新人教版高中物理選修3-3理想氣體的狀態(tài)方程

..專業(yè).理想氣體的狀態(tài)方程新課標(biāo)要求〔一〕知識(shí)與技能1．掌握理想氣體狀態(tài)方程的內(nèi)容及表達(dá)式。2．知道理想氣體狀態(tài)方程的使用條件。3．會(huì)用理想氣體狀態(tài)方程進(jìn)行簡(jiǎn)單的運(yùn)算。〔二〕過(guò)程與方法通過(guò)推導(dǎo)理想氣體狀態(tài)方程，培養(yǎng)學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力?！踩城楦?、態(tài)度與價(jià)值觀理想氣體是學(xué)生遇到的又一個(gè)理想化模型，正確建立模型，對(duì)于學(xué)好物理是非常重要的，因此注意對(duì)學(xué)生進(jìn)行物理建模方面的教育。教學(xué)重點(diǎn)1．掌握理想氣體狀態(tài)方程的內(nèi)容及表達(dá)式。知道理想氣體狀態(tài)方程的使用條件。2．正確選取熱學(xué)研究對(duì)象，抓住氣體的初、末狀態(tài)，正確確定氣體的狀態(tài)參量，從而應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程求解有關(guān)問題。教學(xué)難點(diǎn)應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程求解有關(guān)問題。教學(xué)方法講授法、電教法教學(xué)用具：投影儀、投影片教學(xué)過(guò)程〔一〕引入新課教師：〔復(fù)習(xí)提問〕前面我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了三個(gè)氣體實(shí)驗(yàn)定律，玻意耳定律、查理定律、蓋－呂薩克定律。這三個(gè)定律分別描述了怎樣的規(guī)律？說(shuō)出它們的公式。學(xué)生甲：玻意耳定律描述了氣體的等溫變化規(guī)律：一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強(qiáng)p與體積V成反比。公式：常量或?qū)W生乙：查理定律描述了氣體的等容變化規(guī)律：一定質(zhì)量的某種氣體，在體積不變的情況下，壓強(qiáng)p與熱力學(xué)溫度T成正比。公式：C是比例常數(shù)?；?qū)W生丙：蓋－呂薩克定律描述了氣體的等壓變化規(guī)律：一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強(qiáng)不變的情況下，體積V與熱力學(xué)溫度T成正比。公式：C是比例常數(shù)?；蚪處燑c(diǎn)出課題：以上三個(gè)定律討論的都是一個(gè)參量變化時(shí)另外兩個(gè)參量的關(guān)系。那么，當(dāng)氣體的p、V、T三個(gè)參量都變化時(shí)，它們的關(guān)系如何呢？〔二〕進(jìn)行新課1．理想氣體教師：以上三個(gè)實(shí)驗(yàn)定律都是在壓強(qiáng)不太大〔相對(duì)大氣壓強(qiáng)〕、溫度不太低〔相對(duì)室溫〕的條件下總結(jié)出來(lái)的。當(dāng)壓強(qiáng)很大、溫度很低時(shí)，上述定律的計(jì)算結(jié)果與實(shí)際測(cè)量結(jié)果有很大的差別。例如〔投影〕：以下是一定質(zhì)量的空氣在溫度不變時(shí)，體積隨常壓和非常壓變化的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：壓強(qiáng)〔p〕〔atm〕空氣體積V〔L〕pV值(1×1.013×105PaL)110020050010001.0000.9730/1001.0100/2001.3400/5001.9920/10001.0000.97301.01001.34001.9920教師：從表中發(fā)現(xiàn)了什么規(guī)律？學(xué)生答：在壓強(qiáng)不太大的情況下，實(shí)驗(yàn)結(jié)果跟實(shí)驗(yàn)定律——玻意耳定律基本吻合，而在壓強(qiáng)較大時(shí)，玻意耳定律那么完全不適用了。教師：為什么在壓強(qiáng)較大時(shí)，玻意耳定律不成立呢？如果溫度太低，查理定律是否也不成立呢？師生共同活動(dòng)，分析上述問題?！?〕分子本身有體積，但在氣體狀態(tài)下分子的體積相對(duì)于分子間的空隙很小，可以忽略不計(jì)?！?〕分子間有相互作用的引力和斥力，但分子力相對(duì)于分子的彈性碰撞時(shí)的沖力很小，也可以忽略?！?〕一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變時(shí)，如果壓強(qiáng)不太大，氣體分子自身體積可忽略，玻意耳定律成立，但在壓強(qiáng)足夠大時(shí)，氣體體積足夠小而分子本身不能壓縮，分子體積顯然不能忽略，這樣，玻意耳定律也就不成立了?！?〕一定質(zhì)量的氣體，在體積不變時(shí)，如果溫度足夠低，分子動(dòng)能非常小，與碰撞時(shí)的沖力相比，分子間分子力不能忽略，因此查理定律亦不成立了。［總結(jié)］設(shè)想有這樣的氣體，氣體分子本身體積完全可以忽略，分子間的作用力完全等于零，也就是說(shuō)，氣體嚴(yán)格遵守實(shí)驗(yàn)定律。這樣的氣體就叫做理想氣體。［因?yàn)橐陨显O(shè)想的氣體是把實(shí)際的氣體簡(jiǎn)化了，理想化了］實(shí)際的氣體，在溫度不太低、壓強(qiáng)不太大時(shí)，可以近似為理想氣體。強(qiáng)調(diào)說(shuō)明：理想氣體是一個(gè)理想化模型，實(shí)際氣體在壓強(qiáng)不太大、溫度不太低的情況下可以看作是理想氣體．2．理想氣體的狀態(tài)方程教師：根據(jù)教材28頁(yè)“思考與討論〞中的提示，推導(dǎo)狀態(tài)A的pA、VA、TA與狀態(tài)C的pC、VC、TC的關(guān)系。學(xué)生思考討論、獨(dú)立推導(dǎo)。狀態(tài)A→狀態(tài)B，等溫變化，由玻意耳定律：狀態(tài)B→狀態(tài)C，等容變化，由查理定律：兩式消去，得又，代入上式得上式即為狀態(tài)A的三個(gè)參量pA、VA、TA與狀態(tài)C的三個(gè)參量pC、VC、TC的關(guān)系。教師：〔總結(jié)〕上式說(shuō)明，一定質(zhì)量的理想氣體，在狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，它的壓強(qiáng)P和體積V的乘積與熱力學(xué)溫度T的比值保持不變，總等于一個(gè)常量。這個(gè)規(guī)律叫做一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)方程。設(shè)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)1〔p1、V1、T1〕變到狀態(tài)2〔p2、V2、T2〕那么有表達(dá)式：或=恒量適用條件：①一定質(zhì)量的理想氣體；②一定質(zhì)量的實(shí)際氣體在壓強(qiáng)不太高，溫度不太低的情況下也可使用。［投影］例題〔教材29頁(yè)〕〔通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生分析解決實(shí)際問題，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)定律的理解和應(yīng)用能力。培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用定律求解問題的思路和方法?！常弁队埃菡n堂練習(xí)

一水銀氣壓計(jì)中混進(jìn)了空氣，因而在27℃，外界大氣壓為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？教師引導(dǎo)學(xué)生按以下步驟解答此題：〔1〕該題研究對(duì)象是什么？答案：混入水銀氣壓計(jì)中的空氣?！?〕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=300Kp2=p-743mmHgV2=〔738+80〕S-743S=75Smm3T2=273+〔-3〕=270K〔4〕將數(shù)據(jù)代入理想氣體狀態(tài)方程：解得

p=762.2mmHg〔三〕課堂總結(jié)、點(diǎn)評(píng)這節(jié)課我們學(xué)習(xí)了什么是理想氣體，以及理想氣體的狀態(tài)方程。理想氣體是一個(gè)理想化模型，實(shí)際