高中物理2 气体的等容变化和等压变化教学设计
展开8.2、气体的等容变化和等压变化
一、教学目标
1．物理知识要求：
（1）知道什么是气体的等容变化过程；
（2）掌握查理定律的内容、数学表达式；理解p-t图象的物理意义；
（3）知道查理定律的适用条件；
（4）会用分子动理论解释查理定律。
2．通过演示实验，培养学生的观察能力、分析能力和实验研究能力。
3．培养学生运用数学方法解决物理问题的能力——由图象总结出查理定律。
二、重点、难点分析
1．查理定律的内容、数学表达式、图象及适用条件是重点。
2．气体压强和摄氏温度不成正比，压强增量和摄氏温度成正比；气体原来的压强、气体在零摄氏度的压强，这些内容易混淆。
三、教具
1．引入新课的演示实验
带有橡皮塞的滴液瓶、加热装置。
2．演示一定质量的气体保持体积不变时，压强与温度的关系
查理定律演示器、水银气压计、搅棒、食盐和适量碎冰、温度计、保温套、容器。
四、主要教学过程
（一）引入新课
我们先来看一个演示实验：
滴液瓶中装有干燥的空气，用涂有少量润滑油的橡皮塞盖住瓶口，把瓶子放入热水中，会看到塞子飞出；把瓶子放在冰水混合物中，拔掉塞子时会比平时费力。
这个实验告诉我们：一定质量的气体，保持体积不变，当温度升高时，气体的压强增大；当温度降低时，气体的压强减小。
请学生举一些生活中的实例。
下面我们进一步研究一定质量的气体保持体积不变，气体的压强随温度变化的规律。
（二）教学过程设计
1．气体的等容变化
结合演示实验的分析，引导学生得出：
气体在体积不变的情况下所发生的状态变化叫做等体积变化，也叫做等容变化。
2．一定质量的气体在等容变化过程中，压强随温度变化的实验研究
（1）实验装置——查理定律演示器
请学生观察实物。
请学生结合实物演示，弄明白如下问题：
①研究对象在哪儿？
② 当A管向上运动时，B管中的水银面怎样变化？
③ 当A管向下运动时，B管中的水银面怎样变化？
④怎样保证瓶中气体的体积不变？
⑤瓶中气体的压强怎样表示？（当B管中水银面比A管中水银面低时；当B管中水银面比A管中水银面高时）
（2）用气压计测量大气压强
p0= mmHg
（注意水银气压计的读数方法。）
请两位学生读出当时的大气压强值。
（3）实验条件：一定质量的气体、一定的气体体积
请学生讨论：怎样保证实验条件？
① 烧瓶用胶塞塞好，与水银压强计B管连接处密封好。
② 使水银压强计的A管水银面与B管水银面一样高，并将B管水银面的位置记下来。（室温）
（4）实验过程
① 将烧瓶置于食盐加碎冰溶化的混合物中，烧瓶要完全没入。（请学生估测发生的现象）
现象：烧瓶中气体体积减小，B管中水银面上升，A管中水银面下降。气体压强减小。
措施：请学生讨论此时怎样移动A管才能使B管中水银面恢复到初始的标记位置。
记下此时A、B管中水银面的高度差。
② 将烧瓶完全置于冰水混合物中。（请学生估测发生的现象）
现象：烧瓶中气体体积仍小于室温时的标记体积，B管中水银面仍高于A管中水银面，但A、B两管中水银面高度差减少。
措施：仍请学生回答此时怎样移动A管才能使B管中水银面恢复到初始的标记位置。
记下此时A、B管中水银面的高度差。
③ 将烧瓶完全置于30 ℃的温水中。（请学生估测发生的现象）
现象：B管中水银面低于标记位置，A管中水银面高于标记位置。
措施：请学生讨论应怎样移动A管，才能使B管中的水银面恢复到初始标记位置。
记下此时A、B管中水银面的高度差。
④ 将烧瓶再分别完全置于45℃的温水中，60℃、75℃的热水中，重复上述过程。
（5）实验数据表格
实验次数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
气体温度(℃) | －20 | 0 | 30 | 45 | 60 | 75 |
气体压强mmHg |
|
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|
|
|
p0= mmHg 室温 ℃
请学生计算：
（1）以0℃气体压强为参照，气体温度每升高1℃，增加的压强值是0℃时气体压强值的多少分之一。
（2）以0℃气体压强为参照，气体温度每降低1℃，减少的压强值是0℃时气体压强值的多少分之一。
（6）图象（以实际实验数据为准，此处仅为示意图）
由此图象，可写出如下方程：
p=p0+kt
其中k为斜率
精确的实验指出t外推=-273℃
3．实验结论——查理定律
1787年法国科学家查理通过实验研究，发现所有气体都遵从定律查理。
适用条件：
①温度不太低；②压强不太大。
微观解释：请学生自学课本。
4．查理定律的应用
例1 一定质量的气体，保持体积不变，温度从1℃升高到5℃，压强的增量为 2.0×103 Pa，则 [ ]
A．它从5℃升高到10℃，压强增量为2.0×103Pa
B．它从15℃升高到20℃，压强增量为2.0×103Pa
C．它在0℃时，压强约为1.4×105Pa
答案：C。（解题过程略）
例2 密闭容器内装有一定质量的气体，当温度升高5℃时，气体
答案：227℃（解题过程略）
（三）课堂小结
1．一定质量的气体，在体积保持不变的情况下，温度每升高（或降
2．查理定律可以用 p-t 图线来表示。
3．查理定律是个实验定律。不论什么气体，只要符合压强不太大（和大气压比较）、温度不太低（和室温比较）的条件，都近似地符合这个定律。
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