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2019-2020年高中物理 8.1 氣體的等溫變化 玻意耳定律教案 新人教版選修3-3 一、教學目標 1．在物理知識方面要求： （1）知道什么是等溫變化； （2）知道玻意耳定律是實驗定律；掌握玻意耳定律的內(nèi)容和公式；知道定律的適用條件。 （3）理解氣體等溫變化的 p-V 圖象的物理意義； （4）知道用分子動理論對玻意耳定律的定性解釋； （5）會用玻意耳定律計算有關(guān)的問題。 2．通過對演示實驗的研究，培養(yǎng)學生的觀察、分析能力和從實驗得出物理規(guī)律的能力。 3．滲透物理學研究方法的教育：當需要研究兩個以上物理量間的關(guān)系時，先保持某個或某幾個物理量不變，從最簡單的情況開始研究，得出某些規(guī)律，然后再進一步研究所涉及的各個物理量間的關(guān)系。 二、重點、難點分析 1．重點是通過實驗使學生知道并掌握一定質(zhì)量的氣體在等溫變化時壓強與體積的關(guān)系，理解 p-V 圖象的物理意義，知道玻意耳定律的適用條件。 2．學生往往由于“狀態(tài)”和“過程”分不清，造成抓不住頭緒，不同過程間混淆不清的毛病，這是難點。在目前這個階段，有相當多學生尚不能正確確定密閉氣體的壓強。 三、教具 1．定性演示一定質(zhì)量的氣體在溫度保持不變時壓強與體積的關(guān)系 橡皮膜（或氣球皮）、直徑為5cm左右兩端開口的透明塑料筒（長約25cm左右）、與筒徑匹配的自制活塞、20cm6cm薄木板一塊。 2．較精確地演示一定質(zhì)量的氣體在溫度保持不變時壓強與體積的關(guān)系實驗儀器。  四、主要教學過程 （一）引入新課 對照牛頓第二定律的研究過程先m一定，a∝F；再F一定，a∝ 現(xiàn)在我們利用這種控制條件的研究方法，研究氣體狀態(tài)參量之間的關(guān)系。 （二）教學過程設計 1．一定質(zhì)量的氣體保持溫度不變，壓強與體積的關(guān)系 實驗前，請同學們思考以下問題： ①怎樣保證氣體的質(zhì)量是一定的？ ②怎樣保證氣體的溫度是一定的？ （密封好；緩慢移活塞，筒不與手接觸。） 2．較精確的研究一定質(zhì)量的氣體溫度保持不變，壓強與體積的關(guān)系 （1）介紹實驗裝置 觀察實驗裝置，并回答： ①研究哪部分氣體？ ② A管中氣體體積怎樣表示？（lS） ③ 閥門a打開時，A管中氣體壓強多大？閥門a閉合時A管中氣體壓強多大？（p0） ④欲使A管中氣體體積減小，壓強增大，B管應怎樣操作？寫出A管中氣體壓強的表達式（p=p0+h）。 ⑤ 欲使A管中氣體體積增大，壓強減小，B管應怎樣操作？寫出A管中氣體壓強的表達式（p=p0-h）。 ⑥ 實驗過程中的恒溫是什么溫度？為保證A管中氣體的溫度恒定，在操作B管時應注意什么？（緩慢） （2）實驗數(shù)據(jù)采集 壓強單位：mmHg；體積表示：倍率法 環(huán)境溫度：室溫 大氣壓強：p0= mmHg ① A管中氣體體積減小時(基準體積為V) 順序 1 2 3 4 5 體積 V … … 壓強 ② A管中氣體體積增大時(基準體積為V′) 順序 1 2 3 4 5 體積 V′ 2V′ 3V′ … … 壓強 （3）實驗結(jié)論 實驗數(shù)據(jù)表明： 一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的條件下，體積縮小到原來的幾分之一，它的壓強就增大到原來的幾倍； 一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的條件下，體積增大到原來的幾倍，它的壓強就減小為原來的幾分之一。 改用其他氣體做這個實驗，結(jié)果相同。 3．玻意耳定律 （1）定律內(nèi)容表述之一 一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的情況下，它的壓強跟體積成反比。 數(shù)學表達式 設初態(tài)體積為V1，壓強為p1；末態(tài)體積為V2，壓強為p2。有   p1V1=p2V2 （2）定律內(nèi)容表述之二 一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的情況下，它的壓強跟體積的乘積是不變的。 數(shù)學表達式 pV=恒量 （3）用圖象表述玻意耳定律 縱軸代表氣體的壓強； 橫軸代表氣體的體積； 選取恰當?shù)姆侄群蛦挝弧? 請學生討論一下圖線該是什么形狀，并嘗試把它畫出來。（等溫線） （4）關(guān)于玻意耳定律的討論 ① 圖象平面上的一個點代表什么？曲線AB代表什么？線段AB代表什么？ ② pV=恒量一式中的恒量是普適恒量嗎？ 引導學生作出一定質(zhì)量的氣體，在不同溫度下的幾條等溫線，比較后由學生得出結(jié)論：恒量隨溫度升高而增大。 ③下面的數(shù)據(jù)說明什么？ 一定質(zhì)量的氦氣 壓強 1atm 500atm 1000 atm 實測體積 1m3 1.36/500m3 2.068 5/1 000m3 計算體積 1/500m3 1/1 000m3 玻意耳定律的適用條件：壓強不太大（和大氣壓比較）、溫度不太低（和室溫比較）的任何氣體。 ④ 你能推導出用密度形式表達的玻意耳定律嗎？ ⑤ 你能用分子動理論對玻意耳定律作出解釋嗎？ 例題 某個容器的容積是10L，所裝氣體的壓強是20105Pa。如果溫度保持不變，把容器的開關(guān)打開以后，容器里剩下的氣體是原來的百分之幾？設大氣壓是1.0105Pa。  解 設容器原裝氣體為研究對象。 初態(tài) p1=20105Pa V1=10L T1=T 末態(tài) p2=1.0105Pa V2=？L T2=T 由玻意耳定律 p1V1=p2V2得  即剩下的氣體為原來的5％。 題后話：就容器而言，里面氣體質(zhì)量變了，似乎是變質(zhì)量問題了，但若視容器中氣體出而不走，就又是質(zhì)量不變了。 （三）課堂小結(jié) 1．一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的情況下，它的壓強跟體積成反比。 2．玻意耳定律可以用p-V圖線表示。 3．玻意耳定律是實驗定律，不論什么氣體，只要符合壓強不太大（和大氣壓比較）、溫度不太低（和室溫比較）的條件，都近似地符合這個定律。