高二物理人教版選修33 8.3理想氣體的狀態(tài)方程教案

1、.理想氣體的狀態(tài)方程重/難點(diǎn)重點(diǎn)：理想氣體的狀態(tài)方程。難點(diǎn)：對“理想氣體這一概念的理解。重/難點(diǎn)分析 重點(diǎn)分析：理想氣體的狀態(tài)方程是本節(jié)課的重點(diǎn)，因?yàn)樗粌H是本節(jié)課的核心內(nèi)容，還是中學(xué)階段解答氣體問題所遵循的最重要的規(guī)律之一。難點(diǎn)分析：對“理想氣體這一概念的理解是本節(jié)課的一個難點(diǎn)，因?yàn)檫@一概念對中學(xué)生來講非常抽象，而且在本節(jié)只能從宏觀現(xiàn)象對“理想氣體給出初步概念定義，只有到后兩節(jié)從微觀的氣體分子動理論方面才能對“理想氣體給予進(jìn)一步的闡述。另外在推導(dǎo)氣體狀態(tài)方程的過程中用狀態(tài)參量來表示氣體狀態(tài)的變化也很抽象，學(xué)生理解上也有一定難度。打破策略一引入新課前面我們學(xué)習(xí)的玻意耳定律是一定質(zhì)量的氣體在溫度

2、不變時，壓強(qiáng)與體積變化所遵循的規(guī)律，而查理定律是一定質(zhì)量的氣體在體積不變時，壓強(qiáng)與溫度變化時所遵循的規(guī)律，即這兩個定律都是一定質(zhì)量的氣體的體積、壓強(qiáng)、溫度三個狀態(tài)參量中都有一個參量不變，而另外兩個參量變化所遵循的規(guī)律，假設(shè)三個狀態(tài)參量都發(fā)生變化時，應(yīng)遵循什么樣的規(guī)律呢？這就是我們今天這節(jié)課要學(xué)習(xí)的主要問題。二教學(xué)過程設(shè)計(jì)1關(guān)于“理想氣體概念的教學(xué)設(shè)問：1玻意耳定律和查理定律是如何得出的？即它們是物理理論推導(dǎo)出來的還是由實(shí)驗(yàn)總結(jié)歸納得出來的？答案是：由實(shí)驗(yàn)總結(jié)歸納得出的。2這兩個定律是在什么條件下通過實(shí)驗(yàn)得到的？老師引導(dǎo)學(xué)生知道是在溫度不太低與常溫比較和壓強(qiáng)不太大與大氣壓強(qiáng)相比的條件得出的。老師

3、講解：在初中我們就學(xué)過使常溫常壓下呈氣態(tài)的物質(zhì)如氧氣、氫氣等液化的方法是降低溫度和增大壓強(qiáng)。這就是說，當(dāng)溫度足夠低或壓強(qiáng)足夠大時，任何氣體都被液化了，當(dāng)然也不遵循反映氣體狀態(tài)變化的玻意耳定律和查理定律了。而且實(shí)驗(yàn)事實(shí)也證明：在較低溫度或較大壓強(qiáng)下，氣體即使未被液化，它們的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也與玻意耳定律或查理定律計(jì)算出的數(shù)據(jù)有較大的誤差。出示表格1：PpV值×1.013×105PaL×1.013×105PaH2N2O2空氣111111001.0690.99410.92650.9732001.1381.04830.9141.015001.35651.391.1561

4、.3410001.722.06851.73551.992說明講解：投影片1所示是在溫度為0，壓強(qiáng)為的條件下取1L幾種常見實(shí)際氣體保持溫度不變時，在不同壓強(qiáng)下用實(shí)驗(yàn)測出的pV乘積值。從表中可看出在壓強(qiáng)為至之間時，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與玻意耳定律計(jì)算值，近似相等，當(dāng)壓強(qiáng)為時，玻意耳定律就完全不適用了。這說明實(shí)際氣體只有在一定溫度和一定壓強(qiáng)范圍內(nèi)才能近似地遵循玻意耳定律和查理定律。而且不同的實(shí)際氣體適用的溫度范圍和壓強(qiáng)范圍也是各不一樣的。為了研究方便，我們假設(shè)這樣一種氣體，它在任何溫度和任何壓強(qiáng)下都能嚴(yán)格地遵循玻意耳定律和查理定律。我們把這樣的氣體叫做“理想氣體。板書“理想氣體概念意義。2推導(dǎo)理想氣體狀態(tài)方程前

5、面已經(jīng)學(xué)過，對于一定質(zhì)量的理想氣體的狀態(tài)可用三個狀態(tài)參量p、V、T來描繪，且知道這三個狀態(tài)參量中只有一個變而另外兩個參量保持不變的情況是不會發(fā)生的。換句話說：假設(shè)其中任意兩個參量確定之后，第三個參量一定有唯一確定的值。它們共同表征一定質(zhì)量理想氣體的唯一確定的一個狀態(tài)。根據(jù)這一思想，我們假定一定質(zhì)量的理想氣體在開場狀態(tài)時各狀態(tài)參量為，經(jīng)過某變化過程，到末狀態(tài)時各狀態(tài)參量變?yōu)?，這中間的變化過程可以是各種各樣的，現(xiàn)假設(shè)有兩種過程：第一種：從先等溫并使其體積變?yōu)?，壓?qiáng)隨之變?yōu)?，此中間狀態(tài)為再等容并使其溫度變?yōu)?，那么其壓?qiáng)一定變?yōu)?，那么末狀態(tài)。第二種：從先等容并使其溫度變?yōu)?，那么壓?qiáng)隨之變?yōu)?，此中間狀態(tài)

6、為，再等溫并使其體積變?yōu)?，那么壓?qiáng)也一定變?yōu)?，也到末狀態(tài)。將全班同學(xué)分為兩大組，根據(jù)玻意耳定律和查理定律，分別按兩種過程，自己推導(dǎo)理想氣體狀態(tài)過程。即要求找出與間的等量關(guān)系。理想氣體狀態(tài)方程。它說明：一定質(zhì)量的理想氣體的壓強(qiáng)、體積的乘積與熱力學(xué)溫度的比值是一個常數(shù)。3推導(dǎo)并驗(yàn)證蓋·呂薩克定律設(shè)問：1假設(shè)上述理想氣體狀態(tài)方程中，方程形式變化成怎樣的形式？答案：2 本身說明氣體狀態(tài)變化有什么特點(diǎn)？答案：說明等效地看作氣體做等壓變化。即壓強(qiáng)保持不變的變化由此可得出結(jié)論：當(dāng)壓強(qiáng)不變時，一定質(zhì)量的理想氣體的體積與熱力學(xué)溫度成正比。這個結(jié)論最初是法國科學(xué)家蓋·呂薩克在研究氣體膨脹的實(shí)驗(yàn)

7、中得到的，也叫蓋·呂薩克定律。它也屬于實(shí)驗(yàn)定律。當(dāng)今可以設(shè)計(jì)多種實(shí)驗(yàn)方法來驗(yàn)證這一結(jié)論。今天我們利用在驗(yàn)證玻意耳定律中用過的氣體定律實(shí)驗(yàn)器來驗(yàn)證這一定律。演示實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)裝置如下圖，此實(shí)驗(yàn)保持壓強(qiáng)不變，只是利用改變燒杯中的水溫來確定三個溫度狀態(tài)，這可從溫度計(jì)上讀出，再分別換算成熱力學(xué)溫度，再利用氣體實(shí)驗(yàn)器上的刻度值作為達(dá)熱平衡時，被封閉氣體的體積值，分別為，填入表格，然后讓學(xué)生用計(jì)算器分別算出，只要讀數(shù)準(zhǔn)確，那么這幾個值會近似相等，從而證明了蓋·呂薩克定律。例1. 一定質(zhì)量的理想氣體，由狀態(tài)A1，3沿直線AB變化到C3，1，如圖8.37所示，氣體在A、B、C三個狀態(tài)中的溫度之比是A.1：1：1 B. 1：2：3 C. 3：4：3 D. 4：3：4解析：由理想氣體狀態(tài)方程可作出判斷。答案：C。 打破反思本節(jié)課通過推導(dǎo)理想氣體狀態(tài)