2.2 气体的等温变化 教案

2.2 气体的等温变化
〖教材分析〗
本节是本章的重难点内容之一。教材通过探究实验的得出玻意耳定律的内容及其数表达式。玻意耳定律是学生学习的第一个气体实验定律，第一次分析气体状态参量的定量变化，对学生后面进一步学习另外两个气体实验定律都有重要作用，同时也能培养学生通过观察来研究物理问题的思想方法。本节教材的内容是初中没有接触过的，学习起来比较陌生，所以要适当安排练习及时巩固所学的知识。
〖教学目标与核心素养〗
物理观念∶知道玻意耳定律的内容，具有将玻意耳定律与实际相联系的意识。
科学思维∶从具体事物入手分析和解决问题。
科学探究：能在他人指导下独立完成探究气体等温变化的规律的实验，知道基本的实验原理。
科学态度与责任∶培养学生从具体事物入手的分析方法，提高学生综合运用知识来分析和解决实际问题的能力。
〖教学重难点〗
教学重点：通过实验探究得出玻意耳定律的内容，并能进行简单运算。
教学难点：玻意耳定律的实际应用。
〖教学准备〗
多媒体课件、探究气体等温变化的规律的实验装置等。
〖教学过程〗
一、新课引入
在庆典活动中放飞的气球，会飞到我们看不见的地方。随着气球的升空，大气压在减小，温度在降低，气球在膨胀…看来，一定质量的气体的压强、体积和温度三个状态参量之间是有联系的。那么，它们会有怎样的联系呢
二、新课教学
（一）气体的等温变化
描述气体的状态变化的状态参量：
体积V，确定气体的空间大小。
压强P，确定气体与容器壁之间的作用力的大小。
温度T，确定气体的热运动剧烈程度大小。
对一定质量的气体而言，如果这三个状态参量都不变，就可以说气体的状态不变，但如果有参量变了，那气体的状态就会发生改变。
问题：那这三者间会不会存在一定的关系呢？
于一定质量的气体，在温度保持不变时，其压强与体积变化时就存在一定的关系，可以称之为等温变化。
（二）实验：探究气体等温变化的规律
1.实验思路
①研究对象：质量不变的空气柱
②实验操作：缓慢上下抽动柱塞可以改变气体的体积
2.物理量的测量
①如何测量空气柱的体积V？
然后你通过旁边的刻度时，可以读出空气柱的长度L，用它乘下底面积S 就能求出气体体积V。
②如何测量空气柱的压强 p？
从上面的压力表可以直接得到气体的压强P。
3.数据分析（列表、描点、连线）
温度不变时压强与体积的关系 压强和体积的倒数成正比
实际操作后，发现空气柱的体积越小，压强反而越大，难道压强和体积成反比。把得到的数据转画成图像，以压强为纵坐标，以体积的倒数为横坐标，用实验数据描点，发现他们都位于过原点的同一条直线上，看来压强和体积的倒数成正比，也就是和体积成反比。
结论：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。
4.实验注意事项:
第一、为保证温度不变，气体体积的改变要缓慢进行，如果操作太快，就不是等温变化会影响结果的准确性。
第二、柱塞，事先要涂好润滑油，来保证装置的气密性。
第三，实验过程中，不要用手接触注射器的圆筒，如果你用手握着它，那其中的气体，就会从你温暖的手中吸收热量，温度升高，那就不是等温变化。
第四、读取空气柱长度时，视线要与刻度线相平，以减小读数误差。
（三）玻意耳定律
1.玻意耳定律的内容
用实验探究了气体的等温变化规律，得出：一定质量的某种气体在温度不变的情况下，压强与体积成反比。用公式可以表示
PV=C
还可以写成
P1V1=P2V2
左右两边分别表示气体在一、二两个状态下了压强和体积，这个式子可是非常有用。这个规律最早是由英国科学家玻意耳发现，所以被称为玻意耳定律。
适用范围：温度不太低，压强不太大。
2.等温变化的图像
①等温线是双曲线的一支。
②图中温度越高，C值也就越大，其等温线离原点越远。
课堂练习
例1：如图所示是一定质量的某气体状态变化的p－V图象，则下列说法正确的是( BCD　　)
A．气体做的是等温变化
B．气体的压强从A到B一直减小
C．气的体积从A 到B一直增大
D．气体的三个状态参量一直都在变
解析：注意压强与体积的关系是曲线。
例2：一定质量的气体，不同温度下的等温线是不同的。有两条等温线，哪条等温线表示的是温度比较高时的情形吗 请你尝试给出判断，并说明理由。
解析：图线温度越高，其等温线离原点越远。所以T2>T1。
例3：氧气瓶在储存过程中，由于密封不严，其瓶内氧气的压强和体积变化如图从A到B所示，则瓶内氧气的温度（ ）
A．一直升高
B．一直降低
C．先升高后降低
D．不变
解析：如果咱补上等温线比较温度，显然A点所在的等温线位置更高，温度就更高，也就是T2>T1 所以从A到B温度一直降低，看看选项，应该选B。你要是这么说，可就挂了，认真读题，这里的氧气瓶密封不严，等于说在漏气，还记得等温变化规律的前提吗？是对于一定质量的某种气体才行。所以题目中的情况根本不满足等温变化的规律，换个思路的来解答。你想了密封不严导致的漏气，咱可以看做是一个缓慢的过程，那瓶内的气体就可以与外界环境进行充分的热交换，所以和外界温度相等，所以无论从从A到B体积怎么变，温度却保持不变，所以正确答案应该选D。
例4：一个足球的容积是2.5L。用打气筒给这个足球打气，每打一次都把体积为125mL、压强与大气压强相同的气体打进球内。如果在打气前足球就已经是球形并且里面的压强与大气压强相同。打了20次后，足球内部空气的压强是大气压的多少倍？你在得出结论时考虑到了什么前提？实际打气时的情况能够满足你的前提吗？
解析：研究对象：打完20次气后足球内的气体，假设气体的温度和球的体积均不发生变化，设大气压强为p0，则
初态：p1=p0 V1=2.5+0.125×20=5L
末态：p2=？ 体积为打气后V2=2.5L
据玻意耳定律有：p1V1=p2V2
代入数据解得：p2=2p0
例5：水银气压计中混入了一个气泡，上升到水银柱的上方，使水银柱上方不再是真空。当实际大气压相当于768mm高的水银柱产生的压强时，这个水银气压计的读数只有750mm，此时管中的水银面到管顶的距离为80mm。当这个气压计的读数为740mm水银柱时，实际的大气压相当于多高水银柱产生的压强 设温度保持不变。
解析：一管中封闭气体为研究对象，设玻璃管的横截面积为S，前后为等温变化。
初态：P1=（768-750）mmHg=18mmHg
V1=80S
末态：P2=（P-740）mmHg
V2=80S+（750-740）S
=90S
等温变化，根据p1V1=p2V2
代入得：18×80S=（P-740）×90S
解得：P=756mmHg
〖板书设计〗
2.2 气体的等温变化
1.等温变化∶一定量的气体在温度不变的状态下，发生的变化。
2.玻意耳定律∶ 一定质量的气体，在温度不变的情况下，它的压强跟体积成反比
pV=C 或p1V1=p2V2
3.适用范围∶温度不太低，压强不太大。
4.气体等温变化的图像，是一条以纵轴和横轴为渐近线的双曲线，称等温线
5.等温线的特点 ∶温度越高，其等温线离原点越远。
〖教学反思〗
本课属于实验探究课，实验探究课学生一般都会感觉到比较放松，觉得这个内容不重要，所以就有轻视心理，导致本课的基础知识不扎实。所以这节课的一般做法还是要先把实验讲解一遍，然后演示一遍给学生看，最后才让学生做实验。数据的处理要积极引导他们严格按照列表、描点、连线的方法进行。这样才能又快又好的得出相应的实验结论。增强学习的自信心。 (
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