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視頻標簽：氣體的等溫變化
所屬欄目：高中物理優質課視頻
視頻課題：高中物理人教版選修3-3第八章8.1《氣體的等溫變化》江蘇省- 昆山
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高中物理人教版選修3-3第八章8.1《氣體的等溫變化》江蘇省- 昆山
教學目標
1、知識與技能
(1)掌握玻意耳定律的內容、公式及適用條件 (2)理解氣體的等溫變化的p—v圖象的物理意義
2、.過程與方法
(1)掌握物理研究方法:控制變量法 (2)通過實驗探究物理規律,初步建立實驗探究的科學思想
3、情感態度價值觀
(1)通過探究性實驗,培養發現和解決問題的能力,體驗學習的樂趣。(2)在實驗探究過程中,培養學生相互協作的精神。
2學情分析
在學習這節內容之前,學生已經對氣體有了感觀上的認識,并且通過分子動理論的學習,積累了一定的理論基礎。高中學生以前沒有接觸過以氣體為研究對象的問題,同時氣體看不見又摸不著,很抽象,所以很多學生在研究對象的選取上就存在很大的困難。氣體是選修3-3中的核心內容,而本章理想氣體三大實驗,又是重中之重。因此,學好本節內容,為學生本章后面知識的學習奠定扎實的基礎。
3重點難點
1.通過實驗設計和數據處理使學生知道并掌握一定質量的氣體在等溫變化時壓強與體積的關系,
2.理解玻意耳定律的內容及p-V 圖象的物理意義,知道玻意耳定律的適用條件。
4教學過程
4.1第一學時
4.1.1教學目標
1、知識與技能
(1)掌握玻意耳定律的內容、公式及適用條件 (2)理解氣體的等溫變化的p—v圖象的物理意義
2、.過程與方法
(1)掌握物理研究方法:控制變量法 (2)通過實驗探究物理規律,初步建立實驗探究的科學思想
3、情感態度價值觀
(1)通過探究性實驗,培養發現和解決問題的能力,體驗學習的樂趣。(2)在實驗探究過程中,培養學生相互協作的精神。
4.1.2學時重點
通過實驗設計和數據處理使學生知道并掌握一定質量的氣體在等溫變化時壓強與體積的關系。
4.1.3學時難點
理解玻意耳定律的內容及p-V 圖象的物理意義,知道玻意耳定律的適用條件。
4.1.4教學活動
活動1【導入】一、引入：
1、溫故:氣體的狀態參量(P、V、T)
2、通過觀察實驗現象使學生直觀的感受到一定質量的氣體溫度、壓強、體積之間存在一定的定性關系。從定性關系提出疑問引出定量關系,通過控制變量法引入新課。
(1)、生活現象:打足氣的自行車、汽車輪胎, 高溫下容易爆胎(圖片)
(2)、演示實驗
實驗1、演示凹陷的乒乓球在熱水中能恢復原狀,認真觀察實驗,體會乒乓球內一定質量的氣體溫度、壓強、體積的變化情況
說明什么:乒乓球內的氣體,在溫度升高時,內部氣壓增大,體積也增大。
實驗2、吹氣球比賽:準備兩個空礦泉水瓶,兩瓶內裝有氣球,氣球口和礦泉水瓶口重合并固定,瓶A事先扎了小孔,瓶B完好無損。
從上面的例子說明什么?學生總結: 一定質量的氣體,其溫度、壓強、體積之間存在相互關系。
思考:如何研究壓強、體積、溫度三個狀態參量之間存在的定量關系呢——控制變量法
在分析氣體狀態變化的過程中,如果物體膨脹、壓縮的過程比較緩慢,可以認為氣體的溫度保持恒定。在溫度保持恒定的情況下氣體的狀態變化,稱為等溫變化。也就是我們今天所要研究的內容。研究一定質量的氣體,控制T不變,研究P、V關系——氣體的等溫變化(板書)
活動2【活動】二、實驗探究（ppt展示）
(一)實驗方法:將一定質量的氣體,封閉在容器中,保持溫度不變的情況下,改變氣體的體積,測出對應的氣體壓強,多次測量數據,對數據分析研究。
(二)實驗器材:氣體定律演示器(裝置介紹)
1、研究對象——管塞下端的空氣柱中,由橡膠帽和潤滑油密封。
2、數據測量:氣體壓強——壓力表,
氣體體積——V=SH
每小格表示的是高度嗎?——無單位、不是1cm——刻度已經經過換算,可以直接測體積。
體積沒有給出單位,會影響實驗研究嗎?
我們有必要確切的得出每一個壓強狀態下具體的體積大小嗎?
——關心PV的定量變化,故V具體數值不重要。“1”表示一個單位體積(10ml),每小格0.25個單位體積
這套裝置和課本上的有一點點細微的差別,大家能看出來嗎?
壓力表刻度更加精確——書上每小格0.1;設備每小格0.05;
在大氣壓處有一橫線——橫線中間的1.0沒有標示,橫線范圍是0.95-1.05。
思考:
如何確保封閉氣體的質量一定?(即不漏氣)
——潤滑油密封
如何確保封閉氣體的溫度不變?
——手避免接觸空氣柱、緩慢移動管塞。
3.如何測出V和P的數值?
4.如何處理實驗數據?
活動3【活動】（三）實驗猜想
思考:氣體進行等溫變化時,壓強和體積之間有什么關系呢?——P變大則V變小
猜想: P反比于V、 PV=常數(告訴學生:猜想從最簡單開始)
活動4【活動】（四）實驗操作
通過柱塞來改變密封氣體的體積,從而讀出不同的體積V和壓強,并進行記錄。
移動管塞,使氣柱玻璃管內氣體體積V。=2個單位體積,套上橡皮帽,這時,被測氣體的壓強P。=1.0x105Pa
用手上提或下壓管塞,使氣體體積分別為V1,V2,V3,V4,V5,壓力表上讀出相對應的壓強P1,P2,P3,P4,P5,數據記錄表內
分組實驗——分工合作:甲同學移動活塞,讀出體積,乙同學讀壓強,丙同學記錄、處理數據
活動5【活動】（五）數據處理分析
師:采用你們認為最恰當的方法處理實驗數據,驗證猜想。
學生回答:描點法作 P-V圖線(學生作圖時間,規范作圖)
分享(投影)學生實驗成果
思考:得出了什么結論?是雙曲線嗎?能下結論P-V成反比嗎?怎么辦?(提示:研究牛頓第二定律中,a與m的關系處理方法)引導出P-1/V圖像?過原點嗎?
師:如果P和1/V成正比,圖線的反向延長線應該交于原點,為什么沒有過原點呢?
——誤差分析(漏氣、移動快慢、讀數等)
活動6【活動】(六）實驗探究
用壓強傳感器、數據采集器、計算機dis數字實驗平臺完成實驗(兩名學生演示)
器材簡介:壓強傳感器將氣體壓強信號轉換為電信號輸出,數據采集器,將壓強傳感器輸入的模擬信號轉變為數據信號,并將數據信號輸入計算機。
活動7【活動】（七）得出實驗結論
提示:若P-1/V圖像應是過原點的直線,能否說明P和V成反比關系。(有限的幾組實驗數據,要得出一個普遍規律是不夠的,而且我們研究的是空氣,其它氣體是否有同樣的規律,還得進一步研究),科學家經過大量的事實證明,一定質量的某種氣體,在溫度保持不變的情況下,氣體的壓強和體積成反比
活動8【講授】三、玻意爾定律（PPT展示）
1、內容:一定質量的某種氣體,在溫度保持不變的情況下,氣體的壓強和體積成反比。
2、表達式:PV=C P1V1=P2V2
3、p-v圖線:P-V圖像上每一點的溫度都相同,我們稱之為等溫線。
4、p-v圖像的意義
(1)物理意義:反映壓強隨體積的變化關系
(2)點意義:每一組數據---反映某一狀態
(3)結論:體積縮小到原來的幾分之一,壓強增大到原來的幾倍.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.
5、適用條件:質量一定的氣體,壓強不太大(相對于標準大氣壓),溫度不太低(相對于室溫)的情況。
思考:由PV=C可知等溫線的位置決定于常數C,那C和什么因素有關呢?
一定氣體在不同溫度下等溫線的位置不同,哪條等溫線的溫度更高呢?為什么?(分子動理論)
活動9【練習】四、玻意爾定律的應用
例1:一定質量氣體的體積是20L時,壓強為1×105Pa。當氣體的體積減小到16L時,壓強為多大?設氣體的溫度保持不變.
解:狀態1: V1=20L, P1=1×105Pa
狀態2: V2=16L, P2=?
根據玻意爾定律,P1 V1=P1 V2
P2=1.25×10 5Pa
用玻意爾定律解題的步驟:
1.確定研究對象.被封閉的氣體(滿足質量不變的條件);
2.用一定的數字或表達式寫出氣體狀態的初始條件(p1,V1,p2,V2);
3.根據玻意耳定律公式,列出相應的氣體方程;
4.將各初始條件代入氣體公式中,求解未知量;
5.對結果的物理意義進行討論.
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