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视频标签：气体的等温变化
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视频课题：高中物理人教版选修3-3第八章8.1《气体的等温变化》江苏省- 昆山
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高中物理人教版选修3-3第八章8.1《气体的等温变化》江苏省- 昆山
教学目标
1、知识与技能
(1)掌握玻意耳定律的内容、公式及适用条件 (2)理解气体的等温变化的p—v图象的物理意义
2、.过程与方法
(1)掌握物理研究方法:控制变量法 (2)通过实验探究物理规律,初步建立实验探究的科学思想
3、情感态度价值观
(1)通过探究性实验,培养发现和解决问题的能力,体验学习的乐趣。(2)在实验探究过程中,培养学生相互协作的精神。
2学情分析
在学习这节内容之前,学生已经对气体有了感观上的认识,并且通过分子动理论的学习,积累了一定的理论基础。高中学生以前没有接触过以气体为研究对象的问题,同时气体看不见又摸不着,很抽象,所以很多学生在研究对象的选取上就存在很大的困难。气体是选修3-3中的核心内容,而本章理想气体三大实验,又是重中之重。因此,学好本节内容,为学生本章后面知识的学习奠定扎实的基础。
3重点难点
1.通过实验设计和数据处理使学生知道并掌握一定质量的气体在等温变化时压强与体积的关系,
2.理解玻意耳定律的内容及p-V 图象的物理意义,知道玻意耳定律的适用条件。
4教学过程
4.1第一学时
4.1.1教学目标
1、知识与技能
(1)掌握玻意耳定律的内容、公式及适用条件 (2)理解气体的等温变化的p—v图象的物理意义
2、.过程与方法
(1)掌握物理研究方法:控制变量法 (2)通过实验探究物理规律,初步建立实验探究的科学思想
3、情感态度价值观
(1)通过探究性实验,培养发现和解决问题的能力,体验学习的乐趣。(2)在实验探究过程中,培养学生相互协作的精神。
4.1.2学时重点
通过实验设计和数据处理使学生知道并掌握一定质量的气体在等温变化时压强与体积的关系。
4.1.3学时难点
理解玻意耳定律的内容及p-V 图象的物理意义,知道玻意耳定律的适用条件。
4.1.4教学活动
活动1【导入】一、引入：
1、温故:气体的状态参量(P、V、T)
2、通过观察实验现象使学生直观的感受到一定质量的气体温度、压强、体积之间存在一定的定性关系。从定性关系提出疑问引出定量关系,通过控制变量法引入新课。
(1)、生活现象:打足气的自行车、汽车轮胎, 高温下容易爆胎(图片)
(2)、演示实验
实验1、演示凹陷的乒乓球在热水中能恢复原状,认真观察实验,体会乒乓球内一定质量的气体温度、压强、体积的变化情况
说明什么:乒乓球内的气体,在温度升高时,内部气压增大,体积也增大。
实验2、吹气球比赛:准备两个空矿泉水瓶,两瓶内装有气球,气球口和矿泉水瓶口重合并固定,瓶A事先扎了小孔,瓶B完好无损。
从上面的例子说明什么?学生总结: 一定质量的气体,其温度、压强、体积之间存在相互关系。
思考:如何研究压强、体积、温度三个状态参量之间存在的定量关系呢——控制变量法
在分析气体状态变化的过程中,如果物体膨胀、压缩的过程比较缓慢,可以认为气体的温度保持恒定。在温度保持恒定的情况下气体的状态变化,称为等温变化。也就是我们今天所要研究的内容。研究一定质量的气体,控制T不变,研究P、V关系——气体的等温变化(板书)
活动2【活动】二、实验探究（ppt展示）
(一)实验方法:将一定质量的气体,封闭在容器中,保持温度不变的情况下,改变气体的体积,测出对应的气体压强,多次测量数据,对数据分析研究。
(二)实验器材:气体定律演示器(装置介绍)
1、研究对象——管塞下端的空气柱中,由橡胶帽和润滑油密封。
2、数据测量:气体压强——压力表,
气体体积——V=SH
每小格表示的是高度吗?——无单位、不是1cm——刻度已经经过换算,可以直接测体积。
体积没有给出单位,会影响实验研究吗?
我们有必要确切的得出每一个压强状态下具体的体积大小吗?
——关心PV的定量变化,故V具体数值不重要。“1”表示一个单位体积(10ml),每小格0.25个单位体积
这套装置和课本上的有一点点细微的差别,大家能看出来吗?
压力表刻度更加精确——书上每小格0.1;设备每小格0.05;
在大气压处有一横线——横线中间的1.0没有标示,横线范围是0.95-1.05。
思考:
如何确保封闭气体的质量一定?(即不漏气)
——润滑油密封
如何确保封闭气体的温度不变?
——手避免接触空气柱、缓慢移动管塞。
3.如何测出V和P的数值?
4.如何处理实验数据?
活动3【活动】（三）实验猜想
思考:气体进行等温变化时,压强和体积之间有什么关系呢?——P变大则V变小
猜想: P反比于V、 PV=常数(告诉学生:猜想从最简单开始)
活动4【活动】（四）实验操作
通过柱塞来改变密封气体的体积,从而读出不同的体积V和压强,并进行记录。
移动管塞,使气柱玻璃管内气体体积V。=2个单位体积,套上橡皮帽,这时,被测气体的压强P。=1.0x105Pa
用手上提或下压管塞,使气体体积分别为V1,V2,V3,V4,V5,压力表上读出相对应的压强P1,P2,P3,P4,P5,数据记录表内
分组实验——分工合作:甲同学移动活塞,读出体积,乙同学读压强,丙同学记录、处理数据
活动5【活动】（五）数据处理分析
师:采用你们认为最恰当的方法处理实验数据,验证猜想。
学生回答:描点法作 P-V图线(学生作图时间,规范作图)
分享(投影)学生实验成果
思考:得出了什么结论?是双曲线吗?能下结论P-V成反比吗?怎么办?(提示:研究牛顿第二定律中,a与m的关系处理方法)引导出P-1/V图像?过原点吗?
师:如果P和1/V成正比,图线的反向延长线应该交于原点,为什么没有过原点呢?
——误差分析(漏气、移动快慢、读数等)
活动6【活动】(六）实验探究
用压强传感器、数据采集器、计算机dis数字实验平台完成实验(两名学生演示)
器材简介:压强传感器将气体压强信号转换为电信号输出,数据采集器,将压强传感器输入的模拟信号转变为数据信号,并将数据信号输入计算机。
活动7【活动】（七）得出实验结论
提示:若P-1/V图像应是过原点的直线,能否说明P和V成反比关系。(有限的几组实验数据,要得出一个普遍规律是不够的,而且我们研究的是空气,其它气体是否有同样的规律,还得进一步研究),科学家经过大量的事实证明,一定质量的某种气体,在温度保持不变的情况下,气体的压强和体积成反比
活动8【讲授】三、玻意尔定律（PPT展示）
1、内容:一定质量的某种气体,在温度保持不变的情况下,气体的压强和体积成反比。
2、表达式:PV=C P1V1=P2V2
3、p-v图线:P-V图像上每一点的温度都相同,我们称之为等温线。
4、p-v图像的意义
(1)物理意义:反映压强随体积的变化关系
(2)点意义:每一组数据---反映某一状态
(3)结论:体积缩小到原来的几分之一,压强增大到原来的几倍.体积增大到原来的几倍,它的压强就减小为原来的几分之一.
5、适用条件:质量一定的气体,压强不太大(相对于标准大气压),温度不太低(相对于室温)的情况。
思考:由PV=C可知等温线的位置决定于常数C,那C和什么因素有关呢?
一定气体在不同温度下等温线的位置不同,哪条等温线的温度更高呢?为什么?(分子动理论)
活动9【练习】四、玻意尔定律的应用
例1:一定质量气体的体积是20L时,压强为1×105Pa。当气体的体积减小到16L时,压强为多大?设气体的温度保持不变.
解:状态1: V1=20L, P1=1×105Pa
状态2: V2=16L, P2=?
根据玻意尔定律,P1 V1=P1 V2
P2=1.25×10 5Pa
用玻意尔定律解题的步骤:
1.确定研究对象.被封闭的气体(满足质量不变的条件);
2.用一定的数字或表达式写出气体状态的初始条件(p1,V1,p2,V2);
3.根据玻意耳定律公式,列出相应的气体方程;
4.将各初始条件代入气体公式中,求解未知量;
5.对结果的物理意义进行讨论.
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