2024-2025學年高中物理第8章氣體3理想氣體的狀態(tài)方程教案3新人教版選修3-3

PAGE1-志向氣體的狀態(tài)方程一、教學目標 1、學問目標：（1）理解“志向氣體”的概念。（2）駕馭運用玻意耳定律和查理定律推導志向氣體狀態(tài)方程的過程，熟記志向氣體狀態(tài)方程的數(shù)學表達式，并能正確運用志向氣體狀態(tài)方程解答有關(guān)簡潔問題。2、實力目標通過推導志向氣體狀態(tài)方程及由志向氣體狀態(tài)方程推導蓋·呂薩克定律的過程，培育學生嚴密的邏輯思維實力。3、情感目標通過用試驗驗證蓋·呂薩克定律的教學過程，使學生學會用試驗來驗證成正比關(guān)系的物理定律的一種方法，并對學生進行“實踐是檢驗真理唯一的標準”的教化。二、重點、難點分析1、志向氣體的狀態(tài)方程是本節(jié)課的重點，因為它不僅是本節(jié)課的核心內(nèi)容，還是中學階段解答氣體問題所遵循的最重要的規(guī)律之一。2、對“志向氣體”這一概念的理解是本節(jié)課的一個難點，因為這一概念對中學生來講非常抽象，而且在本節(jié)只能從宏觀現(xiàn)象對“志向氣體”給出初步概念定義，只有到后兩節(jié)從微觀的氣體分子動理論方面才能對“志向氣體”賜予進一步的論述。另外在推導氣體狀態(tài)方程的過程中用狀態(tài)參量來表示氣體狀態(tài)的改變也很抽象，學生理解上也有肯定難度。三、教具1、投影幻燈機四、主要教學過程（一）引入新課玻意耳定律是肯定質(zhì)量的氣體在溫度不變時，壓強與體積改變所遵循的規(guī)律，而查理定律是肯定質(zhì)量的氣體在體積不變時，壓強與溫度改變時所遵循的規(guī)律，即這兩個定律都是肯定質(zhì)量的氣體的體積、壓強、溫度三個狀態(tài)參量中都有一個參量不變，而另外兩個參量改變所遵循的規(guī)律，若三個狀態(tài)參量都發(fā)生改變時，應(yīng)遵循什么樣的規(guī)律呢？這就是我們今日這節(jié)課要學習的主要問題。（二）教學過程設(shè)計1、關(guān)于“志向氣體”概念的教學設(shè)問：（1）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出來的還是由試驗總結(jié)歸納得出來的？答案是：由試驗總結(jié)歸納得出的。（2）這兩個定律是在什么條件下通過試驗得到的？老師引導學生知道是在溫度不太低（與常溫比較）和壓強不太大（與大氣壓強相比）的條件得出的。老師講解：在初中我們就學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。這就是說，當溫度足夠低或壓強足夠大時，任何氣體都被液化了，當然也不遵循反映氣體狀態(tài)改變的玻意耳定律和查理定律了。而且試驗事實也證明：在較低溫度或較大壓強下，氣體即使未被液化，它們的試驗數(shù)據(jù)也與玻意耳定律或查理定律計算出的數(shù)據(jù)有較大的誤差。出示投影片（1）：p（Pa）pV值（PaL）空氣110020050010001.0001.06901.13801.35651.72001.0000.99411.04831.39002.06851.0000.92650.91401.15601.73551.0000.97301.01001.34001.9920說明講解：投影片（l）所示是在溫度為0℃，壓強為Pa的條件下取1L幾種常見實際氣體保持溫度不變時，在不同壓強下用試驗測出的pV乘積值。從表中可看出在壓強為Pa至Pa之間時，試驗結(jié)果與玻意耳定律計算值，近似相等，當壓強為Pa時，玻意耳定律就完全不適用了。這說明實際氣體只有在肯定溫度和肯定壓強范圍內(nèi)才能近似地遵循玻意耳定律和查理定律。而且不同的實際氣體適用的溫度范圍和壓強范圍也是各不相同的。為了探討便利，我們假設(shè)這樣一種氣體，它在任何溫度和任何壓強下都能嚴格地遵循玻意耳定律和查理定律。我們把這樣的氣體叫做“志向氣體”。（板書“志向氣體”概念意義。）2．推導志向氣體狀態(tài)方程前面已經(jīng)學過，對于肯定質(zhì)量的志向氣體的狀態(tài)可用三個狀態(tài)參量p、V、T來描述，且知道這三個狀態(tài)參量中只有一個變而另外兩個參量保持不變的狀況是不會發(fā)生的。換句話說：若其中隨意兩個參量確定之后，第三個參量肯定有唯一確定的值。它們共同表征肯定質(zhì)量志向氣體的唯一確定的一個狀態(tài)。依據(jù)這一思想，我們假定肯定質(zhì)量的志向氣體在起先狀態(tài)時各狀態(tài)參量為（），經(jīng)過某改變過程，到末狀態(tài)時各狀態(tài)參量變?yōu)椋ǎ@中間的改變過程可以是各種各樣的，現(xiàn)假設(shè)有兩種過程：第一種：從（）先等溫并使其體積變?yōu)?，壓強隨之變?yōu)?，此中間狀態(tài)為（）再等容并使其溫度變?yōu)椋瑒t其壓強肯定變?yōu)?，則末狀態(tài)（）。其次種：從（）先等容并使其溫度變?yōu)?，則壓強隨之變?yōu)?，此中間狀態(tài)為（），再等溫并使其體積變?yōu)椋瑒t壓強也肯定變?yōu)?，也到末狀態(tài)（），如投影片所示。出示投影片（2）：將全班同學分為兩大組，依據(jù)玻意耳定律和查理定律，分別按兩種過程，自己推導志向氣體狀態(tài)過程。（即要求找出與間的等量關(guān)系。）基本方法是：解聯(lián)立方程或消去中間狀態(tài)參量或均可得到：這就是志向氣體狀態(tài)方程。它說明：肯定質(zhì)量的志向氣體的壓強、體積的乘積與熱力學溫度的比值是一個常數(shù)。4．課堂練習出示投影幻燈片（4），顯示例題（1）：例題

一水銀氣壓計中混進了空氣，因而在27℃，外界大氣壓為758毫米汞柱時，這個水銀氣壓計的讀數(shù)為738毫米汞柱，此時管中水銀面距管頂80毫米，當溫度降至－3℃時，這個氣壓計的讀數(shù)為743毫米汞柱，求此時的實際大氣壓值為多少毫米汞柱？老師引導學生按以下步驟解答此題：（1）該題探討對象是什么？答案：混入水銀氣壓計中的空氣。

（2）畫出該題兩個狀態(tài)的示意圖：（3）分別寫出兩個狀態(tài)的狀態(tài)參量：（S是管的橫截面積）。

（4）將數(shù)據(jù)代入志向氣體狀態(tài)方程：得

解得

（三）課堂小結(jié)1．在任何溫度和任何壓強下都能嚴格遵循氣體試驗定律的氣體叫志向氣體。2．志向氣體狀態(tài)方程為：3．蓋·呂薩克定律是指：肯定質(zhì)量的氣體在壓強不變的條件下，它的體積與熱力學溫度成正比。五、說明1．“志向氣體”猶如力學中的“質(zhì)點”、“彈簧振子”一樣，是一種志向的物理模型，是一種重要的物理探討方法。對“志向氣體”探討得出的規(guī)律在很大溫度范圍和壓強范圍內(nèi)都能適用于實際氣體，因此它是有很大實際意義的。2．本節(jié)課設(shè)計的驗證蓋·呂薩克定律的試驗用的是溫州師院教學儀器廠制造的J2261型氣體定律試驗器；試驗中確定的三個溫度狀態(tài)應(yīng)相對較穩(wěn)定（即改變不能太快）以便于被探討氣體與燒杯中的水