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(wèn)與技能：1、理解玻意耳定律的內(nèi)容、表達(dá)式及P——V圖象。2、能運(yùn)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(guò)程中壓強(qiáng)和體積的關(guān)系問(wèn)題。（二）過(guò)程與方法：1、能運(yùn)用試驗(yàn)得到肯定質(zhì)量的氣體等溫變更過(guò)程中壓強(qiáng)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(jià)值觀：1、培育運(yùn)用圖像這種數(shù)學(xué)語(yǔ)言表達(dá)物理規(guī)律的實(shí)力。2、領(lǐng)悟物理探究的基本思路，培育科學(xué)的價(jià)值觀。重點(diǎn)：能個(gè)敏捷運(yùn)用玻意耳定律解決問(wèn)題。難點(diǎn)：玻意耳定律的得出過(guò)程及對(duì)P——V圖像物理意義的理解。關(guān)鍵：通過(guò)試驗(yàn)充分展示玻意耳定律的得出過(guò)程，從而對(duì)定律內(nèi)容及P——V圖像加深理解。教法：試驗(yàn)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(guò)程：一、引入：播放打氣影音小品片段。（請(qǐng)同學(xué)們留意視察）（或打氣球）師：自行車(chē)為什么會(huì)爆胎？生：打氣過(guò)多——?dú)怏w壓強(qiáng)過(guò)大師：也就是說(shuō)這個(gè)實(shí)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(chē)胎不能打氣太足）氫氣球、熱氣球的利用等等。師：通過(guò)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(duì)氣體進(jìn)行深化的探討。板書(shū)：第八章氣體師：我們?cè)谔接懭魏问挛飼r(shí)，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(qiáng)、密度等師：我們探討問(wèn)題往往是從簡(jiǎn)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(qiáng)之間的關(guān)系，至于質(zhì)量我們以后再探討，而密度可通過(guò)體積與質(zhì)量的關(guān)系探討。我們把溫度、體積壓強(qiáng)這三個(gè)量叫做（板書(shū)：m肯定）板書(shū)：氣體的狀態(tài)參量：體積、溫度、壓強(qiáng)師：我們來(lái)看一個(gè)實(shí)例，同學(xué)們看我這兒有一個(gè)乒乓球不當(dāng)心弄癟了，但還沒(méi)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(jìn)熱水里師：請(qǐng)同學(xué)們思索一下，乒乓球?yàn)槭裁茨芄钠饋?lái)？這一過(guò)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(shuō)的很好，溫度上升時(shí)壓強(qiáng)增大、體積膨脹使乒乓球復(fù)原原狀。通過(guò)這個(gè)實(shí)例我們看到氣體的三個(gè)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(gè)狀態(tài)參量間的變更關(guān)系。我們看到，上面的實(shí)例中一個(gè)量變更時(shí)可能會(huì)引起其他量的變更，即三個(gè)量可能同時(shí)變，這給探討帶來(lái)困難，這種狀況下我們可以實(shí)行什么方法進(jìn)行探討呢？（可據(jù)狀況提示：假如是兩個(gè)量就好了）生：限制變量法師：詳細(xì)到描述氣體的三個(gè)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(gè)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(shí)，另外兩個(gè)量，即壓強(qiáng)與體積的關(guān)系。板書(shū)：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(shí)，壓強(qiáng)與體積的變更關(guān)系問(wèn)：肯定質(zhì)量的氣體，溫度不變時(shí)，壓強(qiáng)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?，手堵住注射器卸掉針頭的一端，封住肯定質(zhì)量的氣體，用力推活塞，體會(huì)一下推力的變更狀況。（學(xué)生回答）——總結(jié)壓強(qiáng)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(qiáng)增大師：為什么？生：氣體的體積縮小，壓強(qiáng)增大。反之，往外拉活塞時(shí)，氣體的體積增大，壓強(qiáng)減小。師：很好。由此我們得到肯定質(zhì)量的氣體，溫度不變時(shí)：體積所小時(shí)，壓強(qiáng)增大；體積增大V——PV——PV——P時(shí)，壓強(qiáng)減小。板書(shū)：一、定性關(guān)系V——P這只是體積與壓強(qiáng)之間的定性關(guān)系，并沒(méi)有告知我們壓強(qiáng)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(qǐng)同學(xué)們依據(jù)壓強(qiáng)與體積之間的定性關(guān)系大膽的猜想一下壓強(qiáng)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(shū)）1、猜想：肯定質(zhì)量的氣體，溫度不變時(shí)壓強(qiáng)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(qiáng)與體積間原委存在怎樣的定量關(guān)系，我們往往通過(guò)什么方法解決？2、試驗(yàn)探究：（板書(shū)）（1）目的：（板書(shū)）探究肯定質(zhì)量的氣體溫度不變時(shí)壓強(qiáng)與體積的定量關(guān)系。即詳細(xì)的測(cè)出壓強(qiáng)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(cè)量壓強(qiáng)，為此我們對(duì)器材進(jìn)行了改進(jìn)。我們看到鐵架臺(tái)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(qiáng)的大小。（2）條件：（板書(shū)）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(wèn)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(duì)象——也就是所說(shuō)的“系統(tǒng)”）eq\o\ac(○,2)被封氣體的溫度與室溫近似相等，試驗(yàn)時(shí)手不要接觸玻璃器壁（手握管壁，問(wèn)是否合適）eq\o\ac(○,3)明確探討對(duì)象：被封在玻璃管內(nèi)的氣體。它的體積如何表示？（一共4個(gè)單位體積，試驗(yàn)中應(yīng)封入適量的氣體，不要太多或太少），壓強(qiáng)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(qiáng)？（上提或下壓活塞，讀出體積V與對(duì)應(yīng)的壓強(qiáng)P）下面同學(xué)們起先做試驗(yàn)，完成試驗(yàn)表格：記錄、處理數(shù)據(jù)、得出結(jié)論：（在下面轉(zhuǎn)的過(guò)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(qiáng)P（×105Pa）體積V（單位體積）（3）數(shù)據(jù)處理：（板書(shū)）師：試驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)我們通常實(shí)行什么方法進(jìn)行處理？生：eq\o\ac(○,1)通過(guò)計(jì)算找尋規(guī)律（尤其是數(shù)據(jù)較少時(shí)）eq\o\ac(○,2)通過(guò)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(jiǎn)潔的入手計(jì)算一下壓強(qiáng)P與體積V之間可能存在什么關(guān)系。生：（計(jì)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(qiáng)、橫軸表示體積——將數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，畫(huà)出P——V圖象，此處一個(gè)狀態(tài)對(duì)應(yīng)一個(gè)點(diǎn)。我們將氣體各個(gè)狀態(tài)的點(diǎn)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?cè)鯓幼霾拍苷业絇與V之間的定量關(guān)系關(guān)系呢？（提示：假如真是雙曲線說(shuō)明壓強(qiáng)與體積成反比，則壓強(qiáng)與體積的倒數(shù)成正比，故P——圖象應(yīng)為過(guò)原點(diǎn)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(qiáng)P與體積V成反比。即：。這個(gè)結(jié)論是我們通過(guò)今日有限的幾組試驗(yàn)得到的，而僅通過(guò)這樣有限的幾組試驗(yàn)就說(shuō)某個(gè)結(jié)論是否正確是不合適的，我們應(yīng)當(dāng)做大量的試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，并看一下我們的結(jié)論是否與事實(shí)相符，才能說(shuō)名結(jié)論的正確與否。這一規(guī)律分別由英國(guó)的科學(xué)家玻意耳和法國(guó)的科學(xué)家馬略特單獨(dú)發(fā)覺(jué)。但玻意耳比馬略特早發(fā)覺(jué)十多年，并經(jīng)受主了事實(shí)的考驗(yàn)。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(qiáng)P與體積V成反比。即：PV02、表達(dá)式：PV＝常量或P1V1＝P2V2（P1、V1和P2、V2分別表示氣體兩個(gè)不同狀態(tài)下的壓強(qiáng)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(shí)壓強(qiáng)P與體積V的關(guān)系。我們留意到氣體的每一個(gè)狀態(tài)都對(duì)應(yīng)圖象上的一個(gè)點(diǎn)，反過(guò)來(lái)圖象上的每一個(gè)點(diǎn)都對(duì)應(yīng)氣體的一個(gè)狀態(tài)，但各個(gè)狀態(tài)下氣體的溫度相同——PV0t1t2t1t2>PV012P1V1V2PV0t1t2t1t2>PV012P1V1V2P2我們對(duì)探究過(guò)程進(jìn)行一下小結(jié)：我們通過(guò)試驗(yàn)探究得到了一個(gè)結(jié)論，也就是玻意耳定律（邊說(shuō)邊投影）下面我們看一下今日我們探究問(wèn)題走過(guò)的路程：（據(jù)板書(shū)箭頭）限制變量視察分析定性關(guān)系試驗(yàn)探究得出結(jié)論反復(fù)驗(yàn)證反復(fù)驗(yàn)證得出定律限制變量視察分析定性關(guān)系試驗(yàn)探究得出結(jié)論反復(fù)驗(yàn)證反復(fù)驗(yàn)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(qiáng)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(qiáng)變?yōu)?.0×105Pa,問(wèn)這個(gè)容器的容積是多少？析：以容器內(nèi)的氣體為探討對(duì)象，由題意可知?dú)怏w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(duì)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(yùn)用玻意耳定律的解題步驟：（1）明確探討對(duì)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(qiáng)P1、體積V1，末態(tài)壓強(qiáng)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(gè)足球的容積是2.5L。用打氣筒給這個(gè)足球打氣，每打一次都把體積為0.125L、壓強(qiáng)與大氣壓相同的氣體打進(jìn)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(qiáng)與大氣壓相同，打了20次后，足球內(nèi)部空氣的壓強(qiáng)是大氣壓的多少倍？解：以全部的氣體為探