高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册2 气体的等温变化第1课时教案设计

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上课时间： 年 月 日
题课
选择性必修三第二章第二节：气体的等温变化
课型
新
课时
2
核心素养
1物理观念：知道气体的等温变化。
2科学方法和探究：在实验设计和数据处理过程中，体验科学探究过程，了解玻意尔定律，能用气体等温变化规律求解简单的实际问题。
3科学态度和责任：培养学生严谨的科学态度与实事求是的科学精神。
学习重点
等温变化实验、玻意尔定律
学习难点
定性分析与定量探究相结合
教 学 过 程
教学环节（含备注）
教 学 内 容
引入新课
新课
讨论
练习与讲
课后作业
一.引入新课
氢气球上升过程，体积如何变化？为什么？
二.进行新课
（一）探究气体等温变化的规律
1．气体的三个状态参量：压强p、体积V、温度T。
2．等温变化：一定质量的气体，在温度不变的条件下，其压强随体积变化的过程。
3．实验：探究气体等温变化的规律
(1)实验思路
针对气体的研究，可以先选定一个热力学系统，比如一定质量的空气，在温度不变的情况下，测量气体在不同体积时的压强，再分析气体压强与体积的关系。
(2)实验器材
铁架台、注射器、压力表、刻度尺等。实验装置如图所示。
(3)物理量的测量
①空气柱的体积V
空气柱的长度L可以通过刻度尺读取，空气柱的长度L与横截面积S的乘积就是它的体积V。
②空气柱的压强p
空气柱的压强p可以从与注射器内空气柱相连的压力表读取。
③多次测量
把柱塞缓慢地向下压或向上拉，读取空气柱的长度与压强的几组数据。
(4)数据分析
一定质量气体等温变化的压强p与体积V的关系，可以用p­V图像来呈现。用采集的各组数据在坐标纸上描点，绘制曲线，如图甲、乙所示。由于它描述的是温度不变时气体压强与体积的关系，因此称它为等温线。
(5)注意事项
①改变气体体积时，要缓慢进行，等稳定后再读出气体压强，以防止气体体积变化太快，气体的温度发生变化。
②实验过程中，不要用手接触注射器的圆筒，以防止圆筒从手上吸收热量，引起内部气体温度变化。
③实验中应保持气体的质量不变，故实验前应在柱塞上涂好润滑油，以免漏气。
④在这个实验中，由于气体体积与气柱长度成正比，因此研究气体的体积与压强的关系时，不用测量空气柱的横截面积。
⑤本实验测量体积时误差主要出现在长度的测量上，由于柱塞不能与刻度尺非常靠近，故读数时注意视线一定与柱塞底面相平。
⑥处理实验数据时，采用p­ eq \f(1,V)图像，化曲线为直线，便于直观地从图线得出规律，这也是物理学常用的方法。
（二）玻意耳定律
1．发现者：英国科学家玻意耳和法国科学家马略特。
2．内容：一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强p与体积V成反比。
3．表达式：pV＝C或p1V1＝p2V2。式中C是常量，p1、V1和p2、V2分别表示气体在不同状态下的压强和体积。
注：“C是常量”，意思是当p、V变化时C的值不变。但是对于温度不同、质量不同、种类不同的气体，C的数值一般不同。
4．意义：反映了一定质量的某种气体的等温变化规律。
（三）气体等温变化的p­V图像
1．为了直观地描述压强p与体积V的关系，通常用如图所示的p­V坐标系。
2．一定质量气体等温变化的p­V图像的图线形状是双曲线，一定质量的气体，不同温度下的等温线是不同的。图中两条等温线对应的温度高低关系为：T1三.课堂练习：教材25页练习2、3、4（第2题要用分子动理论定性分析）
有时间则可讨论两类问题：
1.管内被液柱封住的气体的压强。分平衡状态与加速状态。（教材25页练习4）
2.汽缸内气体的压强。（教材42页A组练习3）
方法：确定不同的研究对象受力分析，列式求解。
四.课堂总结：（见板书设计）
五.学习效果检测（见学案“闯关检测题”）
板书设计
气体的等温变化
1．实验：探究气体等温变化的规律
采用p­ eq \f(1,V)图像，化曲线为直线，
2.玻意耳定律
条件：一定质量的某种气体，温度不变，
表达式：pV＝C或p1V1＝p2V2。
课后反思
学生对两部分气体合在一起时，如给球打气，开始受液体混合体积不变的影响。要引领学生认识气体与液体的区别。