體而言，每次碰撞的平均沖量，2mv由平均速率v有關(guān)，v越大則平均沖量就越大，而單位時(shí)間內(nèi)單位面積上碰撞的次數(shù)既與分子密度n有關(guān)，又與分子的平均速率有關(guān)，分子密度n越大，v也越大，則碰撞次數(shù)就越多，因此從氣體分子動(dòng)理論的觀點(diǎn)看，氣體壓強(qiáng)的大小由分子的平均速率v和分子密度n共同決定，n越大，v也越大，則壓強(qiáng)就越大。2、用氣體分子動(dòng)理論解釋實(shí)驗(yàn)三定律(1)范例:用氣體分子動(dòng)理論解釋玻意耳定律。 一定質(zhì)量(m)的理想氣體，其分子總數(shù)(N)是一個(gè)定值，當(dāng)溫度(T)保持不變時(shí)，則分子的平均速