教案---气体的等温变化.doc

(完整word)教案 气体的等温变化
课题：气体的等温变化 课型:新授课
目标：
（一）知识与技能:
1、理解玻意耳定律的内容、表达式及P——V图象.
2、能运用玻意耳定律分析和求解一定质量的气体在等温变化过程中压强和体积的关系问题。
（二)过程与方法:
1、能运用实验得到一定质量的气体等温变化过程中压强和体积的关系，在此基础上理解P—-V图像上等温变化的图线及其物理意义。
2、理解控制变量法在物理学研究中的重要意义。
（三）情感、态度与价值观：
1、培养运用图像这种数学语言表达物理规律的能力。
2、领悟物理探索的基本思路,培养科学的价值观。
重点：能个灵活运用玻意耳定律解决问题。
难点:玻意耳定律的得出过程及对P——V图像物理意义的理解.
关键：通过实验充分展示玻意耳定律的得出过程，从而对定律内容及P——V图像加深理解。
教法：实验探究法
教具：玻意耳定律演示仪
教学过程：
一、引入：播放打气影音小品片段。（请同学们注意观察）（或打气球）
师：自行车为什么会爆胎？
生：打气过多——气体压强过大
师：也就是说这个实例与气体有关，同学们还能举出其他与气体有关的例子吗？（夏天车胎不能打气太足）氢气球、热气球的利用等等。
师:通过上面的例子我们可以看出气体与我们有着密切地联系,因此我们有必要对气体进行深入的研究.
板书：第八章 气体
师：我们在研究任何事物时,都要用到描述这一事物的物理量。描述气体需要哪些物理量呢？
生：气体的质量、体积、温度、压强、密度等
师:我们研究问题往往是从简单到复杂,高中阶段我们只研究一定质量的气体的体积、温度与压强之间的关系,至于质量我们以后再研究，而密度可通过体积与质量的关系研究。我们把温度、体积压强这三个量叫做(板书：m一定）
板书：气体的状态参量：体积、温度、压强
师：我们来看一个实例，同学们看我这儿有一个乒乓球不小心弄瘪了，但还没有裂痕，我们可以用什么方法使其恢复原状？（可据学生反映灵活处理)
生：放进热水里
师:请同学们思考一下,乒乓球为什么能鼓起来?这一过程中气体的状态参量发生了什么变化？(学生思考后回答)
师:同学们说的很好，温度升高时压强增大、体积膨胀使乒乓球恢复原状。通过这个实例我们看到气体的三个状态参量间存在一定的变化关系，这一章我们主要研究描述气体的三个状态参量间的变化关系。我们看到，上面的实例中一个量变化时可能会引起其他量的变化，即三个量可能同时变，这给研究带来困难，这种情况下我们可以采取什么方法进行研究呢？（可据情况提示：如果是两个量就好了）
生：控制变量法
师：具体到描述气体的三个状态参量应怎样控制变量?（学生思考后回答）（学生交流——如果只有两个量就好了）
师：今天我们首先研究一定质量的气体温度不变时，另外两个量，即压强与体积的关系.
板书：第一节 气体的等温变化
等温变化：（先让学生总结）一定质量的气体，温度不变时，压强与体积的变化关系
问:一定质量的气体，温度不变时，压强与体积的变化遵循怎样的规律呢？
一、定性关系：
师：每一组看到手中的注射器,将活塞适当的拉出一些,手堵住注射器卸掉针头的一端,封住一定质量的气体，用力推活塞，体会一下推力的变化情况.（学生回答）——总结压强与体积的关系
生：推力逐渐增大
师：为什么？
生：内部气体压强增大
师：为什么？
生：气体的体积缩小，压强增大。
反之，往外拉活塞时，气体的体积增大，压强减小。
师：很好。由此我们得到一定质量的气体,温度不变时：体积所小时,压强增大；体积增大
V ——P

V -—P
时，压强减小。板书：一、定性关系

这只是体积与压强之间的定性关系，并没有告诉我们压强与体积之间的变化大小关系.而我们并不仅仅满足于定性的描述，而应当找出它们之间的定量关系。
请同学们根据压强与体积之间的定性关系大胆的猜想一下压强与体积之间可能存在怎样的定量关系.
二、定量关系:（板书）
1、猜想:一定质量的气体,温度不变时压强与体积成反比,或与体积的平方、三次方、平方根、三次方根等成反比
师：要寻找压强与体积间究竟存在怎样的定量关系,我们往往通过什么方法解决？
2、实验探究：（板书）
（1）目的：(板书）探究一定质量的气体温度不变时压强与体积的定量关系.
即具体的测出压强与体积,但我们注意到，我们手头的注射器只能读出体积而不能测量压强，为此我们对器材进行了改进。我们看到铁架台上的仪器，这一套器材上面气压表，可直接读出内部气体压强的大小.
（2）条件:(板书）气体质量一定；温度不变
师：如何满足以上条件？（以问题的形式给出)
①将活塞拉出一段并用橡皮塞密封好密封好。（玻璃管内的气体质量一定,这就是我们的研究对象——也就是所说的“系统"）
被封气体的温度与室温近似相等，实验时手不要接触玻璃器壁（手握管壁，问是否合适)
明确研究对象：被封在玻璃管内的气体。它的体积如何表示?（一共4个单位体积,实验中应封入适量的气体，不要太多或太少），压强如何表示？（由气压表读出)
如何改变被封气体的体积、压强？（上提或下压活塞，读出体积V与对应的压强P）
下面同学们开始做试验，完成实验表格：记录、处理数据、得出结论：（在下面转的过程中可提示学生数据处理方法）
（3)、收集数据
压强P
(×105Pa)

体积V
(单位体积）

（3)数据处理:（板书）
师：实验中得到的数据我们通常采取什么方法进行处理？
生：通过计算寻找规律(尤其是数据较少时）通过做图象寻找规律(要用多组数据)
师：基于我们的猜想，同学们先从最简单的入手计算一下压强P与体积V之间可能存在什么关系。
生:（计算后回答）在误差允许的范围内P与V的乘积近似相等，既：P与V成反比
师：我们不妨做出P-—V图象看一下（可据学生情况灵活处理）：用纵轴表示压强、横轴表示体积——将数据输入计算机，画出P——V图象，此处一个状态对应一个点。我们将气体各个状态的点拟和平滑曲线。
师： 我们看到P——V图象仿佛是双曲线，但我们不能确定，如果真是双曲线，我们怎样做才能找到P与V之间的定量关系关系呢?（提示：如果真是双曲线说明压强与体积成反比，则压强与体积的倒数成正比，故P--图象应为过原点的直线，）
生：做P——图象。
四、结论-—玻意耳定律：（先让学生交流完善结论）
一定质量的某种气体,在温度不变的情况下，压强P与体积V成反比.即:.
这个结论是我们通过今天有限的几组实验得到的，而仅通过这样有限的几组实验就说某个结论是否正确是不合适的，我们应当做大量的实验进行验证，并看一下我们的结论是否与事实相符，才能说名结论的正确与否。这一规律分别由英国的科学家玻意耳和法国的科学家马略特单独发现。但玻意耳比马略特早发现十多年，并经受主了事实的考验。为了纪念伟大的科学家玻意耳，我们把这一规律叫做玻意耳定律。
1、文字表述：一定质量的某种气体,在温度不变的情况下，压强P与体积V成反比。即:
P
V
0
2、表达式：PV＝常量 或 P1V1＝P2V2（P1、V1和P2、V2分别表示气体两个不同状态下的压强和体积）（此处板书结论）
3、图象表述：前面我们做出了P——V图象,它同样可以描述一定质量的气体温度不变时压强P与体积V的关系。我们注意到气体的每一个状态都对应图象上的一个点，反过来图象上的每一个点都对应气体的一个状态,但各个状态下气体的温度相同—-
P
V
0
t1
t2
t1
t2
>
P
V
0
1
2
P1
V1
V2
P2
4、等温线:我们把p-V图象叫做等温线.曲线上的某一点表示气体处于某一状态，这一点的坐标(P，V)表示该状态的状态参量．例如图中状态1的状态参量为P1和V1、，状态2的状态参量为P2和V2 （图象表示变化过程）

我们对探究过程进行一下小结:我们通过实验探究得到了一个结论,也就是玻意耳定律(边说边投影)
下面我们看一下今天我们探究问题走过的路程：(据板书箭头）
控制变量
观察分析
定性关系
实验探究
得出结论
反复验证反复验证
得出定律

探究思路:

下面我们看一下玻意耳定律的具体应用：
例1：一容器容积是10L里面装有压强为2×106Pa的气体，保持温度不变，将该容器内的气体全部到入另一容器，其压强变为1。0×105Pa,问这个容器的容积是多少？
析：以容器内的气体为研究对象,由题意可知气体的质量不变、温度不变。因此遵从玻意耳定律。
解：以容器内的气体为研究对象：
初态：P1=2×106Pa V1=10L
末态：P2＝1。0×105Pa V2=？
由玻意耳定律得：P1 V1＝P2 V2
代入数据解得：V2＝200L
总结运用玻意耳定律的解题步骤:(1）明确研究对象是哪部分气体;（2）看所研究的气体温度是否变化，即是否遵循玻意耳定律;(3）找出所研究气体的初末态（4）找出初态压强P1、体积V1,末态压强P2、体积 V2;(5）根据玻意耳定律列方程，并代入数据求解.
例题2：一个足球的容积是2.5L。用打气筒给这个足球打气，每打一次都把体积为0。125L、压强与大气压相同的气体打进球内。如果在打气前足球就已经是球形并且里面的压强与大气压相同，打了20次后，足球内部空气的压强是大气压的多少倍？
解：以所有的气体为研究对象：
初态：P1＝P0 V1=(2。5+0.125×20）L＝5L
末态：P2＝nP0 V2=2.5L
由玻意耳定律得：P1V1=P2V2
代入数据解得：n＝2
解题方法：确定研究对象，确定初末状态参量,根据规律列方程。
三、课堂小结
请同学们谈一下本节课的收获！
这是一种物理研究的基本方法，希望同学们能够领会。
课下作业：阅读关于玻意耳和马略特的有关材料,写出你的心得体会.