物理选择性必修 第三册第二章 气体、固体和液体2 气体的等温变化教案

导入新课

思考：用什么方法可以使凹进去的兵乓球恢复原状？

打足气的车胎在烈日下暴晒，常常会爆胎，为什么？

车胎内的气体因温度T升高而压强P增大，体积V膨胀。

知识回顾：气体的状态参量

1、温度：热力学温度T ：开尔文

     T =  t ＋ 273 K

2、体积：体积 V 单位：有L、mL等

3、压强：压强 p   单位：Pa（帕斯卡）

车胎内的气体因温度T升高而压强P增大，体积V膨胀。

回顾旧知识：气体，温度，体积，压强

用生活现象引入课题，激发学习兴趣，增加学生对本节课内容的亲近感，激发探究欲望，体验物理学科与生活紧密联系。

讲授新课

思考：一定质量的气体，它的温度、体积和压强三个量之间变化是相互对应的.我们如何确定三个量之间的关系呢？

在物理学中，当需要研究三个物理量之间的关系时，往往采用“保持一个量不变，研究其它两个量之间的关系，然后综合起来得出所要研究的几个量之间的关系”. 。

一、探究气体等温变化的规律

1.等温变化：气体在温度不变的状态下，发生的变化.

2.在等温变化中，气体的压强与体积可能存在着什么关系？（定性关系：观看演示实验）

（一）提出问题、引导猜想

结论：V减小，p增大

（二）分组实验、验证猜想

1.实验装置介绍：注射器、气压传感器、平板电脑、数据线。

2.注射器的使用注意事项：

（1）连接传感器之前，抽入20mL的气体；

（2）实验时不要用手去摸气体部分；

（3）推拉要缓慢；

（4）读数时眼睛要平视，用左边这条黑线读数。

3.实验仪器使用说明：

（1）将电脑、压强传感器、注射器进行连接；

（2）打开“WCY专用软件”中的 “气体压强与体积的关系”。

（3）点击“开始记录”，抽入20mL的气体，压到10点击点采数据，拉回15点击点采数据，然后20、25、30、35、40分别点采数据

（4）点击 “p-V绘图”，点击“曲线拟合”。

（三）实验数据的处理

p-V图象

思考：该图象是否可以说明p与V成反比？

如何确定p与V的关系呢？

p-1/V图象

（四）得出结论

结论：在温度不变时，压强p和体积V成反比。

二、玻意耳定律

1、文字表述：一定质量某种气体，在温度不变的情况下，压强p与体积V成反比. 

2、公式表述：pV=C(常数 ) 或p1V1=p2V2

3、适用范围：温度不太低，压强不太大

三、气体等温变化的P-V图像

1.等温线：一定质量的理想气体的P-V图像的形状为双曲线的一支，

它描述的是温度不变时的p ­V关系，称为等温线。

特点：

（1）每条等温线上气体各状态温度相同；

（2）温度越高等温线离坐标轴或原点越远.

思考1：有两条等温线，你能判断哪条等温线表示的是温度比较高时的情形吗?是根据什么理由做出判断的?

思考2：t1和t2哪个表示的温度高？

特点：斜率越大温度越高。

课堂练习1、一定质量气体的体积是20L时，压强为1×105Pa。当气体的体积减小到16L时，压强为多大？设气体的温度保持不变。

解析： p1V1=p2V2

答案：1.25×10 5Pa

课堂练习2、如图，一上端开口,下端封闭的细长玻璃管，下部有长l1=66 cm 的水银柱，中间封有长l2=6.6 cm的空气柱，上部有长l3=44 cm的水银柱，此时水银面恰好与管口平齐.已知大气压强为p0=76 cmHg.如果使玻璃管绕底端在竖直平面内缓慢地转动一周，求在开口向下和转回到原来位置时管中空气柱的长度.封入的气体可视为理想气体，在转动过程中没有发生漏气.

解析：玻璃管开口向上时：p1=p0+ρgl3

玻璃管开口向下时：则p2=ρgl1，p0=p2+ρgx

从开始转动一周后，则p3=p0+ρgx

由玻意耳定律有p1l2S=p2hS     p1l2S=p3h′S

解得： h=12 cm   h′=9.2 cm

四、用气体定律解题的步骤

1．确定研究对象．被封闭的气体(满足质量不变的条件)；

2．用一定的数字或表达式写出气体状态的初始条件(p1，V1，T1，p2，V2，T2)；

3．根据气体状态变化过程的特点，列出相应的气体公式(本节课中就是玻意耳定律公式)；

4．将各初始条件代入气体公式中，求解未知量；

5．对结果的物理意义进行讨论．

拓展提高1、如图所示，是一定质量的某种气体状态变化的p-V图象，气体由状态A变化到状态B的过程中，气体分子平均速率的变化情况是(     )

A.一直保持不变

B.一直增大

C.先减小后增大

D.先增大后减小

解析：分子平均速率由温度决定，在图中画出等温线可知：pV先增大后减小，则T先增大后减小，

答案：C

拓展提高2、某个容器的容积是10L，所装气体的压强是20×105Pa。如果温度保持不变，把容器的开关打开以后，容器里剩下的气体是原来的百分之几？设大气压是1.0×105Pa.

解析：初态  p1=20×105Pa  V1=10L   T1=T

末态  p2=1.0×105Pa  V2=？L      T2=T

由玻意耳定律  p1V1=p2V2得  V2=200L

剩下的气体为原来的5%

点评：就容器而言，里面气体质量变了，似乎是变质量问题了，但若视容器中气体出而不走，就又是质量不变了.

3.如图所示为一定质量的气体在不同温度下的两条P-1/V图线.由图可知(       )

A.一定质量的气体在发生等温变化时，其压强与体积成正比

B.一定质量的气体在发生等温变化时，其           图线的延长线是经过坐标原点的

C.T1＞T2

D.T1＜T2

解析：温度越高,其等温线离原点越远.

答案：BD

控制变量的方法

体验后得出定性关系：一定质量的气体，在温度不变的情况下，体积减小，压强增大；体积增大，压强减小。

猜想： p、V成反比

学生利用电脑三人为一组，进行合作实验。

学生利用电脑处理实验所得的数据。

得出:

p-V关系图象，形状似双曲线的一支。

学生得出:

p-1/V关系图象是一条几乎通过原点的直线。

完成思考题。

完成课堂练习。

完成课堂练习。

整理解题步骤，明确解题思路。

完成本节课拓展提高。

通过亲身体验，深刻体会气体压强与体积定性关系，进而激发对定量关系的探究欲望。

练习使用先进仪器进行实验探究规律，体会科学探究过程，培养学生相互协作的精神。

培养学生交流的意愿和能力。通过对实验数据的分析与评估，培养学生严谨的科学态度与实事求是的精神。

培养学生化曲为直的方法和知识迁移的能力。

让学生意识到玻意耳定律使用的局限性。

通过等温线更好的理解玻意耳定律的内容。

锻炼解决实际问题的能力。

整理解题步骤，明确解题思路。

巩固本节课所学知识

课堂小结

  一、玻意耳定律

1、内容:一定质量某种气体，在温度不变的情况下，压强P与体积V 成反比。 

2、公式： PV=C(常数)    或p1V1=p2V2

3、条件: 一定质量气体且温度不变

4、适用范围：温度不太低，压强不太大

二、等温变化图象

1、特点:

(1)等温线是双曲线的一支

(2)温度越高,其等温线离原点越远

2、图象意义:

(1)物理意义:反映压强随体积的变化关系

(2)图像上每点的意义: 每一组数据---反映某一状态

学生总结本节课学习的内容。

课堂小结由学生完成，能帮助学生形成知识框架，更好的理解和应用知识。

板书

  一、玻意耳定律

公式：  PV=C(常数)    或p1V1=p2V2

条件: 一定质量气体且温度不变

二、等温变化图象

1、特点:

(1)等温线是双曲线的一支

(2)温度越高,其等温线离原点越远

2、图象意义:

 每一组数据---反映某一状态

梳理知识结构。

展示本节课知识框架，帮助学生记忆。