物理-高中三年級-氣體的等溫變化

1、教育資源分享（一）、（引入新課）：上課，同學(xué)們好！首先請兩個同學(xué)上講臺上來，配合老師共同做個游戲一位男同學(xué)，一個位同學(xué)來，大膽展示一下自己，游戲規(guī)則是這樣的，每人一只氣球女同學(xué)直接吹氣球，男同學(xué)則吹一只套在瓶口上的氣球，看誰能把氣球吹的更大一些，吹的最大的同學(xué)獲勝，好現(xiàn)在開始坐著的同學(xué)為他們加油（男同學(xué)故作費(fèi)勁狀，稍停）好，現(xiàn)在出結(jié)果了吧，誰獲勝了，（女同學(xué)），現(xiàn)在請男同學(xué)談一下你的感受?。ú还?，這樣很費(fèi)力，怎么也吹不大）什么原因呢？（封在瓶中的氣體被壓縮，體積減小，壓強(qiáng)增大，無法吹大氣球）同學(xué)們再來看一個現(xiàn)象：這是吊水瓶，大家都有緣結(jié)識過是吧？這里只有兩根細(xì)管，上邊是進(jìn)氣口，下邊是輸液管，

2、插在瓶口的橡皮塞內(nèi)，瓶里邊裝了一部分紅色水，現(xiàn)在把瓶子倒過來，大家仔細(xì)觀察一小會，大家看到什么現(xiàn)象啦？（水流的越來越慢，最后不再流出）什么原因呢？誰來解釋一下？好，這位同學(xué)很勇敢！說吧（瓶中的氣體，體積增大，壓強(qiáng)減小，外界大氣壓強(qiáng)使水不再流出）回答的很好！請坐！生活當(dāng)中，我們還見過很多類似的例子，比如：打足氣的自行車，若是在烈日下曝曬，車胎會怎么樣？（爆炸）原因呢？（車胎內(nèi)的氣體因溫度升高而壓強(qiáng)增大、體積膨脹造成的）其實(shí)生活中有很多現(xiàn)象都說明：氣體的壓強(qiáng)、體積、溫度是相互聯(lián)系的。這三個狀態(tài)參量之間存在著一定的關(guān)系。如果氣體的三個狀態(tài)參量一定時，我們就說氣體處于這種確定的狀態(tài)若有一個參量改變引起

3、其它參量的改變，我們就說氣體的的狀態(tài)發(fā)生了變化可怎么去研究氣體三個狀態(tài)參量之間的關(guān)系比較好呢？（控制變量法）很好，今天這節(jié)課，我們就用控制變量法來研究一種特殊情況：一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變時其壓強(qiáng)與體積的變化關(guān)系。我們把這種現(xiàn)象叫做等溫變化！（二）、教學(xué)設(shè)計(jì)直覺猜想根據(jù)剛的兩個小實(shí)驗(yàn)，我們知道，封在瓶中氣體的質(zhì)量是一定的，溫度與室溫相同保持不變，經(jīng)歷的就是一個等溫變化則氣體壓強(qiáng)和體積有什么定性關(guān)系呢？（壓強(qiáng)增大，體積減?。粔簤簭?qiáng)減小，體積增大），物理學(xué)并不滿足于對、的定性分析，那同學(xué)們接著猜想壓強(qiáng)和體積有什么定量的關(guān)系呢?各小組討論一下。好，哪位同學(xué)來說一下？（），你是根據(jù)什么這樣猜想的呢？

4、（根據(jù)前面的實(shí)驗(yàn)：瓶中封閉的氣體被壓縮，體積減小，壓強(qiáng)增大；瓶中封閉的氣體，體積增大，壓強(qiáng)減小，），那也不一定是反比例關(guān)系，同學(xué)們還能想像出什么形式來？有沒有與體積的其他形式成反比呢？（有可能壓強(qiáng)與體積的平方成反比）?；卮鸷芎?，請坐下。同學(xué)們還有沒有別的情況呢？（），同學(xué)們的猜想都很好，頗有物理學(xué)大師的風(fēng)范?？墒峭瑢W(xué)們的猜想假設(shè)能否成立呢？我們又該怎么辦呢？（通過實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)猜想假設(shè)），很好！一堂課無法檢驗(yàn)所成的猜想，今天我們就檢驗(yàn)最簡單的形式好吧？有興趣的同學(xué)也可以在課下檢驗(yàn)其他的猜想。實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)現(xiàn)在請同學(xué)們打開講義第頁，上面有一個探究指南卡，探究指南卡中有幾個問題，同學(xué)們帶著這些問題去閱

5、讀講義第頁的閱讀材料，看完材料后，同學(xué)們可以試用一下桌上的儀器，自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟和數(shù)據(jù)記錄表格，也可以參考老師提供的表格。組內(nèi)同學(xué)交流后，形成實(shí)驗(yàn)方案給大家介紹一下，現(xiàn)在開始！（分鐘）同學(xué)們完成的怎么樣啦？現(xiàn)在請幾個小組來介紹一下，第一小組先來吧！可以結(jié)合指南卡的的問題來匯報一下你們的方案（針管中封閉的氣體為研究對象，不用手去摸管壁以保持氣體的溫度不變，另外緩慢壓縮氣體，把儀器固定好后先封閉一定質(zhì)量的氣體，壓縮或增大體積，從表頭上讀出對應(yīng)的壓強(qiáng)值，測出多組、值，看值是否為定值，若為定值則說明、成反比。）不錯，描述的挺詳細(xì)的，請坐下，第二小組，你們與第一小組方案一樣嗎？若不一樣，請說明一下（老師

6、，我們的方案與剛才那個小組一樣，只是處理數(shù)據(jù)時，我們作圖象，）作圖象，你們想著能得到什么的圖線？（雙曲線一支），若畫出一支彎曲的線，你們一定能判出與成反比例關(guān)系嗎？哪個小組能再來補(bǔ)充一下嗎？（老師，我們作圖象，若是，則證明與成反比）。這個小組同學(xué)真棒！運(yùn)用了轉(zhuǎn)化的方法總結(jié)一下，同學(xué)們實(shí)驗(yàn)方案中提到的注意事項(xiàng)及數(shù)據(jù)處理方法：（）不用手摸管壁，（）緩慢改變氣體的體積（）乘積是否為定值，（）作圖象看是否為過原點(diǎn)的直線。同學(xué)們的方案太好了，可是紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行，好，現(xiàn)在我宣布，各小組同學(xué)根據(jù)各自的實(shí)驗(yàn)方案，實(shí)驗(yàn)步驟及數(shù)據(jù)記錄表格，大膽檢驗(yàn)?zāi)銈兊牟孪肴グ?？老師建議大家彼此借鑒其它小組方案中

7、的優(yōu)點(diǎn)?？茨膫€小組做的又快又規(guī)范！現(xiàn)在家開始實(shí)驗(yàn)！自主實(shí)驗(yàn)（分鐘左右）（學(xué)生做實(shí)驗(yàn)期間，耐心糾正學(xué)生出現(xiàn)的各種問題，提示一些啟發(fā)性的問題：這樣放置，儀器安全嗎？這樣讀數(shù)費(fèi)勁嗎？能不能把刻度固定下來再讀數(shù)？你們組遇到了什么困難了嗎？怎樣去封閉一定質(zhì)量的氣體）有幾個小組已經(jīng)測完數(shù)據(jù)，正在處理分析數(shù)據(jù)，其它小組加油??？第一小組最先測出數(shù)據(jù)，請這一小組同學(xué)，在電腦前輸入數(shù)據(jù)，用坐標(biāo)系作圖。同學(xué)們都已完成了實(shí)驗(yàn)，請幾個小組來展示你們的數(shù)據(jù)，說出你們的結(jié)論。（實(shí)驗(yàn)投影儀展示幾個小組的數(shù)據(jù)和圖）（）第一小組。我們的數(shù)據(jù)分析支持我們的猜想，值在誤差范圍內(nèi)近似相等，說明成反比；（）第二小組，我們的數(shù)據(jù)也支持我們

8、的猜想，圖為一條直線，但稍偏離坐標(biāo)原點(diǎn)，并不嚴(yán)格成反比例，但在誤差范圍內(nèi)認(rèn)為，、成反比。是什么原因造成了誤差呢？（針管中封閉的氣體，體積測量有誤差，因?yàn)橛幸徊糠痔幵谂c表頭相連的小細(xì)管中）（）我們再來看一下電腦上的數(shù)據(jù)點(diǎn)，第一組同學(xué)輸入數(shù)據(jù)后，由xcel表格功能自動繪出散點(diǎn)圖，現(xiàn)在我們用一條直線來擬合這些點(diǎn)，因?yàn)椴孪胧牵蛇x線性趨勢線，并勾選“顯示公式”選項(xiàng)，大家看公式是y=kx+b，這說明了這些點(diǎn)大致在一條直線上，但不嚴(yán)格過原點(diǎn)，有一點(diǎn)誤差，在誤差允許的范圍內(nèi)，間間接說明、成反比。實(shí)驗(yàn)結(jié)論（讓學(xué)生總結(jié)一下）根據(jù)同學(xué)們的數(shù)據(jù)及分析，我們得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論：一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強(qiáng)與

9、體積成反比。實(shí)驗(yàn)中所用儀器封閉的是空氣如果是換成其它的氣體，我們同樣也能得出這樣的結(jié)論。玻意耳定律同學(xué)們真是太偉大了！因?yàn)樵缭?00多年前，英國科學(xué)家玻意耳和法國科學(xué)家馬略特也各自通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了這個規(guī)律。后來人把這個規(guī)律稱作玻意耳定律，這就是玻意耳定律的內(nèi)容。這是玻意耳年輕時的照片，很酷吧！玻意耳定律的公式怎么寫呢？（常量）故內(nèi)容也可以表述為：一定質(zhì)量的氣體,在溫度不變的情況下,它的壓強(qiáng)跟體積的乘積為常量。公式可以寫成11=22的形式，這個公式中的1、1；2、2分別表示什么意義呢？（氣體在兩個不同狀態(tài)下的壓強(qiáng)和體積）我們可以稱為初狀態(tài)和末狀態(tài)。氣體從初狀態(tài)經(jīng)歷一等溫變化過程到達(dá)末狀態(tài)。當(dāng)然公式

10、也可以寫成比例式的形式：12。這就是玻意耳定定律的內(nèi)容及公式表達(dá)。我們在探究一定質(zhì)量氣體壓強(qiáng)跟體積關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，為了用線性關(guān)系來探索這兩個物理之間的定量關(guān)系，建立了坐標(biāo)系。然而為了直觀地描述壓強(qiáng)與體積的關(guān)系。通常還是用坐標(biāo)系。一定質(zhì)量的氣體等溫變化的圖象是這樣的，形狀為雙曲線的一支。由于它描述的是溫度不變的關(guān)系，因此我們稱它為等溫線。現(xiàn)在同學(xué)們結(jié)合講義上的幾個自主探究問題去研究一下等溫線的物理意義。然后再給大家介紹一下你的看法?，F(xiàn)在開始。（停2分鐘）哪位同學(xué)來說一下。好這位同學(xué)，真的非常勇敢。（、兩點(diǎn)代表氣體的兩個狀態(tài)，代表氣體經(jīng)歷一個等溫變化過程，從狀態(tài)變化到狀態(tài)。研究一定質(zhì)量的氣體，在溫度

11、不變時，適用于壓強(qiáng)不太大，溫度不太低的各種氣體PV=恒量；不同的等溫線也必需是同一個一定質(zhì)量的氣體，說明溫度高低不同，值不一樣）你能判出溫度的高低嗎？（t3 >t2 >t1）你是根據(jù)什么判定的？（作出輔助線比如：同體積情況下，溫度越高，壓強(qiáng)越大）。說的非常棒！同學(xué)們表現(xiàn)的太棒了，課堂因你們而精彩，為自己精彩的表現(xiàn)來一次激烈的掌聲吧?。ㄈ┨骄繗v程回想本堂課我們的探究歷程。首先是情景再現(xiàn)的幾個小實(shí)驗(yàn)、然后是猜想假設(shè)的關(guān)系、接著進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)方案、同學(xué)位自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、通過數(shù)據(jù)分析、最后得出結(jié)論。通過本節(jié)課的探究性學(xué)習(xí)，我們嘗試用實(shí)驗(yàn)的方法來探究與的關(guān)系及圖象的意義。讓大家體會了物理學(xué)研究

12、工作是以怎樣的形式和方法來進(jìn)行的，望大家從以下兩方面有所體會：第一，物理學(xué)研究并不神秘，每個同學(xué)都可以開展物理學(xué)研究。第二，今天我們的工作是粗糙的，真正的物理學(xué)研究更精確、更完善，但基本思路和方法是一樣的，讓我們都擁有這樣一種方法，探究大自然的奧秘吧！ （四）為鞏固課堂所學(xué)知識，同學(xué)們先來看一下講義上的達(dá)標(biāo)練習(xí)，通過這個例題，望同學(xué)們能總結(jié)一下應(yīng)用玻意耳定律解題的一般思路。誰來說一下自己的看法？很好，我給同學(xué)們展示一下解題過程。誰能說一下應(yīng)用玻意耳定律解題的一般思路？展示基本思路：（）明確哪部分氣體為研究對象（）明確氣體的初、末狀態(tài)參量1、1；2、2（）依據(jù)玻意耳定律建立列方程（）求解結(jié)果為達(dá)到快速應(yīng)用知識的目的這里老師送大家?guī)椎栏傎愵}，最先站起來回答的同學(xué)為獲勝者，這位同學(xué)所在的小組為優(yōu)勝小組各小