人教版高中物理選修性必修第三冊第二章氣體、固體和液體 教學(xué)設(shè)計

第二章氣體、固體和液體教學(xué)設(shè)計

1.溫度和溫標(biāo)..............................................................1

2.氣體的等溫變化..........................................................4

3.氣體的等壓變化和等容變化................................................9

4.固體...................................................................17

5.液體...................................................................22

1.溫度和溫標(biāo)

【教學(xué)目標(biāo)】

（一）知識與技能

1.了解系統(tǒng)的狀態(tài)參量以及平衡態(tài)的概念。

2.掌握熱平衡的概念及熱平衡定律。

3.掌握溫度與溫標(biāo)的定義以及熱力學(xué)溫度的表示。

（二）過程與方法

通過學(xué)習(xí)溫度與溫標(biāo)，體會熱力學(xué)溫度與攝氏溫度的關(guān)系。

（三）情感、態(tài)度與價值觀

體會生活中的熱平衡現(xiàn)象，感應(yīng)熱力學(xué)溫度的應(yīng)用。

【教學(xué)重點】

熱平衡的定義及熱平衡定律的內(nèi)容。

【教學(xué)難點】

有關(guān)熱力學(xué)溫度的計算。

【教學(xué)方法】

講練法、舉例法、閱讀法

【教學(xué)準(zhǔn)備】

投影儀、投影片

【教學(xué)過程】

（一）引入新課

教師：在初中我們已學(xué)過了測量溫度時常用的一種單位，叫“攝氏度”。大家都

知道：它是以冰水混合物的溫度為0度，以一個大氣壓下沸水的溫度為100度，在

這兩溫度之間等分100個等份，每一等份為1個溫度單位，叫“攝氏度”。這種以冰

水混合物的溫度為零度的測溫方法叫攝氏溫標(biāo)，以攝氏溫標(biāo)表示的溫度叫攝氏溫度。

今天我們將要進(jìn)一步學(xué)習(xí)有關(guān)溫度和溫標(biāo)的知識。

（二）進(jìn)行新課

1.平衡態(tài)與狀態(tài)參量。

教師：引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材有關(guān)內(nèi)容?；卮饐栴}：

（1）什么是系統(tǒng)的狀態(tài)參量？并舉例說明。

（2）舉例說明，什么是平衡態(tài)？

學(xué)生：閱讀教材，思考討論，回答問題。

2.熱平衡與溫度

教師：引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材有關(guān)內(nèi)容。回答問題：

（1）什么是熱平衡？

（2）怎樣理解"熱平衡概念也適用于兩個原來沒有發(fā)生過作用的系統(tǒng)"？

（3）怎樣判斷"兩個系統(tǒng)原來是處于熱平衡的“？

（4）熱平衡定律的內(nèi)容是什么？

（5）溫度是如何定義的？其物理意義是什么？

學(xué)生：閱讀教材，思考討論，回答問題。

3.溫度計與溫標(biāo)。

教師：引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材有關(guān)內(nèi)容?；卮饐栴}：

（1）什么是溫標(biāo)？

（2）如何來確定一個溫標(biāo)？并以"攝氏溫標(biāo)"的確定為例加以說明。

（3）什么是熱力學(xué)溫標(biāo)和熱力學(xué)溫度？熱力學(xué)溫度的單位是什么？熱力學(xué)溫度

與攝氏溫度的換算關(guān)系怎樣？

學(xué)生：閱讀教材，思考討論，回答問題。

典例探究

例1：細(xì)心觀察可以發(fā)現(xiàn)，常見液體溫度計的下部的玻璃泡較大，壁也比較薄，

上部的管均勻而且很細(xì)，想一想，溫度計為什么要做成這樣呢？

解析：這樣做的目的都是為了使測量更準(zhǔn)確、更方便。下部較大而上部很細(xì)，

這樣下部儲存的液體就比較多，當(dāng)液體膨脹收縮時，膨脹或收縮不大的體積，在細(xì)

管中的液面就有較大的變化，可以使測量更精確；下部的壁很薄，可以使玻璃泡內(nèi)

的測溫物質(zhì)的溫度較快地與待測物質(zhì)的溫度一致；細(xì)管的粗細(xì)是均勻的，是為了使

刻度均勻，更便于讀數(shù)。

(三)課堂總結(jié)、點評

本節(jié)課我們主要學(xué)習(xí)了：

1.平衡態(tài)與狀態(tài)參量。

2.熱平衡與溫度的概念。

3.溫度計與溫標(biāo)。

【作業(yè)布置】

1.閱讀科學(xué)漫步中的材料。

2.完成問題與練習(xí)的題目。

(四)課后練習(xí)

1.關(guān)于熱力學(xué)溫度和攝氏溫度，以下說法正確的是()

A.熱力學(xué)溫度的單位“K”是國際單位制中的基本單位

B.溫度升高了就是升高了1K

C.1℃就是1K

D.0℃的溫度可用熱力學(xué)溫度粗略地表示為273K

2.(1)水的沸點是℃=K；

(2)絕對零度是℃=K；

(3)某人體溫是36.5℃,也可以說體溫為K；此人體溫升高1.5℃,也

可以說體溫升高了Ko

(4)10℃=K；10K=℃；27℃=K；

27K=℃；273℃=K；273K=℃；

(5)^At=40℃,則AT=K；若AT=25K,貝"t=℃o

參考答案：

1.ABD

2.(1)100；373(2)-273.15；0(3)36.5；309；310.5

(4)283；-263；300；-246；546；0(5)40；25

2.氣體的等溫變化

【教學(xué)目標(biāo)】

1.知道什么是等溫變化。

2.知道玻意耳定律是實驗定律，掌握玻意耳定律的內(nèi)容和公式，知道定律的適

用條件。

3.理解氣體等溫變化的??-??圖象的物理意義。

4.知道用分子動理論對玻意耳定律的定性解釋。

5.會用玻意耳定律計算有關(guān)的問題。

【教學(xué)重點】

1.知道玻意耳定律是實驗定律，掌握玻意耳定律的內(nèi)容和公式，知道定律的適

用條件。

2.理解氣體等溫變化的??-??圖象的物理意義。

【教學(xué)難點】

理解氣體等溫變化的??-??圖象的物理意義。

【教學(xué)過程】

一、復(fù)習(xí)提問、新課導(dǎo)入

回顧氣體的狀態(tài)參量：溫度、體積、壓強。

思考：

一定質(zhì)量的氣體，它的溫度、體積和壓強三個量之間變化是相互對應(yīng)的。

我們?nèi)绾未_定三個量之間的關(guān)系呢？

教師用幾個小實驗啟發(fā)學(xué)生：

(1)吹氣球比賽

(2)觀察吊瓶中的水流

學(xué)生猜想：一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強與體積有什么關(guān)

系？我們要怎樣研究多個變量之間的關(guān)系？

對照牛頓第二定律的研究過程：

先保持m一定，研究加速度與力的關(guān)系，得到：a-F；

再保持F一定，研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系，得到：a-1/mo

我們把這種方法叫做控制變量法，同樣可以用這個方法來研究氣體狀態(tài)參量之

間的關(guān)系。

二、新課教學(xué)

（一）探究氣體等溫變化的規(guī)律

1.教師介紹實驗裝置，學(xué)生觀察實驗裝置，并思考一下幾個問題：

①研究哪部分氣體？

②怎樣保證氣體溫度??不變？

③空氣柱的壓強??怎么讀出？

④空氣柱的體積??怎樣表示？

⑤怎樣處理讀取的數(shù)據(jù)？

實驗：氣體的等溫變化

2.實驗數(shù)據(jù)的采集與分析

次數(shù)12345

壓強(xlO5Pa)3.02.52.01.51.0

體積（L）1.31.62.02.74.0

提問：該圖象是否可以說明??與??成反比？怎樣更加準(zhǔn)確地得到實驗結(jié)論?

實驗結(jié)論:

在溫度不變時，壓強??和體積??成反比。

（二）玻意耳定律

通過以上實驗總結(jié)：一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強??與體

積??成反比。這就是玻意耳定律。

1.文字表述：一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強??與體積??成

反比。

2.公式表述：p，=C或Pi匕=p2V2。

3.圖象表述：

關(guān)于玻意耳定律的討論

問題：圖象平面上的一個點代表什么？曲線代表什么？線段代表什么？pV=C

一式中的恒量C是普適恒量嗎？

（作出一定質(zhì)量的氣體,在不同溫度下的幾條等溫線，比較后由學(xué)生得出結(jié)論：

恒量隨溫度升高而增大）

4.圖象意義

（1）物理意義：反映壓強隨體積的變化關(guān)系，圖線表示一個等溫“過程”。

（2）點的意義：圖線上每一個點表示某一“狀態(tài)”。

（3）結(jié)論：體積縮小到原來的幾分之一，壓強增大到原來的幾倍。體積增大到

原來的幾倍，它的壓強就減小為原來的幾分之一。

提問：下面的數(shù)據(jù)說明什么？

一定質(zhì)量的氮氣

壓強latm500atmlOOOatm

實測體積1m31.36/500m32.0685/1000m3

計算體積Im3l/500m3l/1000m3

5.適用條件：壓強不太大（和大氣壓比較）、溫度不太低（和室溫比較）的各

種氣體。

拓展：你能推導(dǎo)出用密度形式表達(dá)的玻意耳定律嗎？你能用分子動理論對玻意

耳定律作出解釋嗎？

例題1：一定質(zhì)量氣體的體積是20L時，壓強為lXl（）5pa。當(dāng)氣體的體積減小

到16L時，壓強為多大？設(shè)氣體的溫度保持不變。

答案:1.25X105Pa

教師總結(jié)：

用氣體定律解題的步驟

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（??1,??|,??1,??2,??2,??2）；

3.根據(jù)氣體狀態(tài)變化過程的特點，列出相應(yīng)的氣體公式（本節(jié)課中就是玻意耳

定律公式）；

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。

【深入學(xué)習(xí)】

氣體等溫變化的??-??圖象

一定質(zhì)量氣體等溫變化的??-??圖象是雙曲線，它描述的是溫度不變時的??-??

關(guān)系，稱為等溫線。

（1）等溫線是雙曲線的一支。

（2）溫度越高，其等溫線離原點越遠(yuǎn)。

問題：同一氣體,不同溫度下等溫線相同嗎？你能判斷哪條等溫線溫度較高嗎？

你是根據(jù)什么理由作出判的？

【練習(xí)鞏固】

1.對于一定質(zhì)量的氣體，下列過程可能發(fā)生的是（）

A.氣體的溫度變化，但壓強、體積保持不變

B.氣體的溫度、壓強保持不變，而體積發(fā)生變化

C.氣體的溫度保持不變，而壓強、體積發(fā)生變化

D.氣體的溫度、壓強、體積都發(fā)生變化

答案：CD

2.一定質(zhì)量的氣體在溫度保持不變時，壓強增大到原來的4倍，則氣體的體積

變?yōu)樵瓉淼?)

A.4倍B.2倍C.1/2D.1/4

答案：D

3.某容器的容積是10L,里面所盛氣體的壓強為2.0Xl()6pA.如果溫度保持不

變，把這些氣體裝入另一個容器里，氣體的壓強變?yōu)?.0Xl()5pa,則此容器的容積

是多大？

答案：200L

4.如圖所示，三個完全相同的試管內(nèi)分別由長度相同的水銀柱封閉著一定質(zhì)量

的氣體，已知大氣壓為po,試管的橫截面積為S,管內(nèi)水銀柱的質(zhì)量為m。當(dāng)三支

試管及水銀均靜止時，管內(nèi)氣體的壓強分別為多少？

甲

內(nèi)

乙

【答案】popo+-^po--

5.用DIS研究一定質(zhì)量氣體在溫度不變時，壓強與體積關(guān)系的實驗裝置如圖

甲所示，實驗步驟如下：

①把注射器活塞移至注射器中間位置，將注射器與壓強傳感器、數(shù)據(jù)采集器、

計算機逐一連接。

②移動活塞，記錄注射器的刻度值V,同時記錄對應(yīng)的由計算機顯示的氣體壓

強值p。

③用圖象處理實驗數(shù)據(jù)。

(1)為了保持封閉氣體的質(zhì)量不變，實驗中采取的主要措施是

(2)為了保持封閉氣體的溫度不變，實驗中采取的主要措施是

和O

答案：(1)用潤滑油涂抹活塞。

（2）慢慢抽動活塞，不能用手握住注射器封閉氣體的部分。

3.氣體的等壓變化和等容變化

【教學(xué)目標(biāo)】

一、知識與技能

1.知道什么是氣體的等容變化過程；掌握查理定律的內(nèi)容；理解p-T圖象的物

理意義；知道查理定律的適用條件。

2.知道什么是氣體的等壓變化過程；掌握蓋-呂薩克定律的內(nèi)容、數(shù)學(xué)表達(dá)式；

理解V-T圖象的物理意義。

3.知道什么是理想氣體，理解理想氣體的狀態(tài)方程。

4.會用氣體動理論的知識解釋氣體實驗定律。

二、過程與方法

根據(jù)查理定律和蓋-呂薩克定律的內(nèi)容理解p-T圖象和V-T圖象的物理意義。

三、情感、態(tài)度與價值觀

1.培養(yǎng)運用圖象這種數(shù)學(xué)語言表達(dá)物理規(guī)律的能力。

2.領(lǐng)悟物理探索的基本思路，培養(yǎng)科學(xué)的價值觀。

【教學(xué)重點】

1.查理定律的內(nèi)容、數(shù)學(xué)表達(dá)式及適用條件。

2.蓋-呂薩克定律的內(nèi)容、數(shù)學(xué)表達(dá)式及適用條件。

【教學(xué)難點】

對p-T圖象和V-T圖象的物理意義的理解。

【教學(xué)過程】

一、復(fù)習(xí)導(dǎo)入

教師：玻意耳定律的內(nèi)容和公式是什么？

學(xué)生：一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強p與體積V成反比。

即pU=C或Pl/=p2V20

教師：應(yīng)用玻意耳定律求解問題的基本思路是什么？

學(xué)生：首先確定研究對象（一定質(zhì)量的氣體，溫度不變），然后確定氣體在兩個

不同狀態(tài)下的壓強和體積??I、??1,??2、??2,最后根據(jù)定律列式求解。教師點出課

題：那么，當(dāng)氣體的體積保持不變時，氣體的壓強與溫度的關(guān)系是怎樣的呢？若氣

體的壓強保持不變時，氣體的體積與溫度的關(guān)系又是怎樣的呢？這節(jié)課我們學(xué)習(xí)氣

體的等容變化和等壓變化。

二、新課教學(xué)

（一）氣體的等壓變化

1.等壓變化：一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強不變時，體積隨溫度的變化。

猜想：在等壓變化中，氣體的體積與溫度可能存在著什么關(guān)系？

教師介紹蓋-呂薩克的猜想。

蓋-呂薩克1778年9月6日生于圣?萊昂特。1800年畢業(yè)于巴黎理工學(xué)校。1850

年5月9日，病逝于巴黎，享年72歲。

1802年，蓋-呂薩克發(fā)現(xiàn)氣體熱膨脹定律（即蓋-呂薩克定律）壓強不變時，一

定質(zhì)量氣體的體積跟熱力學(xué)溫度成正比。即??I/??尸??2/??2="?=??恒量。

其實查理早就發(fā)現(xiàn)壓強與溫度的關(guān)系，只是當(dāng)時未發(fā)表，也未被人注意。直到

蓋-呂薩克重新提出后，才受到重視。早年都稱“查理定律”，但為表彰蓋-呂薩克的

貢獻(xiàn)而稱為“查理-蓋呂薩克定律”。

實驗：氣體的等BE變化

學(xué)生根據(jù)實驗總結(jié)實驗結(jié)論

2.蓋-呂薩克定律：一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強不

變的情況下，其體積??與熱力學(xué)溫度??成正比。

表達(dá)式為：V=CT^V/T=C

這條線稱為等壓線。

3.等壓線：一定質(zhì)量的某種氣體在等壓變化過程中，

體積??與熱力學(xué)溫度??的正比關(guān)系在??-??直角坐標(biāo)系中的圖象。

思考：斜率反應(yīng)什么？

教師：其延長線經(jīng)過坐標(biāo)原點，斜率反映壓強大小。

提問：等壓線上的點表示什么？

4.一定質(zhì)量氣體的等壓線的物理意義

①圖線上每一個點表示氣體一個確定的狀態(tài)，同一根等壓線上各狀態(tài)的壓強相

同。

②不同壓強下的等壓線，斜率越大，壓強越?。ㄍ粶囟认?，體積大的壓強?。?。

如圖所示??2<??1。

體積??與熱力學(xué)溫度??成正比可以表示為另外形式：

也=包或以=U

T172~V2T2

針對上述講解，教師總結(jié)蓋-呂薩克定律。

（1）蓋-呂薩克定律是實驗定律，由法國科學(xué)家蓋-呂薩克通過實驗發(fā)現(xiàn)的。

（2）適用條件：氣體質(zhì)量一定，壓強不變。

（3）在??/??=??中的??與氣體的種類、質(zhì)量、壓強有關(guān)。

注意：？?正比于??而不正比于a

（4）一定質(zhì)量的氣體發(fā)生等壓變化時，升高（或降低）相同的溫度，增加（或

減小）的體積是相同的。

（5）解題時前后兩狀態(tài)的體積單位要統(tǒng)一。

例題1：如圖所示，兩端開口的彎管，左管插入水銀槽中，右管有一段高為h

的水銀柱，中間封有一段空氣，則（ACD）

A.彎管左管內(nèi)外水銀面的高度差為h

B.若把彎管向上移動少許，則管內(nèi)氣體體積增大

C.若把彎管向下移動少許，右管內(nèi)的水銀柱沿管壁上升

D.若環(huán)境溫度升高，右管內(nèi)的水銀柱沿管壁上升

（二）氣體的等容變化

教師：我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了等溫變化、等壓變化，那么如果氣體的體積不變，壓強

與溫度又有什么關(guān)系呢？接下來我們來研究一下等容變化。

1.等容變化：一定質(zhì)量的某種氣體，在體積不變時，壓強隨溫度的變化。

讓學(xué)生猜想：在等容變化中，氣體的壓強與溫度可能存在著什么關(guān)系？

介紹查理的猜想與驗證。

大約在1787年，查理著手研究氣體的膨脹性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)在壓力一定的時候，氣體

體積的改變和溫度的改變成正比。他進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，對于一定質(zhì)量的氣體，當(dāng)體積不

變的時候，溫度每升高1C,壓力就增加它在0C時候壓力的1/273。查理還用它作

根據(jù)，推算出氣體在恒定壓力下的膨脹速率是個常數(shù)。這個預(yù)言后來由蓋-呂薩克和

道爾頓（17667844）的實驗完全證實。

實驗：氣體的等容變化

學(xué)生根據(jù)實驗總結(jié)實驗結(jié)論。

2.查理定律：一定質(zhì)量的某種氣體，在體積不變的情況下，壓強??與熱力學(xué)溫

度??成正比。

表達(dá)式為：p=CT^=C

圖象為:

提問：之前幾個實驗的圖象都有過原點，為什么這個的圖象沒有過原點呢？

教師：將線延長，與橫坐標(biāo)有個交點，這個交點表示什么？

可以發(fā)現(xiàn)，圖象中的坐標(biāo)用的是攝氏度，如果換算成熱力學(xué)溫度，圖象是怎樣

的呢？

273.15T/K

教師：此時就過原點了，為什么是虛線不是實線？

絕對零度不可到達(dá)。

教師：這條線我們成為等容線。

3.等容線：一定質(zhì)量的某種氣體在等容變化過程中，壓強??跟熱力學(xué)溫度??的

正比關(guān)系??-??在直角坐標(biāo)系中的圖象叫做等容線。

其延長線經(jīng)過坐標(biāo)原點，斜率反映體積大小。

4.一定質(zhì)量氣體的等容線的物理意義

①圖線上每一個點表示氣體一個確定的狀態(tài)，同一根等容線上各狀態(tài)的體積相

②不同體積下的等容線，斜率越大，體積越小（同一溫度下，壓強大的體積?。?/p>

如圖所示，??2<??lo

壓強??與熱力學(xué)溫度??成正比可以表示為另外形式:

P1="或及=三

T1T2PZT2

根據(jù)以上實驗與講解，教師對查理定律進(jìn)行總結(jié)：

（1）查理定律是實驗定律，由法國科學(xué)家查理通過實驗發(fā)現(xiàn)的。

（2）適用條件：氣體質(zhì)量一定，體積不變。

（3）在??/??=??中的??與氣體的種類、質(zhì)量、體積有關(guān)。

注意：？?與熱力學(xué)溫度??成正比，不與攝氏溫度1成正比。

（4）一定質(zhì)量的氣體在等容時，升高（或降低）相同的溫度，所增加（或減?。?/p>

的壓強是相同的。

（5）解題時前后兩狀態(tài)壓強的單位要統(tǒng)一。

例題2：汽車行駛時輪胎的胎壓太高容易造成爆胎事故，太低又會造成耗油量

上升。已知某型號輪胎能在-40C~9（rC正常工作，為使輪胎在此溫度范圍內(nèi)工作時

的最高胎壓不超過3.5atm,最低胎壓不低于那么，在t=20C時給該輪胎充

氣，充氣后的胎壓在什么范圍內(nèi)比較合適（設(shè)輪胎的體積不變）。

對三個定律的總結(jié)：

r玻意耳定律：pv=ci

氣體實驗定律《查理定律：p/T=C2

I蓋-呂薩克定律：V/T=C3

強調(diào)：這些定律都是在壓強不太大、溫度不太低的條件下總結(jié)出來的。

（三）理想氣體

當(dāng)壓強很大、溫度很低時，由上述規(guī)律計算的結(jié)果與實際測量結(jié)果有很大的差

別。

例如，有一定質(zhì)量的氫氣，壓強與大氣壓相等，體積為lm3,溫度為0℃。在

溫度不變的條件下，如果壓強增大到大氣壓的500倍,按氣體的等溫變化規(guī)律計算，

體積應(yīng)該縮小至l/500m3,但是實驗結(jié)果是1.36/500m3。但是，在通常的溫度和壓強

下，很多實際氣體，特別是那些不容易液化的氣體，如氫氣、氧氣、氮氣、氮氣等，

其性質(zhì)與實驗定律的結(jié)論符合得很好。

實際氣體的分子之間有相互作用力，但是作用力很??；分子也有大小，但氣體

分子之間的間距比分子直徑大得多；氣體分子與器壁碰撞幾乎是完全彈性的，動能

損失也很小。為了研究方便，我們設(shè)想有一種氣體：這種氣體分子大小和相互作用

力可以忽略不計，也可以不計氣體分子與器壁碰撞的動能損失。這樣的氣體在任何

溫度、任何壓強下都遵從氣體實驗定律，我們把它叫作理想氣體。

1.理想氣體：在任何溫度、任何壓強下都遵從氣體實驗定律的氣體。

在溫度不低于零下幾十?dāng)z氏度、壓強不超過大氣壓的幾倍時，把實際氣體當(dāng)成

理想氣體來處理，誤差很小。

2.理想氣體的特點

(1)理想氣體是不存在的，是一種理想模型。

(2)在溫度不太低，壓強不太大時實際氣體都可看成是理想氣體。

(3)從微觀上說：分子間以及分子和器壁間，除碰撞外無其他作用力，分子本

身沒有體積，即它所占據(jù)的空間認(rèn)為都是可以被壓縮的空間。

(4)從能量上說：理想氣體的微觀本質(zhì)是忽略了分子力，沒有分子勢能，理想

氣體的內(nèi)能只有分子動能。

一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能僅由溫度決定，與氣體的體積無關(guān)。

3.理想氣體的狀態(tài)方程

一定質(zhì)量的理想氣體，由初狀態(tài)(??1、？?1、??!)變化到末狀態(tài)(??2、？?2、??2)

時，兩個狀態(tài)的狀態(tài)參量之間的關(guān)系為：

處=處成史=c

TiT?~T

j當(dāng)溫度T保持不變：pV=C(T)

方程具有普遍性｛當(dāng)體積V保持不變：p"=C(V)

〔當(dāng)壓強p保持不變：V/T=C(p)

例題3：關(guān)于理想氣體的性質(zhì)，下列說法中正確的是(ABC)

A.理想氣體是一種假想的物理模型，實際并不存在

B.理想氣體的存在是一種人為規(guī)定，它是一種嚴(yán)格遵守氣體實驗定律的氣體

C.一定質(zhì)量的理想氣體，內(nèi)能增大，其溫度一定升高

D.氯是液化溫度最低的氣體，任何情況下均可視為理想氣體

例題4：如圖所示，一定質(zhì)量的某種理想氣體從A到B經(jīng)歷了一個等溫過程,

從B到C經(jīng)歷了一個等容過程，分別用PA、VA、TA和PB、VB、TB以及pc、Vc、

Tc表示氣體在A、B、C三個狀態(tài)的狀態(tài)參量，那么A、C狀態(tài)的狀態(tài)參量間有何

例題5：一定質(zhì)量的理想氣體，處于某一狀態(tài)，經(jīng)過下列哪個過程后會回到原

來的溫度（AD）

A.先保持壓強不變而使它的體積膨脹，接著保持體積不變而減小壓強

B.先保持壓強不變而使它的體積減小，接著保持體積不變而減小壓強

C.先保持體積不變而增大壓強，接著保持壓強不變而使它的體積膨脹

D.先保持體積不變而減小壓強，接著保持壓強不變而使它的體積膨脹

（四）氣體實驗定律的微觀解釋

1.玻意耳定律的微觀解釋：一定質(zhì)量的某種理想氣體，溫度保持不變，體積減

小時，分子的數(shù)密度增大，單位時間內(nèi)、單位面積上碰撞器壁的分子數(shù)就多，氣體

的壓強增大。

2.蓋-呂薩克定律的微觀解釋：一定質(zhì)量的某種理想氣體，溫度升高時，只有

氣體的體積同時增大，使分子的數(shù)密度減小，才能保持壓強不變。

3.查理定律的微觀解釋：一定質(zhì)量的某種理想氣體，體積保持不變時，分子的

數(shù)密度保持不變。在這種情況下，溫度升高時，氣體的壓強增大。

【練習(xí)鞏固】

1.一定質(zhì)量的氣體，體積保持不變，下列過程可以實現(xiàn)的是（）

A.溫度升高，壓強增大

B.溫度升高，壓強減小

C.溫度不變，壓強增大

D.溫度不變，壓強減小

答案：A

2.圖表示0.2mol的某種氣體的壓強與溫度的關(guān)系圖象，圖中po為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，

問氣體在B狀態(tài)時的體積多大？

答案:5.6L

3.在圖所示的氣缸中封閉著溫度為100℃的空氣，一重物用繩索經(jīng)滑輪與缸中

活塞相連接，重物和活塞均處于平衡狀態(tài)，這時活塞離缸底的高度為10cm,如果缸

內(nèi)空氣變?yōu)?℃,問：

①重物是上升還是下降？

②這時重物將從原處移動多少厘米？

（設(shè)活塞與氣缸壁間無摩擦）

答案：①重物上升

②2.6cm

4.對于一定質(zhì)量的理想氣體，下列狀態(tài)變化中可能的是（）

A.使氣體體積增加而同時溫度降低

B.使氣體溫度升高，體積不變、壓強減小

C.使氣體溫度不變，而壓強、體積同時增大

D.使氣體溫度升高，壓強減小，體積減小

答案：A

4.固體

【教學(xué)目標(biāo)】

（一）知識與技能

1.知道固體可分為晶體和非晶體兩大類。

2.知道晶體和非晶體在外形與物理性質(zhì)上的差別。

3.知道晶體可分為單晶體和多晶體，通常說的晶體及性質(zhì)是指單晶體，多晶體

的許多性質(zhì)與非晶體類似。

4.理解晶體的規(guī)則外形與晶體的微觀結(jié)構(gòu)有關(guān)。

（二）過程與方法

通過觀察實驗現(xiàn)象加強學(xué)生對晶體和非晶體的性質(zhì)了解

（三）情感、態(tài)度與價值觀

擴展學(xué)生的眼界，引起對研究固體性質(zhì)的興趣和求知欲望

【教學(xué)重點】

1.晶體和非晶體在外形與物理性質(zhì)上的差別。

2,能用晶體的空間點陣說明其物理性質(zhì)的各向異性。

【教學(xué)過程】

一、引入新課

問題：同學(xué)們想一下，自然界中物質(zhì)有幾種存在形式呢？

回答：固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)。這節(jié)課我們學(xué)習(xí)固體。

人類對固體材料的應(yīng)用，由來已久。石器時代，人類只會將石頭制成簡單的工

具。而今，人類已經(jīng)可以操控原子，將原子按需要排列起來，制成新的材料。這一

技術(shù)屬于納米科技的范疇，下面讓我們一起走近納米的世界。

觀看視頻，了解納米科技的研究范疇以及納米材料的特性。

通過觀看上面的視頻，我們了解到，若將物質(zhì)做成納米量級的顆粒，它的原有

性質(zhì)會發(fā)生顯著的變化。例如，當(dāng)物質(zhì)小到納米量級時，它的比表面積變得驚人的

大，1g氧化鋁納米顆粒的表面積會達(dá)到籃球場的大小。與外界的接觸面積變大，會

使材料的活性增強，將這樣的材料作為火箭的固體燃料，能夠增大對火箭的推力。

右圖為陶瓷制成的刀具，可能我們會擔(dān)心它容易損壞，但這不是普通的陶瓷，而是

把陶瓷制成納米顆粒，再燒結(jié)起來，陶瓷便會有非常好的韌性，即使落到地上也不

致摔碎?？梢?，新材料的研究無論對科技發(fā)展還是對日常生活都很重要。應(yīng)用材料、

改善材料的前提是認(rèn)識材料、了解材料。下面學(xué)習(xí)固體材料的分類及特性。

二、新課教學(xué)。

（一）固體可分為晶體和非晶體

用投影片展示食鹽晶體的外形，指出食鹽顆粒呈正方體形，有規(guī)則的幾何形狀。

蔗糖和味精顆粒也有規(guī)則的外形，與食鹽有類似的特點。像這樣，有規(guī)則的外形的

固體，稱為晶體。自然界中有許多晶體，它們有各自的規(guī)則形狀。明磯呈八面體形，

石英晶體是由棱柱和棱錐構(gòu)成的，雪花是六角形的。

自然界中還有一些固體，松香（松樹樹脂加工而成）、瀝青、蜂蠟（從蜂巢中提

取而來），它們沒有規(guī)則的外形，我們稱它們?yōu)榉蔷w。

1.晶體：具有天然規(guī)則的幾何外形。

2.非晶體：沒有天然規(guī)則的幾何外形。

問題：外形規(guī)則的固體一定是晶體嗎？蠟燭，每根都是圓柱形的，它是晶體嗎？

蠟燭融化后再凝固，形狀各異，沒有規(guī)則的形狀，也就是說蠟燭的圓柱形不是

天然形成的，而是人為加工而成。

這是將飽和的食鹽水溶液放在陰涼處，靜置幾天，食鹽逐漸結(jié)晶形成的顆粒，

顆粒是正方體形的。這說明晶體的外形是天然形成的。

因此，天然形成的形狀規(guī)則的固體才屬于晶體。

（二）晶體包括單晶體和多晶體

問題：外形不規(guī)則的固體一定是非晶體嗎？

冰糖，有規(guī)則的形狀，且是天然形成的，因此冰糖是晶體。然而，冰糖受潮之

后會粘在一起，外形便會是不規(guī)則的，但它是由多個冰糖晶體無規(guī)律排列而成，我

們稱之為多晶體。自然界中許多美麗的礦石都是多晶體。

問題：金屬是晶體還是非晶體呢？

我們常見的金屬或合金，晶粒非常小，肉眼無法看到，需要用顯微鏡觀察。在

顯微鏡下觀察硬幣，發(fā)現(xiàn)它是由許多晶粒雜亂無章地排列起來而形成的。因此，常

見的金屬或合金都是多晶體。

（三）晶體與非晶體在物理性質(zhì)上的異同

1.單晶體表現(xiàn)各向異性的特點，多晶體和非晶體表現(xiàn)各向同性的特點。

實驗1:

這是方解石，在自然界中分布很廣，透過方解石觀察文字，會看到兩個重疊的

像。因為光入射到方解石上，分解為兩束光，沿不同方向折射，我們會在折射光線

的反向延長線上看到兩個像。也就是說，我們看到兩個像是一束光分為兩束光而形

成的，這種現(xiàn)象稱為雙折射現(xiàn)象。這種現(xiàn)象產(chǎn)生的原因是，光在晶體中傳播時，沿

不同方向的折射率不同，晶體的折射率與方向有關(guān)，這種性質(zhì)稱為各向異性。這說

明晶體在光學(xué)性質(zhì)上表現(xiàn)各向異性的特點。

透過玻璃觀察文字，只看到一個像。因為光在玻璃中傳播時，只有一束折射光

線，玻璃的折射率與方向無關(guān)，這樣的性質(zhì)稱為各向同性。這說明非晶體在光學(xué)性

質(zhì)上表現(xiàn)各向同性的特點。

晶體和非晶體在導(dǎo)熱性能上有何區(qū)別呢？我們看下面的實驗。

實驗2：左圖為云母片，是晶體，右圖是玻璃片，是非晶體。將石蠟分別涂在

兩個薄片上，用燒紅的鋼針接觸不涂石蠟的一面，鋼針的熱量要通過薄片傳遞給石

蠟?，F(xiàn)象：云母片上石蠟熔化的部分呈橢圓形，而玻璃片上石蠟熔化的部分呈圓形。

問題：這一現(xiàn)象說明晶體和非晶體在導(dǎo)熱性質(zhì)上有何異同呢？

回答：該實驗說明云母沿不同方向上導(dǎo)熱的快慢不同，導(dǎo)熱情況與方向有關(guān)，

云母在導(dǎo)熱方面存在各向異性的特點。玻璃沿不同方向上導(dǎo)熱的快慢相同，導(dǎo)熱情

況與方向無關(guān)，即表現(xiàn)出各向同性的特點。我們用金屬片做此實驗，發(fā)現(xiàn)金屬導(dǎo)熱

情況與玻璃相同，說明非晶體在導(dǎo)熱上表現(xiàn)各向同性的特點。

注意：晶體具有各向異性，并不是每種晶體在各種物理性質(zhì)上都表現(xiàn)出各向異

性。云母導(dǎo)熱性上表現(xiàn)出顯著的各向異性，而有些晶體在導(dǎo)電性上表現(xiàn)出顯著的各

向異性，如方鋁礦，有些晶體在光的折射上表現(xiàn)出顯著的各向異性，如方解石。

2.晶體有固定的熔化溫度，即晶體有熔點；非晶體沒有固定的熔化溫度，即非

晶體沒有熔點。

問題：根據(jù)是否表現(xiàn)各向異性特點，能區(qū)分晶體和非晶體嗎？

提示：回顧初中時對晶體和非晶體熔化過程的研究，我們便會找到答案。

（大屏幕展示晶體和非晶體熔化過程，溫度隨時間變化的圖像）

晶體（比如冰）在融化時，溫度保持不變；非晶體（比如石蠟）在熔化過程中

溫度不斷升高，因此，有無熔點是區(qū)分晶體和非晶體的重要依據(jù)。

3.晶體與非晶體形成過程不同

（大屏幕展示水晶和玻璃）

水晶和玻璃的主要成分都是二氧化硅，而水晶是晶體，玻璃是非晶體，化學(xué)成

分相同，為什么會形成不同的物質(zhì)呢？閱讀資料，回答這個問題。

水晶，水中含有飽和的二氧化硅，壓力在大氣壓力的二倍至三倍左右，溫度需

在550度-600度之間，再給予適當(dāng)時間。在水源、壓強、溫度、時間等均達(dá)到一定

條件，水晶晶體才會形成；玻璃，將二氧化硅與其它物質(zhì)熔融在一起，而后冷卻制

成的。晶體和非晶體形成的條件不同，晶體的形成需要更嚴(yán)苛的條件。

（四）晶體的微觀結(jié)構(gòu)

1.合理猜想

問題：宏觀上，晶體有規(guī)則的外形，非晶體沒有規(guī)則的外形，晶體和非晶體的

微觀結(jié)構(gòu)有什么區(qū)別呢？原子排列會有什么不同呢？

我們先來看兩幅圖，閱兵式上，隊伍有規(guī)則的形狀；馬路上的人群，整體無規(guī)

則形狀。

為什么會有這樣的不同呢？

回答：這與個體的排列方式有關(guān)。士兵排列有序，則隊伍有規(guī)則形狀；行人穿

過馬路，無規(guī)律地走動，所以整體無規(guī)則形狀。

猜想：晶體的原子排列是有規(guī)律的，所以晶體有規(guī)則的外形；非晶體的原子排

列是無序的，雜亂無章的，所以非晶體沒有規(guī)則的外形。

2.實驗驗證

當(dāng)然，僅有猜想是不夠的，還需要有實驗事實來證明。

我們先來看一個小實驗。

光照到兩個鉛筆間的縫隙上，衍射圖樣是明暗相間的條紋；光照到小孔上，衍

射圖樣中間是圓形亮斑。也就是說，衍射圖樣能夠反映障礙物、縫或孔的形狀，反

映障礙物的形狀特點。

受上述現(xiàn)象的啟發(fā)，勞厄想到，如果X射線的波長與晶格尺寸比較接近，用X

射線照射晶體，也會發(fā)生衍射，衍射圖樣會反映晶體內(nèi)部原子排列的信息。科學(xué)家

們進(jìn)行了這樣的實驗，將晶體放在X射線源和照相底片之間，結(jié)果在照相底片上顯

示出有規(guī)則的斑點群。說明晶體的原子排列確實是有規(guī)律的。后來的研究中，科學(xué)

家還用電子顯微鏡觀察到原子的像，接著用掃描隧道顯微鏡觀察到原子及其排列情

況，證實了晶體內(nèi)部原子的排列是規(guī)則的、有序的。

3.晶體的微觀結(jié)構(gòu)特點

組成晶體的物質(zhì)微粒依照一定的規(guī)律在空間中整齊地排列，食鹽晶體的Na離

子和CI離子形成了規(guī)則的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，每個離子都在正方體的頂點附近振動，正方體

的頂點是離子振動的平衡位置。

一顆璀璨的鉆石和一支寫字的鉛筆芯有什么異同？

鉛筆芯的主要成分是石墨，碳元素構(gòu)成的晶體，其原子排列是層狀的，且層與

層間的距離大，原子間的相互作用較弱，因此石墨質(zhì)地較為松軟，很容易在紙上留

下痕跡。鉆石是經(jīng)過雕琢后的金剛石，也是由碳元素構(gòu)成的晶體，其空間結(jié)構(gòu)為穩(wěn)

定的正四面體交替鏈接而成，碳原子間的作用力很強，是自然界中最堅硬的物質(zhì)，

它能夠劃傷任何其他礦物，卻沒有任何一種礦物能劃傷它。

同種原子按照不同規(guī)則在空間分布，形成不同的晶體.近年來，科學(xué)家將石墨

中這薄薄的一層剝離出來，這種材料叫做石墨烯，是二維的納米材料，有廣泛的應(yīng)

用前景，下面我們來了解一下。

播放視頻，了解科學(xué)研究的熱門材料石墨烯的應(yīng)用前景。

新材料的開發(fā)和應(yīng)用，能夠改變我們的生活，而應(yīng)用新材料的前提是掌握材料

的性質(zhì)和特點。

（五）小結(jié)

晶體和非晶體

1.晶體：有確定的熔點。

1）單晶體：具有天然規(guī)則的幾何形狀。

2）多晶體：由許多雜亂無章地排列著的小晶體組成，沒有天然規(guī)則的幾何形狀。

2.非晶體：沒有天然規(guī)則的幾何形狀，也沒有確定的熔點。

物理性質(zhì)的不同

單晶體：物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向異性；

多晶體和非晶體：物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性。

晶體的微觀結(jié)構(gòu)

組成晶體的物質(zhì)微粒（分子或原子、離子）依照一定的規(guī)律在空間中整齊地排

列。

5.液體

【教學(xué)目標(biāo)】

一、知識與技能

1.理解液體表面張力的概念。了解表面張力產(chǎn)生的原因。

2.能夠解釋日常生活中表面張力現(xiàn)象。

3.了解浸潤和不浸潤的原因和應(yīng)用。

4.了解毛細(xì)現(xiàn)象的原因和應(yīng)用。

5.了解液晶性質(zhì)及應(yīng)用。

二、過程與方法

1.經(jīng)歷液體表面性質(zhì)的探究，體會科學(xué)探究的方法。

2.通過類比法，感知物理化抽象為具體的魅力。

三、情感、態(tài)度與價值觀

1.領(lǐng)略科學(xué)奧妙，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和對科學(xué)的求知欲。

2.增強學(xué)生透過現(xiàn)象認(rèn)識本質(zhì)的科學(xué)意識。

【教學(xué)重點】

1.理解液體表面張力的概念。

2.會應(yīng)用液體表面張力解釋相關(guān)現(xiàn)象。

【教學(xué)難點】

液體表面張力產(chǎn)生的原因。

【教學(xué)過程】

一、復(fù)習(xí)提問、新課導(dǎo)入

上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了固體，知道了固體分成晶體和非晶體兩類，并且了解了某些

晶體沿不同方向?qū)岷蛯?dǎo)電性能不同或沿不同方向的光學(xué)性質(zhì)不同，這類現(xiàn)象叫各

向異性。今天我們來繼續(xù)學(xué)習(xí)物質(zhì)的另一種狀態(tài)一一液體。

發(fā)問設(shè)疑：同學(xué)們能想到它和固體有什么樣的區(qū)別。

二、新課教學(xué)

設(shè)置疑問：液體有流動性，會自發(fā)的從高處向低處流，我現(xiàn)在塑料薄膜上扎小

孔，把一杯水扣在其上，水會從塑料薄膜上扎小孔上流下來嗎？

教師實驗

為什么水不會從塑料薄膜上的小孔中流下，我們帶著這個疑問來學(xué)習(xí)本節(jié)課的

內(nèi)容，我們先看四張圖片。（PPT展示圖片）

學(xué)生觀察、思考：

為什么水珠、水銀滴總是能夠呈現(xiàn)出一個固定的形狀？水晶停在水面上，水面

能夠發(fā)生形變？

學(xué)生討論：將水珠與裝有水的氣球相類比

啟發(fā)思考：引出本節(jié)課研究的對象一一液體的表面好像水氣球似的有層膜。

（一）液體的表面張力

學(xué)生得到猜想一一液體表面具有收縮性質(zhì)的力

1.學(xué)生分組實驗：真在感受液體的表面張力。

①把一根棉線拴在鐵絲上（棉線不要拉緊），鐵絲環(huán)在肥皂水里浸過后，環(huán)上出

現(xiàn)肥皂水的薄膜，用熱針刺破鐵絲環(huán)上、棉線兩側(cè)肥皂水薄膜的任意一部分，造成

棉線被另一側(cè)薄膜拉成弧形，棉線被拉緊。

②把一個棉線圈拴在鐵絲環(huán)上，讓環(huán)上布滿肥皂水的薄膜。如果用熱針刺破棉

線圈內(nèi)的那部分薄膜，外邊的薄膜會把棉線拉緊呈圓形。

以上實驗說明液體表面好像緊張的橡皮膜一樣，具有收縮的趨勢。

2.液體表面具有收縮趨勢的微觀解釋

液體與氣體接觸的表面形成一薄層，叫表面層。由于表面層上方是氣體，所以

表面層內(nèi)的液體分子受到周圍分子作用力小于液體內(nèi)部分子，表面層里的分子要比

液體內(nèi)部分子稀疏一些，這樣表面層分子間引力比液體內(nèi)部更大一些。在液體內(nèi)部

分子間引力和斥力處于平衡狀態(tài)，而表面層內(nèi)由于分子引力較大，因此表面層有收

縮的趨勢。

3.表面張力和表面張力系數(shù)

液體表面各個部分之間的相互吸引力，叫表面張力。如同一根彈簧被拉伸后，

其中的一圈與另一圈之間有收縮作用一樣。

說明表面張力的方向垂直液面分界線，又與液面相切。

表面張力系數(shù)是液體表面上單位長度分界線上的表面張力。同一種液體溫度升

高，表面張力系數(shù)減小。不同液體表面張力系數(shù)不同，如水銀的表面張力系數(shù)較大，

而水又比酒精的表面張力系數(shù)大。

4.液面的受力分析：

在液體表面畫這樣一條線，線兩側(cè)的液體之間的作用是引力，這就是液體的表

面張力。它的方向垂直于所畫的直線。正是由于液面分子間這種相互吸引，才使得

液面存在這樣的引力，使液面收縮。

活動：解釋日常生活中的表面張力現(xiàn)象

（1）葉面上的露珠為什么是扁球體，不是球體?

學(xué)生回答：重力的影響

提問：如果重力比較小是不是就是球體了

學(xué)生分組實驗：同學(xué)體驗兒時的美好時光一一吹泡泡

提問：為什么吹出來的泡泡總是球形的？而不是其他形狀？

得出因為表面張力使得液體表面趨于最小，在數(shù)學(xué)上，具有相同體積的物體，

球形的表面積最小。

（2）太空授課

播放一段我國宇航員王亞平在天宮一號上進(jìn)行太空授課的視頻，引導(dǎo)學(xué)生自主

解釋太空中的表面張力現(xiàn)象。

展示神舟十號中太空水膜與太空水球，使學(xué)生深刻感受表面張力的作用效果。

提問：讓學(xué)生解釋課前實驗，為什么，水不會從塑料膜的小孔中流下來？

教師總結(jié)，和我們雨天打傘，雨滴不會從傘面上線的間隙中流下原理是一樣的。

（二）浸潤和不浸潤

設(shè)置疑問：我們剛才看到的是液體表面層具有表面張力，這個表面層是液體和

空氣之間的夾層所具有的特點，那液體和固體接觸接觸面之間有什么樣的特點呢？

設(shè)置疑問：我們回想在化學(xué)課上用量桶裝液體時，應(yīng)該如何讀取數(shù)據(jù)？液面又

有什么樣的特點呢？

設(shè)置疑問：是不是所有的液體和玻璃量筒之間的液面都向上彎曲？

1.演示實驗：用實物投影幻燈來觀察浸潤和不浸潤現(xiàn)象。

兩塊方形潔凈的玻璃片上各滴一滴水和一滴水銀，觀察兩種液滴在玻璃片上的

狀態(tài)。

再用潔凈的玻璃片分別浸入盛有水和水銀的燒杯內(nèi)，玻璃片從水中取出時其上

附著一層水，而玻璃片從水銀中取出時玻璃片上不附著水銀。

2.說明浸潤和不浸潤的定義

液體與固體接觸時，液體與固體的接觸面擴大而相互附著的現(xiàn)象叫做浸潤。如

果接觸面趨于縮小而不附著，則叫做不浸潤。

3.演示實驗：用實物投影幻燈來觀察燒杯內(nèi)水面和另一燒杯內(nèi)水銀面。

由于液體對固體有浸潤或不浸潤，造成液面在器壁附近上升或下降，液面彎曲，

形成凹形或凸形的彎月面。

4.浸潤和不浸潤的微觀解釋

液體與固體接觸處形成一個液體薄層，叫做附著層。附著層里的分子既受固體

分子的吸引，又受到液體內(nèi)部分子的吸引。如果受到固體分子的吸引力較弱，附著

層的分子就比液體內(nèi)部稀疏，在附著層里分子間吸引力較大，造成跟固體接觸的液

體表面有縮小的趨勢，形成不浸潤。反之，如果附著層分子受固體分子吸引力相當(dāng)

強，附著層分子比液體內(nèi)部更密集，附著層就出現(xiàn)液體相互推斥的力，造成跟固體

接觸的液體表面有擴展的趨勢，形成浸潤。

與