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2019-2020年高中物理 8.3 理想氣體的狀態(tài)方程 教案 新人教版選修3-3 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 （一）、知識與技能 1．理解“理想氣體”的概念。 2．掌握運用實驗定律推導(dǎo)理想氣體狀態(tài)方程的過程，熟記理想氣體狀態(tài)方程的數(shù)學(xué)表達式，并能正確運用理想氣體狀態(tài)方程解答有關(guān)簡單問題。 （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)生嚴密的邏輯思維能力。 （三）、情感態(tài)度價值觀 通過建立模型突出矛盾的主要方面，忽略次要方面，體會物理的研究方法。 三、教學(xué)重點、難點 1．理想氣體的狀態(tài)方程是本節(jié)課的重點。 2．對“理想氣體”這一概念的理解是本節(jié)課的一個難點 四、學(xué)情分析 對“理想氣體”這一概念的理解，因為這一概念對中學(xué)生來講十分抽象，而且在本節(jié)只能從宏觀現(xiàn)象對“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理論方面才能對“理想氣體”給予進一步的論述。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、課前準備 1．學(xué)生的學(xué)習(xí)準備：預(yù)習(xí)理想氣體的狀態(tài)方程 2．教師的教學(xué)準備：多媒體課件制作，課前預(yù)習(xí)學(xué)案。 七、課時安排：1課時 八、教學(xué)過程 （一）預(yù)習(xí)檢查、總結(jié)疑惑 檢查落實了學(xué)生的預(yù)習(xí)情況并了解了學(xué)生的疑惑，使教學(xué)具有了針對性。 （二）情景導(dǎo)入、展示目標。 　玻意耳定律是一定質(zhì)量的氣體在溫度不變時，壓強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，壓強與溫度變化時所遵循的規(guī)律，即這兩個定律都是一定質(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，而另外兩個參量變化所遵循的規(guī)律，若三個狀態(tài)參量都發(fā)生變化時，應(yīng)遵循什么樣的規(guī)律呢？ （三）合作探究、精講點撥 1．理想氣體的概念 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(dǎo)出來的還是由實驗總結(jié)歸納得出來的？答案是：由實驗總結(jié)歸納得出的。 （2）這兩個定律是在什么條件下通過實驗得到的？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(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。這就是說，當(dāng)溫度足夠低或壓強足夠大時，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，它們的實驗數(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。 出示表格（1）： P (1.013105Pa) pV值(1.013105PaL) H2 N2 O2 空氣 1 1.000 1.000 1.000 1.000 100 1.0690 0.9941 0.9265 0.9730 200 1.1380 1.0483 0.9140 1.0100 500 1.3565 1.3900 1.1560 1.3400 1000 1.7200 2.0685 1.7355 1.9920 說明講解：投影片 （1）所示是在溫度為0℃，壓強為1.013105Pa的條件下取1L幾種常見實際氣體保持溫度不變時，在不同壓強下用實驗測出的pV乘積值。從表中可看出在壓強為1.013105Pa至1.013107Pa之間時，實驗結(jié)果與玻意耳定律計算值，近似相等，當(dāng)壓強為1.013108Pa時，玻意耳定律就完全不適用了。 這說明實際氣體只有在一定溫度和一定壓強范圍內(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“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，對于一定質(zhì)量的理想氣體的狀態(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情況是不會發(fā)生的。換句話說：若其中任意兩個參量確定之后，第三個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)時各狀態(tài)參量為（p1，V1，T1），經(jīng)過某變化過程，到末狀態(tài)時各狀態(tài)參量變?yōu)椋╬2，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，則壓強隨之變?yōu)閜′c，此中間狀態(tài)為（p′c，V1，T2），再等溫并使其體積變?yōu)閂2，則壓強也一定變?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。） 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、體積的乘積與熱力學(xué)溫度的比值是一個常數(shù)。 由此可得出結(jié)論：當(dāng)壓強不變時，一定質(zhì)量的理想氣體的體積與熱力學(xué)溫度成正比。 3.例題 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(dāng)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？ 解：分別寫出兩個狀態(tài)的狀態(tài)參量： p1=758-738=20mmHg V1=80Smm3（S是管的橫截面積）。T1=273+27=300 K p2=p-743mmHg V2=（738+80）S-743S=75Smm3 T2=273+（-3）=270K 解得 p=762.2 mmHg 四、當(dāng)堂檢測 九、板書設(shè)計 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、難點、疑點、考點、探究點以及學(xué)生學(xué)習(xí)過程中易忘、易混點等，最后進行當(dāng)堂檢測，課后進行延伸拓展，以達到提高課堂效率的目的。 本節(jié)課時間45分鐘，其中情景導(dǎo)入、展示目標、檢查預(yù)習(xí)5分鐘，理想氣體的概念10分鐘，學(xué)生推導(dǎo)方程20分鐘左右，反思總結(jié)當(dāng)堂檢測5分鐘左右，其余環(huán)節(jié)10分鐘，能夠完成教學(xué)內(nèi)容。在后面的教學(xué)過程中會繼續(xù)研究本節(jié)課，爭取設(shè)計的更科學(xué)，更有利于學(xué)生的學(xué)習(xí)，也希望大家提出寶貴意見，共同完善，共同進步! 十一、學(xué)案設(shè)計(見下頁)