教學(xué)設(shè)計(jì)完整版：理想氣體狀態(tài)方程

理想氣體狀態(tài)方程教學(xué)設(shè)計(jì)一、教材分析理想氣體是為了研究問題的方便而提出的物理模型，實(shí)際氣體的一種近似，理想模型的方法突出矛盾的主要方面，忽略次要方面，是物理學(xué)中一種常用的方法。對(duì)于理想氣體狀態(tài)方程通過“思考與討論”，引導(dǎo)學(xué)生從不同的角度推到方程。二、教學(xué)目標(biāo)(一)知識(shí)與技能1．理解“理想氣體”的概念。2．掌握運(yùn)用實(shí)驗(yàn)定律推導(dǎo)理想氣體狀態(tài)方程的過程，知道普適氣體常量表示什么，熟記理想氣體狀態(tài)方程的數(shù)學(xué)表達(dá)式，并能正確運(yùn)用理想氣體狀態(tài)方程解答有關(guān)簡(jiǎn)單問題。(二)過程與方法通過推導(dǎo)理想氣體狀態(tài)方程的過程，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)密的邏輯思維能力。(三)情感態(tài)度價(jià)值觀通過建立模型突出矛盾的主要方面，忽略次要方面，體會(huì)物理的研究方法。三、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)1．理想氣體的狀態(tài)方程是本節(jié)課的重點(diǎn)。2．對(duì)“理想氣體”這一概念的理解是本節(jié)課的一個(gè)難點(diǎn)四、學(xué)情分析對(duì)“理想氣體”這一概念的理解，因?yàn)檫@一概念對(duì)中學(xué)生來講十分抽象，而且在本節(jié)只能從宏觀現(xiàn)象對(duì)“理想氣體”給出初步概念定義，只有到后兩節(jié)從微觀的氣體分子動(dòng)理論方面才能對(duì)“理想氣體”給予進(jìn)一步的論述。另外在推導(dǎo)氣體狀態(tài)方程的過程中用狀態(tài)參量來表示氣體狀態(tài)的變化也很抽象，學(xué)生理解上也有一定難度。五、教學(xué)方法討論、談話、練習(xí)、多媒體課件輔助六、課前準(zhǔn)備1．學(xué)生的學(xué)習(xí)準(zhǔn)備：預(yù)習(xí)理想氣體狀態(tài)方程2．教師的教學(xué)準(zhǔn)備：多媒體課件制作，課前預(yù)習(xí)學(xué)案。七、課時(shí)安排：1課時(shí)八、教學(xué)過程(一)預(yù)習(xí)檢查、總結(jié)疑惑檢查落實(shí)了學(xué)生的預(yù)習(xí)情況并了解了學(xué)生的疑惑，使教學(xué)具有了針對(duì)性。(二)情景導(dǎo)入、展示目標(biāo)。玻意耳定律是一定質(zhì)量的氣體在溫度不變時(shí)，壓強(qiáng)與體積變化所遵循的規(guī)律，而查理定律是一定質(zhì)量的氣體在體積不變時(shí)，壓強(qiáng)與溫度變化時(shí)所遵循的規(guī)律，即這兩個(gè)定律都是一定質(zhì)量的氣體的體積、壓強(qiáng)、溫度三個(gè)狀態(tài)參量中都有一個(gè)參量不變，而另外兩個(gè)參量變化所遵循的規(guī)律，若三個(gè)狀態(tài)參量都發(fā)生變化時(shí)，應(yīng)遵循什么樣的規(guī)律呢？(三)合作探究、精講點(diǎn)撥理想氣體的概念設(shè)問：玻意耳定律和查理定律是如何得出的？即它們是物理理論推導(dǎo)出來的還是由實(shí)驗(yàn)總結(jié)歸納得出來的？答案是：由實(shí)驗(yàn)總結(jié)歸納得出的。這兩個(gè)定律是在什么條件下通過實(shí)驗(yàn)得到的？老師引導(dǎo)學(xué)生知道是在溫度不太低(與常溫比較)和壓強(qiáng)不太大(與大氣壓強(qiáng)相比)的條件得出的。老師講解：在初中我們就學(xué)過使常溫常壓下呈氣態(tài)的物質(zhì)(如氧氣、氫氣等)液化的方法是降低溫度和增大壓強(qiáng)。這就是說，當(dāng)溫度足夠低或壓強(qiáng)足夠大時(shí)，任何氣體都被液化了，當(dāng)然也不遵循反映氣體狀態(tài)變化的玻意耳定律和查理定律了。而且實(shí)驗(yàn)事實(shí)也證明：在較低溫度或較大壓強(qiáng)下，氣體即使未被液化，它們的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也與玻意耳定律或查理定律計(jì)算出的數(shù)據(jù)有較大的誤差。出示表格(1)：P(××105Pa)pV值(××105PaL)H2N2O2空氣11002005001000說明講解：投影片所示是在溫度為0℃，壓強(qiáng)為×105Pa的條件下取1L幾種常見實(shí)際氣體保持溫度不變時(shí)，在不同壓強(qiáng)下用實(shí)驗(yàn)測(cè)出的pV乘積值。從表中可看出在壓強(qiáng)為×105Pa至×107Pa之間時(shí)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與玻意耳定律計(jì)算值，近似相等，當(dāng)壓強(qiáng)為×108Pa時(shí)，玻意耳定律就完全不適用了。這說明實(shí)際氣體只有在一定溫度和一定壓強(qiáng)范圍內(nèi)才能近似地遵循玻意耳定律和查理定律。而且不同的實(shí)際氣體適用的溫度范圍和壓強(qiáng)范圍也是各不相同的。為了研究方便，我們假設(shè)這樣一種氣體，它在任何溫度和任何壓強(qiáng)下都能嚴(yán)格地遵循玻意耳定律和查理定律。我們把這樣的氣體叫做“理想氣體”。(板書“理想氣體”概念意義。)2．推導(dǎo)理想氣體狀態(tài)方程前面已經(jīng)學(xué)過，對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體的狀態(tài)可用三個(gè)狀態(tài)參量p、V、T來描述，且知道這三個(gè)狀態(tài)參量中只有一個(gè)變而另外兩個(gè)參量保持不變的情況是不會(huì)發(fā)生的。換句話說：若其中任意兩個(gè)參量確定之后，第三個(gè)參量一定有唯一確定的值。它們共同表征一定質(zhì)量理想氣體的唯一確定的一個(gè)狀態(tài)。根據(jù)這一思想，我們假定一定質(zhì)量的理想氣體在開始狀態(tài)時(shí)各狀態(tài)參量為(p1，V1，T1)，經(jīng)過某變化過程，到末狀態(tài)時(shí)各狀態(tài)參量變?yōu)?p2，V2，T2)，這中間的變化過程可以是各種各樣的，現(xiàn)假設(shè)有兩種過程：第一種：從(p1，V1，T1)先等溫并使其體積變?yōu)閂2，壓強(qiáng)隨之變?yōu)閜c，此中間狀態(tài)為(pc，V2，T1)再等容并使其溫度變?yōu)門2，則其壓強(qiáng)一定變?yōu)閜2，則末狀態(tài)(p2，V2，T2)。第二種：從(p1；V1，T1)先等容并使其溫度變?yōu)門2，則壓強(qiáng)隨之變?yōu)閜′，此中間狀態(tài)為(p′，V1，T2)，再等溫并使其體積變?yōu)閂2，則壓強(qiáng)也一定變?yōu)閜2，也到末狀態(tài)(p2，V2，T2)。將全班同學(xué)分為兩大組，根據(jù)玻意耳定律和查理定律，分別按兩種過程，自己推導(dǎo)理想氣體狀態(tài)過程。(即要求找出p1、V1、T1與p2、V2、T2間的等量關(guān)系。)3.理想氣體狀態(tài)方程(1)一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)方程它說明：一定質(zhì)量的理想氣體的壓強(qiáng)、體積的乘積與熱力學(xué)溫度的比值是一個(gè)常數(shù)。由此可得出結(jié)論：當(dāng)壓強(qiáng)不變時(shí)，一定質(zhì)量的理想氣體的體積與熱力學(xué)溫度成正比。(2)摩爾氣體常量定義：摩爾氣體常量又稱為普適氣體常量，這個(gè)常量用R表示。R等于1摩爾任何理想氣體的壓力p和體積V的乘積除以絕對(duì)溫度T，取標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)T＝，p＝1大氣壓，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣體體積V0可由實(shí)驗(yàn)得出比較準(zhǔn)確的數(shù)值，為V0＝×10-3米3／mol（m3·mol-1），由此算出R＝J·mol-1·K-1。(3)任意質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)方程—克拉珀龍方程例題一水銀氣壓計(jì)中混進(jìn)了空氣，因而在27℃，外界大氣壓為758毫米汞柱時(shí)，這個(gè)水銀氣壓計(jì)的讀數(shù)為738毫米汞柱，此時(shí)管中水銀面距管頂80毫米，當(dāng)溫度降至-3℃時(shí)，這個(gè)氣壓計(jì)的讀數(shù)為743毫米汞柱，求此時(shí)的實(shí)際大氣壓值為多少毫米汞柱？解：分別寫出兩個(gè)狀態(tài)的狀態(tài)參量：p1=758-738=20mmHgV1=80Smm3(S是管的橫截面積)。T1=273+27=300Kp2=p-743mmHgV2=(738+80)S-743S=75Smm3T2=273+(-3)=270K解得p=mmHg（四）當(dāng)堂檢測(cè)九、板書設(shè)計(jì)理想氣體狀態(tài)方程一、理想氣體二、推導(dǎo)理想氣體狀態(tài)方程三、例題十、教學(xué)反思本課的設(shè)計(jì)采用了課前下發(fā)預(yù)習(xí)學(xué)案，學(xué)生預(yù)習(xí)本節(jié)內(nèi)容，找出自己迷惑的地方。課堂上師生主要解決重點(diǎn)、難點(diǎn)、疑點(diǎn)、考點(diǎn)、探究點(diǎn)以及學(xué)生學(xué)習(xí)過程中易忘、易混點(diǎn)等，最后進(jìn)行當(dāng)堂檢測(cè)，課后進(jìn)行延伸拓展，以達(dá)到提高課堂效率的目的。本節(jié)課時(shí)間4