視頻標(biāo)簽：氣體的等溫變化

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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(xué)目標(biāo)
1、知識與技能
(1)掌握玻意耳定律的內(nèi)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(guī)律,初步建立實驗探究的科學(xué)思想
3、情感態(tài)度價值觀
(1)通過探究性實驗,培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)和解決問題的能力,體驗學(xué)習(xí)的樂趣。(2)在實驗探究過程中,培養(yǎng)學(xué)生相互協(xié)作的精神。
2學(xué)情分析
在學(xué)習(xí)這節(jié)內(nèi)容之前,學(xué)生已經(jīng)對氣體有了感觀上的認(rèn)識,并且通過分子動理論的學(xué)習(xí),積累了一定的理論基礎(chǔ)。高中學(xué)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(xué)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(nèi)容,而本章理想氣體三大實驗,又是重中之重。因此,學(xué)好本節(jié)內(nèi)容,為學(xué)生本章后面知識的學(xué)習(xí)奠定扎實的基礎(chǔ)。
3重點(diǎn)難點(diǎn)
1.通過實驗設(shè)計和數(shù)據(jù)處理使學(xué)生知道并掌握一定質(zhì)量的氣體在等溫變化時壓強(qiáng)與體積的關(guān)系,
2.理解玻意耳定律的內(nèi)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(xué)過程
4.1第一學(xué)時
4.1.1教學(xué)目標(biāo)
1、知識與技能
(1)掌握玻意耳定律的內(nèi)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(guī)律,初步建立實驗探究的科學(xué)思想
3、情感態(tài)度價值觀
(1)通過探究性實驗,培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)和解決問題的能力,體驗學(xué)習(xí)的樂趣。(2)在實驗探究過程中,培養(yǎng)學(xué)生相互協(xié)作的精神。
4.1.2學(xué)時重點(diǎn)
通過實驗設(shè)計和數(shù)據(jù)處理使學(xué)生知道并掌握一定質(zhì)量的氣體在等溫變化時壓強(qiáng)與體積的關(guān)系。
4.1.3學(xué)時難點(diǎn)
理解玻意耳定律的內(nèi)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(xué)活動
活動1【導(dǎo)入】一、引入：
1、溫故:氣體的狀態(tài)參量(P、V、T)
2、通過觀察實驗現(xiàn)象使學(xué)生直觀的感受到一定質(zhì)量的氣體溫度、壓強(qiáng)、體積之間存在一定的定性關(guān)系。從定性關(guān)系提出疑問引出定量關(guān)系,通過控制變量法引入新課。
(1)、生活現(xiàn)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(fù)原狀,認(rèn)真觀察實驗,體會乒乓球內(nèi)一定質(zhì)量的氣體溫度、壓強(qiáng)、體積的變化情況
說明什么:乒乓球內(nèi)的氣體,在溫度升高時,內(nèi)部氣壓增大,體積也增大。
實驗2、吹氣球比賽:準(zhǔn)備兩個空礦泉水瓶,兩瓶內(nèi)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(xué)生總結(jié): 一定質(zhì)量的氣體,其溫度、壓強(qiáng)、體積之間存在相互關(guān)系。
思考:如何研究壓強(qiáng)、體積、溫度三個狀態(tài)參量之間存在的定量關(guān)系呢——控制變量法
 
在分析氣體狀態(tài)變化的過程中,如果物體膨脹、壓縮的過程比較緩慢,可以認(rèn)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(tài)變化,稱為等溫變化。也就是我們今天所要研究的內(nèi)容。研究一定質(zhì)量的氣體,控制T不變,研究P、V關(guān)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(zhì)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(yīng)的氣體壓強(qiáng),多次測量數(shù)據(jù),對數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)測量:氣體壓強(qiáng)——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(jīng)經(jīng)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(qiáng)狀態(tài)下具體的體積大小嗎?
   ——關(guān)心PV的定量變化,故V具體數(shù)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(diǎn)點(diǎn)細(xì)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(shè)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(biāo)示,橫線范圍是0.95-1.05。
思考:
如何確保封閉氣體的質(zhì)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(shù)值?
4.如何處理實驗數(shù)據(jù)?
活動3【活動】（三）實驗猜想
思考:氣體進(jìn)行等溫變化時,壓強(qiáng)和體積之間有什么關(guān)系呢?——P變大則V變小
猜想: P反比于V、 PV=常數(shù)(告訴學(xué)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(qiáng),并進(jìn)行記錄。
移動管塞,使氣柱玻璃管內(nèi)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(qiáng)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(yīng)的壓強(qiáng)P₁,P₂,P₃,P₄,P₅,數(shù)據(jù)記錄表內(nèi)
分組實驗——分工合作:甲同學(xué)移動活塞,讀出體積,乙同學(xué)讀壓強(qiáng),丙同學(xué)記錄、處理數(shù)據(jù)
 
活動5【活動】（五）數(shù)據(jù)處理分析
 
 
師:采用你們認(rèn)為最恰當(dāng)?shù)姆椒ㄌ幚韺嶒灁?shù)據(jù),驗證猜想。
   學(xué)生回答:描點(diǎn)法作 P-V圖線(學(xué)生作圖時間,規(guī)范作圖)
分享(投影)學(xué)生實驗成果
思考:得出了什么結(jié)論?是雙曲線嗎?能下結(jié)論P(yáng)-V成反比嗎?怎么辦?(提示:研究牛頓第二定律中,a與m的關(guān)系處理方法)引導(dǎo)出P-1/V圖像?過原點(diǎn)嗎?
師:如果P和1/V成正比,圖線的反向延長線應(yīng)該交于原點(diǎn),為什么沒有過原點(diǎn)呢?
——誤差分析(漏氣、移動快慢、讀數(shù)等)
活動6【活動】(六）實驗探究
用壓強(qiáng)傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計算機(jī)dis數(shù)字實驗平臺完成實驗(兩名學(xué)生演示)
器材簡介:壓強(qiáng)傳感器將氣體壓強(qiáng)信號轉(zhuǎn)換為電信號輸出,數(shù)據(jù)采集器,將壓強(qiáng)傳感器輸入的模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)信號,并將數(shù)據(jù)信號輸入計算機(jī)。
 
活動7【活動】（七）得出實驗結(jié)論
 
 
提示:若P-1/V圖像應(yīng)是過原點(diǎn)的直線,能否說明P和V成反比關(guān)系。(有限的幾組實驗數(shù)據(jù),要得出一個普遍規(guī)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(guī)律,還得進(jìn)一步研究),科學(xué)家經(jīng)過大量的事實證明,一定質(zhì)量的某種氣體,在溫度保持不變的情況下,氣體的壓強(qiáng)和體積成反比
活動8【講授】三、玻意爾定律（PPT展示）
1、內(nèi)容:一定質(zhì)量的某種氣體,在溫度保持不變的情況下,氣體的壓強(qiáng)和體積成反比。
2、表達(dá)式:PV=C   P₁V₁=P₂V₂
3、p-v圖線:P-V圖像上每一點(diǎn)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(qiáng)隨體積的變化關(guān)系
(2)點(diǎn)意義:每一組數(shù)據(jù)---反映某一狀態(tài)
(3)結(jié)論:體積縮小到原來的幾分之一,壓強(qiáng)增大到原來的幾倍.體積增大到原來的幾倍,它的壓強(qiáng)就減小為原來的幾分之一.
 
5、適用條件:質(zhì)量一定的氣體,壓強(qiáng)不太大(相對于標(biāo)準(zhǔn)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(shù)C,那C和什么因素有關(guān)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(xí)】四、玻意爾定律的應(yīng)用
例1:一定質(zhì)量氣體的體積是20L時,壓強(qiáng)為1×10⁵Pa。當(dāng)氣體的體積減小到16L時,壓強(qiáng)為多大?設(shè)氣體的溫度保持不變.
解:狀態(tài)1: V₁=20L, P₁=1×10⁵Pa
    狀態(tài)2: V₂=16L, P₂=?
    根據(jù)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(zhì)量不變的條件);
2.用一定的數(shù)字或表達(dá)式寫出氣體狀態(tài)的初始條件(p₁,V₁,p₂,V₂);
3.根據(jù)玻意耳定律公式,列出相應(yīng)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(jié)果的物理意義進(jìn)行討論.
 
 

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