氣體的等溫變化 教案 高中物理新人教版選擇性必修第三冊(cè)（2022年）

1、2.2 氣體的等溫變化 本節(jié)是本章的重難點(diǎn)內(nèi)容之一。教材通過(guò)探究實(shí)驗(yàn)的得出玻意耳定律的內(nèi)容及其數(shù)表達(dá)式。玻意耳定律是學(xué)生學(xué)習(xí)的第一個(gè)氣體實(shí)驗(yàn)定律，第一次分析氣體狀態(tài)參量的定量變化，對(duì)學(xué)生后面進(jìn)一步學(xué)習(xí)另外兩個(gè)氣體實(shí)驗(yàn)定律都有重要作用，同時(shí)也能培養(yǎng)學(xué)生通過(guò)觀察來(lái)研究物理問(wèn)題的思想方法。本節(jié)教材的內(nèi)容是初中沒(méi)有接觸過(guò)的，學(xué)習(xí)起來(lái)比較陌生，所以要適當(dāng)安排練習(xí)及時(shí)鞏固所學(xué)的知識(shí)。物理觀念知道玻意耳定律的內(nèi)容，具有將玻意耳定律與實(shí)際相聯(lián)系的意識(shí)?？茖W(xué)思維從具體事物入手分析和解決問(wèn)題。科學(xué)探究：能在他人指導(dǎo)下獨(dú)立完成探究氣體等溫變化的規(guī)律的實(shí)驗(yàn)，知道基本的實(shí)驗(yàn)原理?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任培養(yǎng)學(xué)生從具體事物入手的分

2、析方法，提高學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)來(lái)分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。教學(xué)重點(diǎn)：通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究得出玻意耳定律的內(nèi)容，并能進(jìn)行簡(jiǎn)單運(yùn)算。教學(xué)難點(diǎn)：玻意耳定律的實(shí)際應(yīng)用。多媒體課件、探究氣體等溫變化的規(guī)律的實(shí)驗(yàn)裝置等。一、新課引入在慶典活動(dòng)中放飛的氣球，會(huì)飛到我們看不見(jiàn)的地方。隨著氣球的升空，大氣壓在減小，溫度在降低，氣球在膨脹看來(lái)，一定質(zhì)量的氣體的壓強(qiáng)、體積和溫度三個(gè)狀態(tài)參量之間是有聯(lián)系的。那么，它們會(huì)有怎樣的聯(lián)系呢？二、新課教學(xué)（一）氣體的等溫變化描述氣體的狀態(tài)變化的狀態(tài)參量：體積V，確定氣體的空間大小。壓強(qiáng)P，確定氣體與容器壁之間的作用力的大小。溫度T，確定氣體的熱運(yùn)動(dòng)劇烈程度大小。對(duì)一定質(zhì)量的氣體而言，如

3、果這三個(gè)狀態(tài)參量都不變，就可以說(shuō)氣體的狀態(tài)不變，但如果有參量變了，那氣體的狀態(tài)就會(huì)發(fā)生改變。問(wèn)題：那這三者間會(huì)不會(huì)存在一定的關(guān)系呢？于一定質(zhì)量的氣體，在溫度保持不變時(shí)，其壓強(qiáng)與體積變化時(shí)就存在一定的關(guān)系，可以稱之為等溫變化。（二）實(shí)驗(yàn)：探究氣體等溫變化的規(guī)律1.實(shí)驗(yàn)思路研究對(duì)象：質(zhì)量不變的空氣柱實(shí)驗(yàn)操作：緩慢上下抽動(dòng)柱塞可以改變氣體的體積2.物理量的測(cè)量如何測(cè)量空氣柱的體積V？然后你通過(guò)旁邊的刻度時(shí)，可以讀出空氣柱的長(zhǎng)度L，用它乘下底面積S 就能求出氣體體積V。如何測(cè)量空氣柱的壓強(qiáng) p？從上面的壓力表可以直接得到氣體的壓強(qiáng)P。 3.數(shù)據(jù)分析（列表、描點(diǎn)、連線）溫度不變時(shí)壓強(qiáng)與體積的關(guān)系 壓強(qiáng)和

4、體積的倒數(shù)成正比實(shí)際操作后，發(fā)現(xiàn)空氣柱的體積越小，壓強(qiáng)反而越大，難道壓強(qiáng)和體積成反比。把得到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)畫(huà)成圖像，以壓強(qiáng)為縱坐標(biāo)，以體積的倒數(shù)為橫坐標(biāo)，用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)他們都位于過(guò)原點(diǎn)的同一條直線上，看來(lái)壓強(qiáng)和體積的倒數(shù)成正比，也就是和體積成反比。結(jié)論：一定質(zhì)量的某種氣體在溫度不變的情況下，壓強(qiáng)P與體積V成反比。4.實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：第一、為保證溫度不變，氣體體積的改變要緩慢進(jìn)行，如果操作太快，就不是等溫變化會(huì)影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。第二、柱塞，事先要涂好潤(rùn)滑油，來(lái)保證裝置的氣密性。第三，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，不要用手接觸注射器的圓筒，如果你用手握著它，那其中的氣體，就會(huì)從你溫暖的手中吸收熱量，溫度升高，那就不是

5、等溫變化。第四、讀取空氣柱長(zhǎng)度時(shí)，視線要與刻度線相平，以減小讀數(shù)誤差。（三）玻意耳定律1.玻意耳定律的內(nèi)容用實(shí)驗(yàn)探究了氣體的等溫變化規(guī)律，得出：一定質(zhì)量的某種氣體在溫度不變的情況下，壓強(qiáng)與體積成反比。用公式可以表示PV=C還可以寫(xiě)成P1V1=P2V2左右兩邊分別表示氣體在一、二兩個(gè)狀態(tài)下了壓強(qiáng)和體積，這個(gè)式子可是非常有用。這個(gè)規(guī)律最早是由英國(guó)科學(xué)家玻意耳發(fā)現(xiàn)，所以被稱為玻意耳定律。適用范圍：溫度不太低，壓強(qiáng)不太大。2.等溫變化的圖像等溫線是雙曲線的一支。圖中溫度越高，C值也就越大，其等溫線離原點(diǎn)越遠(yuǎn)。例1：如圖所示是一定質(zhì)量的某氣體狀態(tài)變化的pV圖象，則下列說(shuō)法正確的是()A氣體做的是等溫變化

6、 B氣體的壓強(qiáng)從A到B一直減小C氣的體積從A 到B一直增大 D氣體的三個(gè)狀態(tài)參量一直都在變解析：注意壓強(qiáng)與體積的關(guān)系是曲線。例2：一定質(zhì)量的氣體，不同溫度下的等溫線是不同的。有兩條等溫線，哪條等溫線表示的是溫度比較高時(shí)的情形嗎？請(qǐng)你嘗試給出判斷，并說(shuō)明理由。解析：圖線溫度越高，其等溫線離原點(diǎn)越遠(yuǎn)。所以T2T1。例3：氧氣瓶在儲(chǔ)存過(guò)程中，由于密封不嚴(yán)，其瓶?jī)?nèi)氧氣的壓強(qiáng)和體積變化如圖從A到B所示，則瓶?jī)?nèi)氧氣的溫度（ ）A一直升高B一直降低C先升高后降低D不變解析：如果咱補(bǔ)上等溫線比較溫度，顯然A點(diǎn)所在的等溫線位置更高，溫度就更高，也就是T2T1 所以從A到B溫度一直降低，看看選項(xiàng)，應(yīng)該選B。你要是

7、這么說(shuō)，可就掛了，認(rèn)真讀題，這里的氧氣瓶密封不嚴(yán)，等于說(shuō)在漏氣，還記得等溫變化規(guī)律的前提嗎？是對(duì)于一定質(zhì)量的某種氣體才行。所以題目中的情況根本不滿足等溫變化的規(guī)律，換個(gè)思路的來(lái)解答。你想了密封不嚴(yán)導(dǎo)致的漏氣，咱可以看做是一個(gè)緩慢的過(guò)程，那瓶?jī)?nèi)的氣體就可以與外界環(huán)境進(jìn)行充分的熱交換，所以和外界溫度相等，所以無(wú)論從從A到B體積怎么變，溫度卻保持不變，所以正確答案應(yīng)該選D。例4：一個(gè)足球的容積是2.5L。用打氣筒給這個(gè)足球打氣，每打一次都把體積為125mL、壓強(qiáng)與大氣壓強(qiáng)相同的氣體打進(jìn)球內(nèi)。如果在打氣前足球就已經(jīng)是球形并且里面的壓強(qiáng)與大氣壓強(qiáng)相同。打了20次后，足球內(nèi)部空氣的壓強(qiáng)是大氣壓的多少倍？你

8、在得出結(jié)論時(shí)考慮到了什么前提？實(shí)際打氣時(shí)的情況能夠滿足你的前提嗎？解析：研究對(duì)象：打完20次氣后足球內(nèi)的氣體，假設(shè)氣體的溫度和球的體積均不發(fā)生變化，設(shè)大氣壓強(qiáng)為p0，則初態(tài)：p1=p0 V1=2.5+0.12520=5L末態(tài)：p2=？ 體積為打氣后V2=2.5L據(jù)玻意耳定律有：p1V1=p2V2 代入數(shù)據(jù)解得：p2=2p0例5：水銀氣壓計(jì)中混入了一個(gè)氣泡，上升到水銀柱的上方，使水銀柱上方不再是真空。當(dāng)實(shí)際大氣壓相當(dāng)于768mm高的水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)時(shí)，這個(gè)水銀氣壓計(jì)的讀數(shù)只有750mm，此時(shí)管中的水銀面到管頂?shù)木嚯x為80mm。當(dāng)這個(gè)氣壓計(jì)的讀數(shù)為740mm水銀柱時(shí)，實(shí)際的大氣壓相當(dāng)于多高水銀柱產(chǎn)

9、生的壓強(qiáng)？設(shè)溫度保持不變。解析：一管中封閉氣體為研究對(duì)象，設(shè)玻璃管的橫截面積為S，前后為等溫變化。初態(tài)：P1=（768-750）mmHg=18mmHg V1=80S末態(tài)：P2=（P-740）mmHg V2=80S+（750-740）S =90S等溫變化，根據(jù)p1V1=p2V2代入得：1880S=（P-740）90S解得：P=756mmHg2.2 氣體的等溫變化1.等溫變化一定量的氣體在溫度不變的狀態(tài)下，發(fā)生的變化。2.玻意耳定律 一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的情況下，它的壓強(qiáng)跟體積成反比pV=C 或p1V1=p2V23.適用范圍溫度不太低，壓強(qiáng)不太大。4.氣體等溫變化的圖像，是一條以縱軸和橫軸為漸近線的雙曲線，稱等溫線5.等溫線的特點(diǎn) 溫度越高，其等溫線離原點(diǎn)越遠(yuǎn)。本課屬于實(shí)驗(yàn)探究課，實(shí)驗(yàn)探究課學(xué)生一