《物理（醫(yī)藥衛(wèi)生類）》教案 高職 6.3驗證理想氣體狀態(tài)方程 教案

教案名稱：6.3驗證理想氣體狀態(tài)方程教學目標：1.學生能夠清晰闡述理想氣體狀態(tài)方程（P1V1T1=P22.通過實驗操作，幫助學生構建理想氣體模型的思維框架，理解理想氣體與實際氣體的區(qū)別，以及理想氣體狀態(tài)方程在簡化條件下的適用性。（科學思維與創(chuàng)新）3.培養(yǎng)學生觀察實驗現(xiàn)象、記錄實驗數(shù)據(jù)的能力，學會使用科學方法（如圖表法、比較法等）分析實驗數(shù)據(jù)，驗證理想氣體狀態(tài)方程的正確性。（科學探究與實踐）4.鼓勵學生分組進行實驗，培養(yǎng)團隊合作精神和良好的溝通能力，學會在團隊中分工合作，共同完成任務。（科學態(tài)度與責任）教學重點：理想氣體狀態(tài)方程的理解與應用教學難點：氣壓計的使用與大氣壓強的測量教學方法：講授法、討論法、實驗法教學準備：多媒體材料：PPT課件，動畫、案例視頻。教學過程：一、導入新課：在之前的學習中，我們就已經(jīng)學習過了理想氣體狀態(tài)方程，它告訴我們,一定質(zhì)量的理想氣體,它的壓強和體積的乘積與熱力學溫度之比,在狀態(tài)變化過程中保持不變。下面我們通過實驗來研究一定質(zhì)量的氣體在溫度變化時,壓強、體積和溫度三者的關系所符合的規(guī)律。二、新課講解：（一）實驗目的本次實驗的實驗目的有兩個，分別是(1)驗證理想氣體狀態(tài)方程。(2)學會使用氣壓計測量大氣壓強。（二）實驗器材在本次實驗中，采用的實驗器材有:氣壓計(公用)、溫度計、燒杯、小型水銀氣壓計(它是固定在刻度尺上的一端封閉的U形均勻玻璃管,其一端有一段用水銀封在里面的氣柱)。（三）實驗方案當一定質(zhì)量的氣體在壓強不太大、溫度不太低的情況下狀態(tài)發(fā)生變化時,能近似遵循理想氣體狀態(tài)方程,即它的壓強跟體積的乘積與熱力學溫度之比保持不變,用公式表示為P本實驗是讓氣體在均勻玻璃管中改變狀態(tài)。氣體的體積變化完全取決于氣柱長l的變化,因此上述方程可寫為P測出氣體在每一個狀態(tài)下的壓強p、氣柱長度l和熱力學溫度T,即可進行驗證。（四）實驗步驟(1)從公用氣壓計上讀出大氣壓p0(用毫米水銀柱高表示)。(2)把U形玻璃管豎直插入冷水中,水銀封閉的氣柱全部沒入水中(圖6.3.1)。讀出刻度尺尺上所示的氣柱長度l和U形管兩側水銀面的高度差h0(毫米水銀柱高)。(3)用溫度計測出燒杯內(nèi)的水溫t,它就是封閉端內(nèi)氣體的溫度。(4)向燒杯內(nèi)注入適量熱水改變水溫,使封閉端氣體狀態(tài)發(fā)生變化,重復上述步驟(2)、(3)進行測量。(5)再向燒杯內(nèi)注入熱水改變水溫,重復步驟(2)、(3)進行測量。（五）數(shù)據(jù)記錄與處理完成實驗操作后，將數(shù)據(jù)填寫在表格中，并得出實驗結論交流與評價：1.結果與分析通過實驗發(fā)現(xiàn),一定質(zhì)量的理想氣體,其壓強和體積的乘積與熱力學溫度之比,在狀態(tài)變化過程中保持不變,符合理想氣體狀態(tài)方程。2.交流與討論實驗中得到的氣體壓強和體積的乘積與熱力學溫度之比實際上并不嚴格相等,向?qū)W生提問：簡要分析產(chǎn)生這一誤差的原因。DIS拓展實驗：本實驗也可以利用ESP32開發(fā)板、BMP180數(shù)字氣壓傳感器和Phyphox專用實驗軟件搭建數(shù)字化實驗平臺來探究。ESP32開發(fā)板是一系列低成本、低功耗的單片機微控制器,集成了Wi-Fi和雙模藍牙,可作藍牙外接設備與手機建立連接?；贓SP32搭建的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),利用ArduinoIDE編程軟件將測量所需的代碼上傳燒錄進開發(fā)板中,與BMP180數(shù)字氣壓傳感器連接,測量外界的溫度與氣壓。搭建流程圖如下:通過編寫程序,連接計算機和開發(fā)板,再通過計算機USB端口將ArduinoIDE中的程序上傳燒錄進ESP32中。組裝好實驗儀器,打開Phyphox專用實驗軟件,通過藍牙建立連接,單擊“開始實驗”即可實時采集數(shù)據(jù)。繪制壓強隨溫度變化的圖像,利用平移和縮放功能、選取數(shù)據(jù)功能,記錄各時間點壓強與溫度的數(shù)據(jù),導出到計算機進行數(shù)據(jù)處理。三、課堂小結：知識梳理：進行了驗證理想氣體狀態(tài)方程的實驗重點強調(diào)：準確使用氣壓計測量壓強四、課后作業(yè)：1.本實驗采用了水銀液封U形管內(nèi)氣體的方法。液封的例子在生活中還有很多,比如喝可樂時就利用可