教學(xué)設(shè)計：氣體的等溫變化

1、 8.1 氣體的等溫變化教學(xué)目標(biāo)：教學(xué)過程：一、引入： 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。師：現(xiàn)在請兩個同學(xué)來進(jìn)行一場吹氣球比賽，看看誰能把氣球吹得更大。 活動進(jìn)行 問：請參加比賽的同學(xué)說說看，在瓶子力吹氣球時有什么不同的感覺呢？ 關(guān)鍵詞：吃力 困難問：請同學(xué)分析一下，為什么B瓶中氣球比A瓶中的更難以吹鼓起來呢？ A瓶漏氣、B瓶中氣球漏氣師：可以利用身邊資源進(jìn)行驗證一下，看看你的猜測是不是正確的。引導(dǎo)學(xué)生將A、B兩瓶蓋上蓋子后壓入水中，A瓶進(jìn)了水，B瓶沒有進(jìn)水。說明A瓶漏氣。向全體同學(xué)展示兩瓶的驗證結(jié)果，明確A瓶漏氣，

2、故A瓶內(nèi)氣球更容易吹起來?？偨Y(jié)性問題：現(xiàn)在請同學(xué)們根據(jù)已有的知識解釋一下，為什么在密閉的瓶子中更難將氣球吹鼓呢?引導(dǎo)學(xué)生回答: 密閉瓶子中本身裝有有一定量氣體，當(dāng)瓶中氣球脹大時，瓶中氣體被壓縮，瓶中氣體壓強(qiáng)變大，使得吹大的氣球更加困難。而漏氣的瓶中的氣體由于和外界連通，氣壓始終等于外界大氣壓，故吹起氣球就和平時無異。總結(jié)性問題2：這個比賽告訴我們，對于質(zhì)量一定的氣體，其壓強(qiáng)跟什么因素有關(guān)呢？體積展示一顆完好的乒乓球，并用腳將它踩扁。（注意形變程度不能過大，必須保證能夠恢復(fù)原狀)師：這里有一顆被踩扁的乒乓球，大家能想想辦法將它復(fù)原嗎？將球泡在熱水中，復(fù)原后像全體學(xué)生展示。問：哪位同學(xué)能給我們解釋

3、一下熱水能使乒乓球復(fù)原的原因呢？球內(nèi)氣體受熱膨脹，將乒乓球體撐開。問：如果乒乓球被踩破了，還能使用熱水復(fù)原嗎？不能，受熱膨脹，球內(nèi)氣體就從縫隙中溢出來，無法撐開乒乓球體?？偨Y(jié)性問題3：由此可見，氣體的體積、壓強(qiáng)還跟什么因素有關(guān)呢？溫度展示幻燈片：香檳酒、可樂瓶被搖晃后打開的瞬間、炎熱夏天鼓脹的自行車輪胎。師：在生活中大家都有這樣的經(jīng)驗，炎熱的夏天會避免給自行車輪胎氣加的太滿的氣，否則車輪會很容易發(fā)生爆胎。這是為什么呢？夏天溫度較高，氣體高溫膨脹使得車輪內(nèi)氣壓過大，發(fā)生爆胎?？偨Y(jié)性問題4：綜上所訴，要描述一定氣體的狀態(tài)時，我們必須要考慮到三個因素，分別是哪三個因素呢？溫度、壓強(qiáng)、體積?？偨Y(jié)性問題

4、5：現(xiàn)在請同學(xué)們回到課前的比賽，你們在分析瓶中氣體的狀態(tài)變化時，考慮到了溫度變化這個因素了嗎？沒有其實在剛才的分析中，不考慮溫度的變化是一個明智的決定。問：為什么可以不考慮溫度的變化呢？因為溫度變化較小，可以認(rèn)為恒等于室溫。總結(jié)：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，這個時候我們可以認(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。（引入課題）師：即一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的情況下，研究其壓強(qiáng)和體積的關(guān)系。用數(shù)學(xué)表達(dá)，就是（板書） M、T不變 研究 P、V的關(guān)系？ 二、 新課進(jìn)行1、 明確研究內(nèi)容 問：今天我們就

5、要通過實驗來探究，探究什么呢？一定質(zhì)量的氣體在溫度保持恒定時，壓強(qiáng)P和體積V之間的關(guān)系。2、 提出猜想 師：進(jìn)行探究的第一步就是要提出猜想。 問：現(xiàn)在請大家根據(jù)已有經(jīng)驗，大膽的猜測一下，當(dāng)氣體的M和T不變時，P和V會有什么關(guān)系呢？ 引導(dǎo)（板書）： 1、壓強(qiáng)P和體積V成反比，即 PV=C. 或P=C/V. 2、P與V的n次方反比，即 PVn=C P=C/Vn 3、設(shè)計探究方案師：請同學(xué)們開動腦筋，以小組的形式討論，使用老師所在PPT上展示的實驗器材設(shè)計一個實驗方案進(jìn)行探究。請從PPT上提供的幾個問題進(jìn)行展開。PPT展示： 雙通塑膠導(dǎo)管 水 水銀、刻度尺 圓柱形雙通玻璃容器若干、單通玻璃容器若干、

6、橡皮塞 （均有配圖）方案：1.如何保證M、T不變？2.怎么改變V和P?3.如何測出V和P的數(shù)值？4.如何處理實驗數(shù)據(jù)？（學(xué)生討論時間）師：現(xiàn)在，哪位小組的同學(xué)來展示一下小組的討論結(jié)果呢?實驗器材：單雙通個圓柱形玻璃容器A、B各一個，兩容器之間利用塑膠導(dǎo)管想通制成為連通器，在連通器中充入部分氣體，使用水或者水銀將氣體密封在連通器內(nèi)、刻度尺備用。1、用液體（水或水銀）來密封一段氣柱2、緩慢改變氣柱的V、P來保證T不變3、利用水銀或水的重力作用來改變氣柱的壓強(qiáng)P從而改變體積V4、V=SH，S為圓柱形容器的橫截面積，在S一定的情況下，V可有H替代，氣柱高度可以由刻度尺讀出。5、通過連通器原理，連通器內(nèi)

7、液面進(jìn)行受力分析，根據(jù)平衡條件求得密封氣體壓強(qiáng)，需要先測出大氣壓P0.如圖：6、數(shù)據(jù)處理：改變P、V測出若干組數(shù)據(jù)，制成實驗表格。a、描點做出P-V圖。若P、V成反比，則圖像為雙曲線。b、描點做出P-1/V圖。若P、V成反比，則圖像為過原點的直線c、計算各個狀態(tài)時的P、V乘積。若P、V成反比，P1V1=P2V2=P3V3如圖：7、 集思廣益，讓學(xué)生自己提出可能存在的誤差并提出改進(jìn)方案。水銀有毒、水在改變壓強(qiáng)時水壓過低，變化較不明顯、讀體積時刻度尺存在誤差、讀室內(nèi)氣體壓強(qiáng)存在誤差、計算壓強(qiáng)不但麻煩又再次引入誤差3、 教師演示實驗師：為了更加直觀精確的測出氣體的壓強(qiáng)，老師帶來了一個壓力計，它可以直

8、觀的將其下端薄膜所受的壓強(qiáng)顯示出來。另外，為了這里還提供了一個注射器，我們可以通過它更高效的改變氣體的體積，而氣體的體積也可以直接由玻璃管上標(biāo)注的刻度來讀出，現(xiàn)在，請大家說明，我們要怎么進(jìn)行試驗?zāi)兀?、 明確研究對象注射器內(nèi)密封的氣體2、 緩慢推動注射器，推動過程避免手握氣體管壁，改變氣溫。3、 記錄數(shù)據(jù)。實驗進(jìn)行，教師進(jìn)行實驗操作(6個點)，兩名學(xué)生進(jìn)行讀讀數(shù)，班內(nèi)其余學(xué)生記錄數(shù)據(jù)。指示性發(fā)言：這個實驗需要大家的配合，現(xiàn)在請兩名同學(xué)上來協(xié)助老師進(jìn)行讀數(shù)，分別讀出氣體壓強(qiáng)和氣柱高度并報給大家。其它同學(xué)小組為單位記錄實驗數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。4、 數(shù)據(jù)處理并得出結(jié)論師：大家得出結(jié)論了嗎？哪個小組

9、成員給我們展示一下時間結(jié)果呢？P-V圖注意是否雙曲線、P-1/V圖線畫出反向延長線相交于橫軸、P1V1P2V2P3V3；大家得出什么結(jié)論了呢？在誤差允許的范圍內(nèi)，P、V成反比關(guān)系。文字：一定質(zhì)量的氣體，在溫度保持不變時，其壓強(qiáng)和體積成反比數(shù)學(xué)表達(dá)：m、T一定時，PV=C；P1V1=P2V2=P3V3 玻馬定律、玻意爾定律誤差分析：師：P-V圖像應(yīng)當(dāng)是一條雙曲線；而P-1/V圖線于橫軸的交點應(yīng)當(dāng)在原點位置，嚴(yán)格意義上才能說明P、V成反比關(guān)系。那么，實驗誤差來自于哪里呢？漏氣、升溫、活塞與玻璃容器之間的摩擦力較大5、 補(bǔ)充說明 1、等溫線師：為了更加直觀的描述一定質(zhì)量的氣體，在溫度保持不變時，其P

10、、V之間的關(guān)系，常使用P-V圖像。如圖所示：A、 每條雙曲線上的點都是在恒定溫度下測出來的，故雙曲線也成為等溫線。問：那么，T1和T2的小小關(guān)系如何呢？問：如果畫成P-1/V圖像，應(yīng)該是怎么樣的呢？2、 玻意爾定律的應(yīng)用師：請大家利用所學(xué)知識，嘗試解答一下課本課后練習(xí)第1小題。講解：P1V1=P2V2是對于一定質(zhì)量的氣體而言的，實際處理問題的時候應(yīng)當(dāng)注意研究對象。如課后練習(xí)1。所研究的應(yīng)當(dāng)是足球內(nèi)原有的氣體，加上打進(jìn)去的氣體。氣體的等溫變化引入：小生活大智慧1、 高溫下汽車爆胎某夏日中午短短2小時內(nèi)，我省東線高速路上共3兩車發(fā)生爆胎事故，右圖為其中某車的事故現(xiàn)場。問題1：為什么好好的車胎會變成

11、這樣呢？ 受熱（T）膨脹（V）擠破（P）2、 凹陷的乒乓球復(fù)原 問題2：凹陷的乒乓球能再次鼓起來嗎？ 能否？怎么做？試驗為什么？ 受熱（T）膨脹（V）撐開（P）進(jìn)入課題： 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。問題1：那壓強(qiáng)、體積、溫度之間存在怎么樣的相互關(guān)系呢？問題2：對于兩個以上的變量，我們應(yīng)該如何研究呢？控制變量法總結(jié)：控制T不變，觀察V隨P改變的情況。 即本節(jié)課的主題氣體的等溫變化。新課進(jìn)行 科學(xué)探究（1） 明確研究對象問題1：首先，我們應(yīng)當(dāng)明確我們要研究什么？ 問題2：裝氣體的容器應(yīng)當(dāng)滿足什么條件？能漏氣嗎？ 總結(jié)：必須要保證研究對象恒定，也就是一定質(zhì)量的氣體

12、問題:3：除了氣體質(zhì)量之外，還應(yīng)當(dāng)控制什么量恒定？ 總結(jié)：溫度，等溫變化溫度不變是前提。 控制：m、T不變（2） 進(jìn)行合理的實驗猜想問題1：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變小問題2：從定量的角度看，P和V可能成反比關(guān)系，如何用數(shù)學(xué)的形式進(jìn)行表達(dá)呢？ 猜想： P反比于V、 PV=常數(shù) （3） 設(shè)計實驗方案 師：老師為大家準(zhǔn)備了一套配套課本的實驗裝置。問題1：這套裝置和課本上的有一點點細(xì)微的差別，大家能看出來嗎？1、 壓力表刻度更加精確。書上每小格0.1；設(shè)備每小個0.05；2、 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0.95-0.15。問題2：請前

13、排的同學(xué)讀一下示數(shù)。1.010*105pa ,即小數(shù)點后三位。 問題3：研究的氣體儲存在哪里呢？玻璃柱下端的空氣柱中，由橡膠塞和潤滑油密封。問題4：空氣柱的體積怎么測出來呢？圓柱，均勻，測得S、H后則有V=SH。問題5：每小格表示的是高度嗎？無單位、且不像是1cm刻度已經(jīng)經(jīng)過換算，可以直接測體積。問題6：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具體豎直不重要?？偨Y(jié)：體積這里可以直接讀成“單位體積”問題7：每個小格表示多少單位體積？0.25單位體積（三）實驗操作操作：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

14、壓強(qiáng)，并進(jìn)行記錄。問題1：手應(yīng)該握在哪里呢？為什么？避免接觸空氣柱以免改變溫度。問題2：改變氣體體積時，能不能快速的擠壓或者抽拉呢？為什么？不能，緩慢的改變體積才能確保研究氣體保持室溫。（4） 進(jìn)行實驗分工合作：A：同學(xué)：讀壓強(qiáng) B、C同學(xué)：讀體積 D同學(xué)：在黑板上記錄 全體小組：記錄并處理實驗數(shù)據(jù)。（5） 處理并分析實驗數(shù)據(jù)1、 學(xué)生成果展示問題：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。教師動作：1、巡視 并選擇出即將展示的數(shù)據(jù)、準(zhǔn)備好投影儀 2、將數(shù)據(jù)輸入電腦excel 問題1：哪個小組來分享一下你們的實驗成果？問題2：得出了什么結(jié)論？問題3：怎么的出的結(jié)論？問題4：P-V圖線是什

15、么樣的？能確定是雙曲線？問題5：P-1/V圖像是什么樣的？過原點嗎？ 處理邏輯： 1、看表格，實驗數(shù)據(jù)趨勢為V增大P減小。 2、為了更形象的表示，描點P-V圖。（畫好刻度、作圖規(guī)范） a、如果成P、V反比，則圖像連線應(yīng)為雙曲線。 b、可否憑此判斷出擬合線為雙曲線？不能 c、怎么定量證明P、V成反比關(guān)系？計算P1V1=P2V23、計算法：P1V1=P2V2=P3V3=PnVn 肯定學(xué)生的處理方式4、如何更加形象的看出P、V的變化走勢？作圖 P、V反比P和1/V成正比做P-1/V圖若為過原點的直線證明P、V成反比。2、 電腦精確繪圖并進(jìn)行分析師：現(xiàn)在就用電腦來看看P-1/V是否成正比關(guān)系。 1、輸

16、入1/V做出P-1/V圖像插入趨勢線，計算R2值。說明：R2表示擬合線的準(zhǔn)確度，越接近1越準(zhǔn)確。問題：如果P和1/V成正比，圖線的反向延長線應(yīng)該交于原點，為什么沒有過原點呢？誤差分析 （ 體積增大的時候看到的氣泡是證明一回事呢 ）（6） 得出實驗結(jié)論結(jié)論：如果所有誤差都可以克服所得的P-1/V圖像應(yīng)是過原點的直線說明P和V成反比關(guān)系。 實驗結(jié)論：誤差允許的范圍內(nèi)，一定氣體在等溫變化時，壓強(qiáng)P和體積V成反比，即PV=C師：早在17世紀(jì)，這個實驗定律已經(jīng)被英國科學(xué)家玻意爾更加嚴(yán)密的實驗操作中同發(fā)現(xiàn)了，所以我們稱之為玻意爾定律（PPT展示）即：（一、文字表述）：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。 （二、數(shù)學(xué)表達(dá)）：PV=C P1V1=P2