《壓縮氣體的應(yīng)用》設(shè)計(jì)

《壓縮氣體的應(yīng)用》教學(xué)設(shè)計(jì)一、教學(xué)目標(biāo)：1、知識與技能：（1）知道壓縮氣體，知道壓縮氣體在實(shí)際生活中有著非常廣泛的應(yīng)用。（2）知道獲得壓縮氣體的兩種方式：保持一定質(zhì)量的氣體溫度不變，減小氣體的體積；保持一定質(zhì)量的氣體體積不變，升高溫度，以獲得壓縮氣體。2、過程與方法：（1）通過對“扁平塑料瓶實(shí)驗(yàn)”的分析和研究，明白一定質(zhì)量的氣體，如果溫度不變，減小氣體的體積就能獲得壓縮氣體。（2）通過氣體實(shí)驗(yàn)定律的復(fù)習(xí)，明白一定質(zhì)量氣體，如果體積不變，升高氣體的溫度就能獲得壓縮氣體。（3）運(yùn)用所學(xué)的氣體實(shí)驗(yàn)定律，通過學(xué)生間的交流與討論，分析并解釋大客車車門的開關(guān)結(jié)構(gòu)、宇航員的宇航服和沉浮子等生活實(shí)際現(xiàn)象中的物理原理。3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀：（1）通過了解壓縮氣體在生活中非常普遍的運(yùn)用，感悟科學(xué)、技術(shù)與社會發(fā)展之間的關(guān)系。（2）通過對生活實(shí)際中壓縮氣體的應(yīng)用實(shí)例的分析和討論，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，體會從生活到物理，再從物理到生活的思想方法。（3）通過實(shí)驗(yàn)和討論，體會分工合作在實(shí)驗(yàn)中的作用，增加合作意識。二、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：（1）了解壓縮氣體的獲得過程。（2）了解壓縮氣體在實(shí)際生活中的應(yīng)用，并能運(yùn)用所學(xué)的知識解釋這些現(xiàn)象。難點(diǎn)：綜合應(yīng)用氣體的實(shí)驗(yàn)定律來解釋生活實(shí)際中的壓縮氣體的應(yīng)用問題。三、教學(xué)資源：器材：充滿氣體的氣球、底部刺孔的扁平塑料瓶、水、量筒、橡膠薄膜，小瓶課時(shí)安排1課時(shí)五、教學(xué)設(shè)計(jì)思路：本設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括三個(gè)方面：一是通過實(shí)際例子提出壓縮氣體的概念，二是研究獲得壓縮氣體的兩種方法：對扁平塑料瓶的實(shí)驗(yàn)研究，得到一定質(zhì)量的氣體在溫度一定時(shí)，減小氣體體積可增加氣體的壓強(qiáng)；從氣體的實(shí)驗(yàn)定律出發(fā)，得到要獲得壓縮氣體，也可使一定質(zhì)量的氣體，在體積一定時(shí)，升高溫度，三是應(yīng)用所學(xué)的知識解釋實(shí)際生活中壓縮氣體的問題。本設(shè)計(jì)的基本思路是：從生活實(shí)際中的問題出發(fā)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并提出壓縮氣體的概念，然后，從簡單的實(shí)驗(yàn)著手，加上通過前兩節(jié)所學(xué)的氣體兩條實(shí)驗(yàn)定律的復(fù)習(xí)得出獲得壓縮氣體的兩種方式：一定質(zhì)量的氣體在溫度一定時(shí)，減小氣體體積可增加氣體的壓強(qiáng)；一定質(zhì)量的氣體，在體積一定時(shí)，升高溫度也可得到壓縮氣體。再引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的氣體實(shí)驗(yàn)定律解釋生活實(shí)際中壓縮氣體的問題。本設(shè)計(jì)要突出的重點(diǎn)是：壓縮氣體的獲得以及壓縮氣體在實(shí)際生活中的應(yīng)用。方法是讓學(xué)生自己動(dòng)手做扁平塑料瓶的實(shí)驗(yàn)和復(fù)習(xí)學(xué)過氣體的兩條實(shí)驗(yàn)定律，將所學(xué)的知識與生活實(shí)際相結(jié)合，先討論得到獲得壓縮氣體的兩種方式，再例舉一些實(shí)際中壓縮氣體的應(yīng)用實(shí)例，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識解釋實(shí)際的問題，再組織學(xué)生動(dòng)手做沉浮子實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步體會所學(xué)的知識，加深對知識的理解。本設(shè)計(jì)要突破的難點(diǎn)是：綜合應(yīng)用氣體的實(shí)驗(yàn)定律來解釋生活實(shí)際中的壓縮氣體的應(yīng)用問題。方法是：先通過扁平塑料瓶實(shí)驗(yàn)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生從現(xiàn)象中找規(guī)律，再通過兩條氣體實(shí)驗(yàn)定律的復(fù)習(xí)，加深對壓縮氣體的理解。再通過例舉學(xué)生熟悉的大客車車門、宇航服、高壓鍋以及潛水艇等問題，與學(xué)生共同討論壓縮氣體的問題。本設(shè)計(jì)中通過學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)和復(fù)習(xí)學(xué)過的氣體實(shí)驗(yàn)定律的知識兩個(gè)角度著手，研究壓縮氣體，并運(yùn)用所學(xué)的知識解釋壓縮氣體在實(shí)際中的運(yùn)用實(shí)例。通過學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，感悟生活中的壓縮氣體的實(shí)際運(yùn)用；通過學(xué)生的相互合作，共同討論，培養(yǎng)學(xué)生的合作意識，并學(xué)會將所學(xué)的物理知識運(yùn)用到實(shí)際生活中。完成本設(shè)計(jì)的內(nèi)容需一課時(shí)。六、教學(xué)流程情景實(shí)例情景實(shí)例實(shí)驗(yàn)1壓縮氣體活動(dòng)I實(shí)驗(yàn)2活動(dòng)II設(shè)問氣體溫度不變，減少體積獲得壓縮氣體氣體體積不變，升高溫度獲得壓縮氣體活動(dòng)III應(yīng)用1應(yīng)用2應(yīng)用3活動(dòng)IV實(shí)驗(yàn)32、流程圖說明情景例舉實(shí)例，展現(xiàn)圖片。展示生活中爆米花的圖片，體會壓縮氣體在實(shí)際生活中的運(yùn)用，從而引入課題。實(shí)驗(yàn)1擠壓充滿氣體的氣球，感悟到氣體體積越小，壓強(qiáng)越大，從而引入壓縮氣體的概念。實(shí)驗(yàn)2扁平塑料瓶實(shí)驗(yàn)，觀察蓋緊和打開瓶蓋兩種情況下，水流的情況，再從不同的方向擠壓塑料瓶，觀察水流的情況。從實(shí)驗(yàn)中體會，一定質(zhì)量的氣體，當(dāng)溫度不變，減小氣體體積時(shí)，壓強(qiáng)增大，水流加快。實(shí)驗(yàn)3動(dòng)手制作沉浮子，體會壓縮氣體的應(yīng)用，學(xué)會運(yùn)用所學(xué)知識進(jìn)一步解釋實(shí)際問題。應(yīng)用1展示大客車的車門開關(guān)的原理圖，運(yùn)用所學(xué)的知識解釋這一現(xiàn)象，體會壓縮氣體在實(shí)際中的一種應(yīng)用。應(yīng)用2觀察宇航員的宇航服在太空中的情況，討論、分析，如何將膨脹的宇航服體積減小。這一問題可以有不同的解決方法，從而進(jìn)一步理解，獲得壓縮氣體不同途徑。應(yīng)用3分析高壓鍋的工作原理。并通過具體的運(yùn)算，體會升高溫度從而獲得壓縮氣體的方法。3、教學(xué)主要環(huán)節(jié)本設(shè)計(jì)可分為四個(gè)主要的教學(xué)環(huán)節(jié)。第一環(huán)節(jié)，從學(xué)生身邊的實(shí)例出發(fā)，結(jié)合學(xué)生所熟悉的問題，引入壓縮氣體的概念。第二環(huán)節(jié)，讓學(xué)生動(dòng)手操作并觀察“扁平塑料瓶”實(shí)驗(yàn)，體會獲得壓縮氣體的第一種方式，即一定質(zhì)量的氣體在溫度一定時(shí)，減小氣體體積可增加氣體的壓強(qiáng)。再復(fù)習(xí)學(xué)過的氣體實(shí)驗(yàn)定律，歸納得到一定質(zhì)量的氣體，在體積一定時(shí)，升高溫度，也可得到壓縮氣體。第三環(huán)節(jié)，應(yīng)用所學(xué)的知識解釋實(shí)際生活中壓縮氣體的問題。七、教案示例1、引入課題情景展現(xiàn)一組生活實(shí)際中的爆米花的實(shí)例圖片（如圖所示）。問題大家看見過爆米花嗎？為什么最后“砰”的一聲巨響后可以把玉米爆成爆米花？討論學(xué)生猜測中的原因。實(shí)驗(yàn)1展現(xiàn)一個(gè)充滿空氣的氣球，請學(xué)生用力擠壓，體會體積不斷減小時(shí)，手上感覺到壓力越來越大。提出概念像上面所舉的實(shí)例中可看出氣體溫度或體積改變時(shí)，氣體的壓強(qiáng)會隨之發(fā)生變化。我們把儲存在高壓容器中的氣體稱為壓縮氣體。板書D壓縮氣體的應(yīng)用一、壓縮氣體：儲存在高壓容器中的氣體。啟發(fā)今天，我們就先來討論，如何獲得壓縮氣體。請大家根據(jù)學(xué)過的知識，提出獲得壓縮氣體的方法。2、壓縮氣體的獲得（一）通過減小氣體體積從而得到壓縮氣體實(shí)驗(yàn)2“扁平塑料瓶實(shí)驗(yàn)”——將扁平塑料瓶底部的四面用針對稱地刺幾個(gè)小孔，灌入大半瓶水。實(shí)驗(yàn)分兩步完成：（1）擰緊瓶蓋，觀察現(xiàn)象；打開瓶蓋在觀察現(xiàn)象。現(xiàn)象蓋緊瓶蓋，水流出少部分后不會再流出，打開瓶蓋，水流出。（2）從不同方向擠壓瓶蓋，觀察所發(fā)生的現(xiàn)象?，F(xiàn)象從扁平的一側(cè)擠壓瓶子，水會流出；從窄的一側(cè)擠壓瓶子，水不會流出。討論并分析實(shí)驗(yàn)中包含的物理原理（1）蓋緊瓶蓋，流走部分水，氣體體積增加，根據(jù)玻意耳定律，瓶內(nèi)氣體的壓強(qiáng)減小，比外界大氣壓小，故水不會再流出。打開瓶蓋，水上方和下方均為與大氣相通，壓強(qiáng)相等，水由于重力作用而流走。（2）蓋緊瓶蓋后，瓶內(nèi)氣體質(zhì)量一定，從扁平一側(cè)擠壓瓶子，氣體體積減小，根據(jù)玻意耳定律，瓶內(nèi)氣體的壓強(qiáng)增大，大于大氣壓，故水會流出。而從窄的一側(cè)擠壓瓶子，將會使氣體體積增大，同樣根據(jù)玻意耳定律，氣體壓強(qiáng)將減小，所以水不會流出。結(jié)論1（板書結(jié)論）二、壓縮氣體的獲得：1．一定質(zhì)量的氣體在溫度一定時(shí)，減小氣體體積可增加氣體的壓強(qiáng)，從而獲得壓縮氣體。（二）通過升高溫度從而獲得壓縮氣體啟發(fā)運(yùn)用我們學(xué)過的氣體的實(shí)驗(yàn)定律思考一下，還有什么方法可以得到壓縮氣體？復(fù)習(xí)氣體實(shí)驗(yàn)定律查理定律：一定質(zhì)量的氣體，在體積一定時(shí)，壓強(qiáng)與熱力學(xué)溫度成正比。結(jié)論2（板書結(jié)論）2．一定質(zhì)量的氣體，在體積一定時(shí)，升高溫度，氣體的壓強(qiáng)增大，也可獲得壓縮氣體。3．運(yùn)用所學(xué)知識分析實(shí)際問題：引入問題的分析米為什么能爆成爆米花？學(xué)生討論并解釋根據(jù)查理定律，空氣受熱后，壓強(qiáng)增大，打開蓋子瞬間，由于內(nèi)部壓強(qiáng)遠(yuǎn)大于外界大氣壓，米就被炸開了，成了爆米花。應(yīng)用1公交車的車門開關(guān)就是應(yīng)用壓縮氣體來工作的，車門是如何被打開和關(guān)閉的？請同學(xué)們觀察圖片加以解釋。引導(dǎo)學(xué)生邊觀察圖片邊分析開門：售票員或司機(jī)向右拉動(dòng)電磁控制閥，壓縮氣體從總進(jìn)氣管進(jìn)入氣缸的左側(cè)，壓縮氣體壓強(qiáng)較大，向右推動(dòng)活塞，通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，門就被打開。關(guān)門：售票員或司機(jī)向左拉動(dòng)電磁控制閥，壓縮氣體從總進(jìn)氣管進(jìn)入氣缸的右側(cè)，壓縮氣體壓強(qiáng)較大，向左推動(dòng)活塞，通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，門就被關(guān)閉打開。應(yīng)用21965年3月18日，蘇聯(lián)宇航員列昂諾夫離開“上升二號”飛船密閉艙，系者安全帶第一次實(shí)現(xiàn)了人類到茫茫太空中行走的夢想。但在返回飛船時(shí)卻遇到了意想不到的困難，因?yàn)樘諑缀鯙檎婵?，他的宇航服有些向外膨脹，很難從密封艙的接口處鉆回艙內(nèi)。試估計(jì)宇航員在太空行走時(shí)每平方米宇航服上所承受的壓力。他應(yīng)用什么方法可以安全地回到密封艙內(nèi)？引導(dǎo)學(xué)生思考（1）由于宇航服內(nèi)部的氣體必須是大氣壓，而外界是真空，壓強(qiáng)幾乎為零。所以每平方米上的氣體壓強(qiáng)就是大氣壓強(qiáng)。解：F=p0S=×105Pa×1m2=×105N（2）可采取的方法（引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用前面所講的兩種方法著手解決這一問題）①根據(jù)查理定律，降低宇航服內(nèi)氣體的溫度，從而減少內(nèi)部氣體的壓強(qiáng)，使宇航員回密閉艙。②排出一些宇航服內(nèi)的氣體，從而減少內(nèi)部氣體的壓強(qiáng)，使宇航員回密閉艙。（但此舉很危險(xiǎn)）應(yīng)用3高壓鍋有很好的密封性，基本上不漏氣。鍋蓋中間有一個(gè)排氣閥，上面套有類似砝碼的限壓閥，將排氣孔堵住。當(dāng)加熱高壓鍋，鍋內(nèi)氣體壓強(qiáng)增加到一定程度時(shí)，氣體就能把限壓閥頂起來，部分蒸汽即從排氣孔排出鍋外。已知某高壓鍋的限壓閥質(zhì)量是，排氣孔直徑為，則鍋內(nèi)氣體的壓強(qiáng)最大可達(dá)多少？已知每增加×103Pa，水的沸點(diǎn)相應(yīng)增加1℃，則這只高壓鍋內(nèi)能達(dá)到的最高溫度是多少？（g取10m/s2）分析什么時(shí)候氣體把限壓閥頂起來？只有當(dāng)內(nèi)部氣體的壓力和外部氣體的壓力之差剛好等于限壓閥的重力時(shí)，才把限壓閥頂起來。解答pS-p0S=mgp=p0+=p0+=×105+)Pa≈×105Pa由于水的沸點(diǎn)每升高1℃，氣體壓強(qiáng)增加×103Pa，，所以高壓鍋內(nèi)氣體溫度最多能達(dá)到的值為t：t=100℃+℃=140℃實(shí)驗(yàn)3潛水艇是怎樣完成潛入水中和浮起來的工作的呢？我們先來做一個(gè)小實(shí)驗(yàn)，請大家仔細(xì)觀察并解釋其中的原因。在一個(gè)量筒內(nèi)放入大半筒水，里面放入一個(gè)倒置的小瓶，小瓶