2024-2025學(xué)年高中物理第8章氣體1氣體的等溫變化教案3新人教版選修3-3

PAGE1-氣體的等溫變更教學(xué)目標(biāo)：（一）學(xué)問與技能：1、理解玻意耳定律的內(nèi)容、表達式及P——V圖象。2、能運用玻意耳定律分析和求解肯定質(zhì)量的氣體在等溫變更過程中壓強和體積的關(guān)系問題。（二）過程與方法：1、能運用試驗得到肯定質(zhì)量的氣體等溫變更過程中壓強和體積的關(guān)系，在此基礎(chǔ)上理解P——V圖像上等溫變更的圖線及其物理意義。2、理解限制變量法在物理學(xué)探討中的重要意義。（三）情感、看法與價值觀：1、培育運用圖像這種數(shù)學(xué)語言表達物理規(guī)律的實力。2、領(lǐng)悟物理探究的基本思路，培育科學(xué)的價值觀。重點：能個敏捷運用玻意耳定律解決問題。難點：玻意耳定律的得出過程及對P——V圖像物理意義的理解。關(guān)鍵：通過試驗充分展示玻意耳定律的得出過程，從而對定律內(nèi)容及P——V圖像加深理解。教法：試驗探究法教具：玻意耳定律演示儀多媒體協(xié)助設(shè)備視頻課件教學(xué)過程：一、引入：播放打氣影音小品片段。（請同學(xué)們留意視察）（或打氣球）師：自行車為什么會爆胎？生：打氣過多——氣體壓強過大師：也就是說這個實例與氣體有關(guān)，同學(xué)們還能舉出其他與氣體有關(guān)的例子嗎？（夏天車胎不能打氣太足）氫氣球、熱氣球的利用等等。師：通過上面的例子我們可以看出氣體與我們有著親密地聯(lián)系，因此我們有必要對氣體進行深化的探討。板書：第八章氣體師：我們在探討任何事物時，都要用到描述這一事物的物理量。描述氣體須要哪些物理量呢？生：氣體的質(zhì)量、體積、溫度、壓強、密度等師：我們探討問題往往是從簡潔到困難，中學(xué)階段我們只探討肯定質(zhì)量的氣體的體積、溫度與壓強之間的關(guān)系，至于質(zhì)量我們以后再探討，而密度可通過體積與質(zhì)量的關(guān)系探討。我們把溫度、體積壓強這三個量叫做（板書：m肯定）板書：氣體的狀態(tài)參量：體積、溫度、壓強師：我們來看一個實例，同學(xué)們看我這兒有一個乒乓球不當(dāng)心弄癟了，但還沒有裂痕，我們可以用什么方法使其復(fù)原原狀？（可據(jù)學(xué)生反映敏捷處理）生：放進熱水里師：請同學(xué)們思索一下，乒乓球為什么能鼓起來？這一過程中氣體的狀態(tài)參量發(fā)生了什么變更？（學(xué)生思索后回答）師：同學(xué)們說的很好，溫度上升時壓強增大、體積膨脹使乒乓球復(fù)原原狀。通過這個實例我們看到氣體的三個狀態(tài)參量間存在肯定的變更關(guān)系，這一章我們主要探討描述氣體的三個狀態(tài)參量間的變更關(guān)系。我們看到，上面的實例中一個量變更時可能會引起其他量的變更，即三個量可能同時變，這給探討帶來困難，這種狀況下我們可以實行什么方法進行探討呢？（可據(jù)狀況提示：假如是兩個量就好了）生：限制變量法師：詳細(xì)到描述氣體的三個狀態(tài)參量應(yīng)怎樣限制變量？（學(xué)生思索后回答）（學(xué)生溝通——假如只有兩個量就好了）師：今日我們首先探討肯定質(zhì)量的氣體溫度不變時，另外兩個量，即壓強與體積的關(guān)系。板書：第一節(jié)氣體的等溫變更等溫變更：（先讓學(xué)生總結(jié)）肯定質(zhì)量的氣體，溫度不變時，壓強與體積的變更關(guān)系問：肯定質(zhì)量的氣體，溫度不變時，壓強與體積的變更遵循怎樣的規(guī)律呢？一、定性關(guān)系：師：每一組看到手中的注射器，將活塞適當(dāng)?shù)睦鲆恍侄伦∽⑸淦餍兜翎橆^的一端，封住肯定質(zhì)量的氣體，用力推活塞，體會一下推力的變更狀況。（學(xué)生回答）——總結(jié)壓強與體積的關(guān)系生：推力漸漸增大師：為什么？生：內(nèi)部氣體壓強增大師：為什么？生：氣體的體積縮小，壓強增大。反之，往外拉活塞時，氣體的體積增大，壓強減小。師：很好。由此我們得到肯定質(zhì)量的氣體，溫度不變時：體積所小時，壓強增大；體積增大V——PV——PV——P時，壓強減小。板書：一、定性關(guān)系V——P這只是體積與壓強之間的定性關(guān)系，并沒有告知我們壓強與體積之間的變更大小關(guān)系。而我們并不僅僅滿意于定性的描述，而應(yīng)當(dāng)找出它們之間的定量關(guān)系。請同學(xué)們依據(jù)壓強與體積之間的定性關(guān)系大膽的猜想一下壓強與體積之間可能存在怎樣的定量關(guān)系。二、定量關(guān)系：（板書）1、猜想：肯定質(zhì)量的氣體，溫度不變時壓強與體積成反比，或與體積的平方、三次方、平方根、三次方根等成反比師：要找尋壓強與體積間原委存在怎樣的定量關(guān)系，我們往往通過什么方法解決？2、試驗探究：（板書）（1）目的：（板書）探究肯定質(zhì)量的氣體溫度不變時壓強與體積的定量關(guān)系。即詳細(xì)的測出壓強與體積，但我們留意到，我們手頭的注射器只能讀出體積而不能測量壓強，為此我們對器材進行了改進。我們看到鐵架臺上的儀器，這一套器材上面氣壓表，可干脆讀出內(nèi)部氣體壓強的大小。（2）條件：（板書）eq\o\ac(○,1)氣體質(zhì)量肯定；eq\o\ac(○,2)溫度不變師：如何滿意以上條件？（以問題的形式給出）①將活塞拉出一段并用橡皮塞密封好密封好。（玻璃管內(nèi)的氣體質(zhì)量肯定，這就是我們的探討對象——也就是所說的“系統(tǒng)”）eq\o\ac(○,2)被封氣體的溫度與室溫近似相等，試驗時手不要接觸玻璃器壁（手握管壁，問是否合適）eq\o\ac(○,3)明確探討對象：被封在玻璃管內(nèi)的氣體。它的體積如何表示？（一共4個單位體積，試驗中應(yīng)封入適量的氣體，不要太多或太少），壓強如何表示？（由氣壓表讀出）eq\o\ac(○,4)如何變更被封氣體的體積、壓強？（上提或下壓活塞，讀出體積V與對應(yīng)的壓強P）下面同學(xué)們起先做試驗，完成試驗表格：記錄、處理數(shù)據(jù)、得出結(jié)論：（在下面轉(zhuǎn)的過程中可提示學(xué)生數(shù)據(jù)處理方法）（3）、收集數(shù)據(jù)壓強P（×105Pa）體積V（單位體積）（3）數(shù)據(jù)處理：（板書）師：試驗中得到的數(shù)據(jù)我們通常實行什么方法進行處理？生：eq\o\ac(○,1)通過計算找尋規(guī)律（尤其是數(shù)據(jù)較少時）eq\o\ac(○,2)通過做圖象找尋規(guī)律（要用多組數(shù)據(jù)）師：基于我們的猜想，同學(xué)們先從最簡潔的入手計算一下壓強P與體積V之間可能存在什么關(guān)系。生：（計算后回答）在誤差允許的范圍內(nèi)P與V的乘積近似相等，既：P與V成反比師：我們不妨做出P——V圖象看一下（可據(jù)學(xué)生狀況敏捷處理）：用縱軸表示壓強、橫軸表示體積——將數(shù)據(jù)輸入計算機，畫出P——V圖象，此處一個狀態(tài)對應(yīng)一個點。我們將氣體各個狀態(tài)的點擬和平滑曲線。師：我們看到P——V圖象仿佛是雙曲線，但我們不能確定，假如真是雙曲線，我們怎樣做才能找到P與V之間的定量關(guān)系關(guān)系呢？（提示：假如真是雙曲線說明壓強與體積成反比，則壓強與體積的倒數(shù)成正比，故P——圖象應(yīng)為過原點的直線，）生：做P——圖象。三、結(jié)論——玻意耳定律：（先讓學(xué)生溝通完善結(jié)論）肯定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的狀況下，壓強P與體積V成反比。即：。這個結(jié)論是我們通過今日有限的幾組試驗得到的，而僅通過這樣有限的幾組試驗就說某個結(jié)論是否正確是不合適的，我們應(yīng)當(dāng)做大量的試驗進行驗證，并看一下我們的結(jié)論是否與事實相符，才能說名結(jié)論的正確與否。這一規(guī)律分別由英國的科學(xué)家玻意耳和法國的科學(xué)家馬略特單獨發(fā)覺。但玻意耳比馬略特早發(fā)覺十多年，并經(jīng)受主了事實的考驗。為了紀(jì)念宏大的科學(xué)家玻意耳，我們把這一規(guī)律叫做玻意耳定律。1、文字表述：肯定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的狀況下，壓強P與體積V成反比。即：PV02、表達式：PV＝常量或P1V1＝P2V2（P1、V1和P2、V2分別表示氣體兩個不同狀態(tài)下的壓強和體積）（PV03、圖象表述：前面我們做出了P——V圖象，它同樣可以描述肯定質(zhì)量的氣體溫度不變時壓強P與體積V的關(guān)系。我們留意到氣體的每一個狀態(tài)都對應(yīng)圖象上的一個點，反過來圖象上的每一個點都對應(yīng)氣體的一個狀態(tài)，但各個狀態(tài)下氣體的溫度相同——PV0t1t2t1t2>PV012P1V1V2PV0t1t2t1t2>PV012P1V1V2P2我們對探究過程進行一下小結(jié)：我們通過試驗探究得到了一個結(jié)論，也就是玻意耳定律（邊說邊投影）下面我們看一下今日我們探究問題走過的路程：（據(jù)板書箭頭）限制變量視察分析定性關(guān)系試驗探究得出結(jié)論反復(fù)驗證反復(fù)驗證得出定律限制變量視察分析定性關(guān)系試驗探究得出結(jié)論反復(fù)驗證反復(fù)驗證得出定律探究思路：下面我們看一下玻意耳定律的詳細(xì)應(yīng)用：例1：一容器容積是10L里面裝有壓強為2×106Pa的氣體，保持溫度不變，將該容器內(nèi)的氣體全部到入另一容器，其壓強變?yōu)?.0×105Pa,問這個容器的容積是多少？析：以容器內(nèi)的氣體為探討對象，由題意可知氣體的質(zhì)量不變、溫度不變。因此遵從玻意耳定律。解：以容器內(nèi)的氣體為探討對象：初態(tài)：P1=2×106PaV1=10L末態(tài)：P2＝1.0×105PaV2=?由玻意耳定律得：P1V1＝P2V2代入數(shù)據(jù)解得：V2＝200L總結(jié)運用玻意耳定律的解題步驟：（1）明確探討對象是哪部分氣體；（2）看所探討的氣體溫度是否變更，即是否遵循玻意耳定律；（3）找出所探討氣體的初末態(tài)（4）找出初態(tài)壓強P1、體積V1，末態(tài)壓強P2、體積V2；（5）依據(jù)玻意耳定律列方程，并代入數(shù)據(jù)求解。例題2：一個足球的容積是2.5L。用打氣筒給這個足球打氣，每打一次都把體積為0.125L、壓強與大氣壓相同的氣體打進球內(nèi)。假如在打氣前足球就已經(jīng)是球形并且里面的壓強與大氣壓相同，打了20次后，足球內(nèi)部空氣的壓強是大氣壓的多少倍？解：以全部的氣體為探