氣體等溫變化教案

導(dǎo)語：氣體等溫變化教案一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

(一)、(引入新課)：上課，同學(xué)們好!

1.首先請(qǐng)兩個(gè)同學(xué)上講臺(tái)上來，配合老師共同做個(gè)游戲.一位男同學(xué)，一個(gè)位同學(xué).來，大膽展示一下自己，游戲規(guī)則是這樣的，每人一只氣球.女同學(xué)直接吹氣球，男同學(xué)則吹一只套在瓶口上的氣球，看誰能把氣球吹的更大一些，吹的最大的同學(xué)獲勝，好現(xiàn)在開始.坐著的同學(xué)為他們加油.(男同學(xué)故作費(fèi)勁狀，稍停)好，現(xiàn)在出結(jié)果了吧，誰獲勝了，(女同學(xué))，現(xiàn)在請(qǐng)男同學(xué)談一下你的感受!(不公平，這樣很費(fèi)力，怎么也吹不大)什么原因呢?(封在瓶中的氣體被壓縮，體積減小，壓強(qiáng)增大，無法吹大氣球).

2.同學(xué)們?cè)賮砜匆粋€(gè)現(xiàn)象：這是吊水瓶，大家都有緣結(jié)識(shí)過是吧?這里只有兩根細(xì)管，上邊是進(jìn)氣口，下邊是輸液管，插在瓶口的橡皮塞內(nèi)，瓶里邊裝了一部分紅色水，現(xiàn)在把瓶子倒過來，大家仔細(xì)觀察一小會(huì)，大家看到什么現(xiàn)象啦?(水流的越來越慢，最后不再流出)什么原因呢?誰來解釋一下?好，這位同學(xué)很勇敢!說吧(瓶中的氣體，體積增大，壓強(qiáng)減小，外界大氣壓強(qiáng)使水不再流出)回答的很好!請(qǐng)坐!

3.生活當(dāng)中，我們還見過很多類似的例子，比如：打足氣的自行車，若是在烈日下曝曬，車胎會(huì)怎么樣?(爆炸)原因呢?(車胎內(nèi)的氣體因溫度升高而壓強(qiáng)增大、體積膨脹造成的)

其實(shí)生活中有很多現(xiàn)象都說明：氣體的壓強(qiáng)P、體積V、溫度T是相互聯(lián)系的。這三個(gè)狀態(tài)參量之間存在著一定的關(guān)系。如果氣體的三個(gè)狀態(tài)參量一定時(shí)，我們就說氣體處于這種確定的狀態(tài).若有一個(gè)參量改變引起其它參量的改變，我們就說氣體的的狀態(tài)發(fā)生了變化.可怎么去研究氣體三個(gè)狀態(tài)參量之間的關(guān)系比較好呢?(控制變量法)很好，今天這節(jié)課，我們就用控制變量法來研究一種特殊情況：一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變時(shí)其壓強(qiáng)與體積的變化關(guān)系。我們把這種現(xiàn)象叫做等溫變化!

(二)、教學(xué)設(shè)計(jì)

1.直覺猜想

根據(jù)剛的兩個(gè)小實(shí)驗(yàn)，我們知道，封在瓶中氣體的質(zhì)量是一定的，溫度與室溫相同保持不變，經(jīng)歷的就是一個(gè)等溫變化.則氣體壓強(qiáng)P和體積V有什么定性關(guān)系呢?(壓強(qiáng)增大，體積減小;壓壓強(qiáng)減小，體積增大)，物理學(xué)并不滿足于對(duì)P、V的定性分析，那同學(xué)們接著猜想壓強(qiáng)和體積有什么定量的關(guān)系呢?各小組討論一下。好，哪位同學(xué)來說一下?(P∝1/V)，你是根據(jù)什么這樣猜想的呢?(根據(jù)前面的實(shí)驗(yàn)：瓶中封閉的氣體被壓縮，體積減小，壓強(qiáng)增大;瓶中封閉的氣體，體積增大，壓強(qiáng)減小，)，那也不一定是反比例關(guān)系，同學(xué)們還能想像出什么形式來?有沒有與體積的其他形式成反比呢?(有可能壓強(qiáng)與體積的平方成反比)。回答很好，請(qǐng)坐下。同學(xué)們還有沒有別的情況呢?(P∝1/V3)，同學(xué)們的猜想都很好，頗有物理學(xué)大師的風(fēng)范。可是同學(xué)們的猜想假設(shè)能否成立呢?我們又該怎么辦呢?(通過實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)猜想假設(shè))，很好!一堂課無法檢驗(yàn)所成的猜想，今天我們就檢驗(yàn)最簡(jiǎn)單的形式好吧?有興趣的同學(xué)也可以在課下檢驗(yàn)其他的猜想。

2.實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

現(xiàn)在請(qǐng)同學(xué)們打開講義第1頁，上面有一個(gè)探究指南卡，探究指南卡中有幾個(gè)問題，同學(xué)們帶著這些問題去閱讀講義第4頁的閱讀材料，看完材料后，同學(xué)們可以試用一下桌上的儀器，自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟和數(shù)據(jù)記錄表格，也可以參考老師提供的表格。組內(nèi)同學(xué)交流后，形成實(shí)驗(yàn)方案給大家介紹一下，現(xiàn)在開始!(2-3分鐘)同學(xué)們完成的怎么樣啦?現(xiàn)在請(qǐng)幾個(gè)小組來介紹一下，第一小組先來吧!可以結(jié)合指南卡的的問題來匯報(bào)一下你們的方案(針管中封閉的氣體為研究對(duì)象，不用手去摸管壁以保持氣體的溫度不變，另外緩慢壓縮氣體，把儀器固定好后先封閉一定質(zhì)量的氣體，壓縮或增大體積，從表頭上讀出對(duì)應(yīng)的壓強(qiáng)值，測(cè)出多組P、V值，看PV值是否為定值，若為定值則說明P、V成反比。)不錯(cuò)，描述的挺詳細(xì)的，請(qǐng)坐下，第二小組，你們與第一小組方案一樣嗎?若不一樣，請(qǐng)說明一下(老師，我們的方案與剛才那個(gè)小組一樣，只是處理數(shù)據(jù)時(shí)，我們作P-V圖象，)作P-V圖象，你們想著能得到什么的圖線?(雙曲線一支)，若畫出一支彎曲的線，你們一定能判出P與V成反比例關(guān)系嗎?哪個(gè)小組能再來補(bǔ)充一下嗎?(老師，我們作P-1/V圖象，若是P∝1/V，則證明P與V成反比)。這個(gè)小組同學(xué)真棒!運(yùn)用了轉(zhuǎn)化的方法.總結(jié)一下，同學(xué)們實(shí)驗(yàn)方案中提到的注意事項(xiàng)及數(shù)據(jù)處理方法：(1)不用手摸管壁，(2)緩慢改變氣體的體積

(3)PV乘積是否為定值，(4)作P-1/V圖象看是否為過原點(diǎn)的直線。

同學(xué)們的方案太好了，可是"紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行"，好，現(xiàn)在我宣布，各小組同學(xué)根據(jù)各自的實(shí)驗(yàn)方案，實(shí)驗(yàn)步驟及數(shù)據(jù)記錄表格，大膽檢驗(yàn)?zāi)銈兊牟孪肴グ?老師建議大家彼此借鑒其它小組方案中的優(yōu)點(diǎn)。看哪個(gè)小組做的又快又規(guī)范!現(xiàn)在家開始實(shí)驗(yàn)!

3.自主實(shí)驗(yàn)

(5分鐘左右)(學(xué)生做實(shí)驗(yàn)期間，耐心糾正學(xué)生出現(xiàn)的各種問題，提示一些啟發(fā)性的問題：這樣放置，儀器安全嗎?這樣讀數(shù)費(fèi)勁嗎?能不能把刻度固定下來再讀數(shù)?你們組遇到了什么困難了嗎?怎樣去封閉一定質(zhì)量的氣體)

有幾個(gè)小組已經(jīng)測(cè)完數(shù)據(jù)，正在處理分析數(shù)據(jù)，其它小組加油啊?第一小組最先測(cè)出數(shù)據(jù)，請(qǐng)這一小組同學(xué)，在電腦前輸入數(shù)據(jù)，用P-1/V坐標(biāo)系作圖。同學(xué)們都已完成了實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)幾個(gè)小組來展示你們的數(shù)據(jù)，說出你們的結(jié)論。(實(shí)驗(yàn)投影儀展示幾個(gè)小組的數(shù)據(jù)和圖)

(1)第一小組。我們的數(shù)據(jù)分析支持我們的猜想，PV值在誤差范圍內(nèi)近似相等，說明P-V成反比;

(2)第二小組，我們的數(shù)據(jù)也支持我們的猜想，P-1/V圖為一條直線，但稍偏離坐標(biāo)原點(diǎn)，并不嚴(yán)格成反比例，但在誤差范圍內(nèi)認(rèn)為P∝1/V，P、V成反比。

是什么原因造成了誤差呢?(針管中封閉的氣體，體積測(cè)量有誤差，因?yàn)橛幸徊糠痔幵谂c表頭相連的小細(xì)管中)

(3)我們?cè)賮砜匆幌码娔X上的數(shù)據(jù)點(diǎn)，第一組同學(xué)輸入數(shù)據(jù)后，由excel表格功能自動(dòng)繪出散點(diǎn)圖，現(xiàn)在我們用一條直線來擬合這些點(diǎn)，因?yàn)椴孪胧荘∝1/V，可選線性趨勢(shì)線，并勾選“顯示公式”選項(xiàng)，大家看公式是y=kx+b，這說明了這些點(diǎn)大致在一條直線上，但不嚴(yán)格過原點(diǎn)，有一點(diǎn)誤差，在誤差允許的范圍內(nèi)P∝1/V，間間接說明P、V成反比。

4.實(shí)驗(yàn)結(jié)論(讓學(xué)生總結(jié)一下)

根據(jù)同學(xué)們的數(shù)據(jù)及分析，我們得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論：一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強(qiáng)P與體積V成反比。實(shí)驗(yàn)中所用儀器封閉的是空氣.如果是換成其它的氣體，我們同樣也能得出這樣的結(jié)論。

5.玻意耳定律

同學(xué)們真是太偉大了!因?yàn)樵缭?00多年前，英國(guó)科學(xué)家玻意耳和法國(guó)科學(xué)家馬略特也各自通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了這個(gè)規(guī)律。后來人把這個(gè)規(guī)律稱作玻意耳定律，這就是玻意耳定律的內(nèi)容。這是玻意耳年輕時(shí)的照片，很酷吧!玻意耳定律的公式怎么寫呢?(PV=常量)故內(nèi)容也可以表述為：一定質(zhì)量的氣體,在溫度不變的情況下,它的壓強(qiáng)跟體積的乘積為常量。公式可以寫成P1V1=P2V2的形式，這個(gè)公式中的P1、V1;P2、V2分別表示什么意義呢?(氣體在兩個(gè)不同狀態(tài)下的壓強(qiáng)和體積)我們可以稱為初狀態(tài)和末狀態(tài)。氣體從初狀態(tài)經(jīng)歷一等溫變化過程到達(dá)末狀態(tài)。當(dāng)然公式也可以寫成比例式的形式：P1/P2=V2/V1。這就是玻意耳定定律的內(nèi)容及公式表達(dá)。

6.我們?cè)谔骄恳欢ㄙ|(zhì)量氣體壓強(qiáng)跟體積關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，為了用線性關(guān)系來探索這兩個(gè)物理之間的定量關(guān)系，建立了P-1/V坐標(biāo)系。然而為了直觀地描述壓強(qiáng)P與體積V的關(guān)系。通常還是用P-V坐標(biāo)系。一定質(zhì)量的氣體等溫變化的P-V圖象是這樣的，形狀為雙曲線的一支。由于它描述的是溫度不變的P-V關(guān)系，因此我們稱它為等溫線。現(xiàn)在同學(xué)們結(jié)合講義上的幾個(gè)自主探究問題去研究一下等溫線的物理意義。然后再給大家介紹一下你的看法。現(xiàn)在開始。(停2分鐘)哪位同學(xué)來說一下。好這位同學(xué)，真的非常勇敢。(A、B兩點(diǎn)代表氣體的兩個(gè)狀態(tài)，A-B代表氣體經(jīng)歷一個(gè)等溫變化過程，從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B。研究一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變時(shí)，適用于壓強(qiáng)不太大，溫度不太低的各種氣體.PV=恒量;不同的等溫線也必需是同一個(gè)一定質(zhì)量的氣體，說明溫度高低不同，PV值不一樣).你能判出溫度的高低嗎?(t3>t2>t1)你是根據(jù)什么判定的?(作出輔助線比如：同體積情況下，溫度越高，壓強(qiáng)越大)。說的非常棒!同學(xué)們表現(xiàn)的太棒了，課堂因你們而精彩，為自己精彩的表現(xiàn)來一次激烈的掌聲吧!

(三)探究歷程

回想本堂課我們的探究歷程。

首先是情景再現(xiàn)的幾個(gè)小實(shí)驗(yàn)、然后是猜想假設(shè)PV的關(guān)系、接著進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)方案、同學(xué)位自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、通過數(shù)據(jù)分析、最后得出結(jié)論。通過本節(jié)課的探究性學(xué)習(xí)，我們嘗試用實(shí)驗(yàn)的方法來探究P與V的關(guān)系及P-V圖象的意義。讓大家體會(huì)了物理學(xué)研究工作是以怎樣的形式和方法來進(jìn)行的，望大家從以下兩方面有所體會(huì)：第一，物理學(xué)研究并不神秘，每個(gè)同學(xué)都可以開展物理學(xué)研究。第二，今天我們的工作是粗糙的，真正的物理學(xué)研究更精確、更完善，但基本思路和方法是一樣的，讓我們都擁有這樣一種方法，探究大自然的奧秘吧!

(四)為鞏固課堂所學(xué)知識(shí)，

1.同學(xué)們先來看一下講義上的達(dá)標(biāo)練習(xí)，通過這個(gè)例題，望同學(xué)們能總結(jié)一下應(yīng)用玻意耳定律解題的一般思路。誰來說一下自己的看法?很好，我給同學(xué)們展示一下解題過程。誰能說一下應(yīng)用玻意耳定律解題的一般思路?展示基本思路：

(1).明確哪部分氣體為研究對(duì)象

(2).明確氣體的初、末狀態(tài)參量P1、V1;P2、V2

(3).依據(jù)玻意耳定律建立列方程

(4).求解結(jié)果

2.為達(dá)到快速應(yīng)用知識(shí)的目的.這里老師送大家?guī)椎栏?jìng)賽題，最先站起來回答的同學(xué)為獲勝者，這位同學(xué)所在的小組為優(yōu)勝小組.各小組作好準(zhǔn)備!

賽題1：

賽題2：

賽題3：看似變質(zhì)量問題，其實(shí)可以設(shè)想一個(gè)大容器，裝下這200L的氣體，轉(zhuǎn)化為一個(gè)定質(zhì)量問題。

(五)課后探究題

最后是老師送大家的兩個(gè)課后探究問題，

第一：探究報(bào)紙能承受的最大拉力與報(bào)紙的幾何尺寸之間的關(guān)系(寬度d與承受拉力F的關(guān)系).第二：課后仿照教材20頁的實(shí)驗(yàn)裝置圖，自制儀器，完成探索實(shí)驗(yàn).

今天的課到這兒，謝謝各位同學(xué)!同學(xué)們?cè)僖?