《物理（醫(yī)藥衛(wèi)生類(lèi)）》教案 高職 6.3驗(yàn)證理想氣體狀態(tài)方程 教案

教案名稱(chēng)：6.3驗(yàn)證理想氣體狀態(tài)方程教學(xué)目標(biāo)：1.學(xué)生能夠清晰闡述理想氣體狀態(tài)方程（P1V1T1=P22.通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作，幫助學(xué)生構(gòu)建理想氣體模型的思維框架，理解理想氣體與實(shí)際氣體的區(qū)別，以及理想氣體狀態(tài)方程在簡(jiǎn)化條件下的適用性。（科學(xué)思維與創(chuàng)新）3.培養(yǎng)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力，學(xué)會(huì)使用科學(xué)方法（如圖表法、比較法等）分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證理想氣體狀態(tài)方程的正確性。（科學(xué)探究與實(shí)踐）4.鼓勵(lì)學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作精神和良好的溝通能力，學(xué)會(huì)在團(tuán)隊(duì)中分工合作，共同完成任務(wù)。（科學(xué)態(tài)度與責(zé)任）教學(xué)重點(diǎn)：理想氣體狀態(tài)方程的理解與應(yīng)用教學(xué)難點(diǎn)：氣壓計(jì)的使用與大氣壓強(qiáng)的測(cè)量教學(xué)方法：講授法、討論法、實(shí)驗(yàn)法教學(xué)準(zhǔn)備：多媒體材料：PPT課件，動(dòng)畫(huà)、案例視頻。教學(xué)過(guò)程：一、導(dǎo)入新課：在之前的學(xué)習(xí)中，我們就已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)了理想氣體狀態(tài)方程，它告訴我們,一定質(zhì)量的理想氣體,它的壓強(qiáng)和體積的乘積與熱力學(xué)溫度之比,在狀態(tài)變化過(guò)程中保持不變。下面我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)研究一定質(zhì)量的氣體在溫度變化時(shí),壓強(qiáng)、體積和溫度三者的關(guān)系所符合的規(guī)律。二、新課講解：（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康谋敬螌?shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康挠袃蓚€(gè)，分別是(1)驗(yàn)證理想氣體狀態(tài)方程。(2)學(xué)會(huì)使用氣壓計(jì)測(cè)量大氣壓強(qiáng)。（二）實(shí)驗(yàn)器材在本次實(shí)驗(yàn)中，采用的實(shí)驗(yàn)器材有:氣壓計(jì)(公用)、溫度計(jì)、燒杯、小型水銀氣壓計(jì)(它是固定在刻度尺上的一端封閉的U形均勻玻璃管,其一端有一段用水銀封在里面的氣柱)。（三）實(shí)驗(yàn)方案當(dāng)一定質(zhì)量的氣體在壓強(qiáng)不太大、溫度不太低的情況下?tīng)顟B(tài)發(fā)生變化時(shí),能近似遵循理想氣體狀態(tài)方程,即它的壓強(qiáng)跟體積的乘積與熱力學(xué)溫度之比保持不變,用公式表示為P本實(shí)驗(yàn)是讓氣體在均勻玻璃管中改變狀態(tài)。氣體的體積變化完全取決于氣柱長(zhǎng)l的變化,因此上述方程可寫(xiě)為P測(cè)出氣體在每一個(gè)狀態(tài)下的壓強(qiáng)p、氣柱長(zhǎng)度l和熱力學(xué)溫度T,即可進(jìn)行驗(yàn)證。（四）實(shí)驗(yàn)步驟(1)從公用氣壓計(jì)上讀出大氣壓p0(用毫米水銀柱高表示)。(2)把U形玻璃管豎直插入冷水中,水銀封閉的氣柱全部沒(méi)入水中(圖6.3.1)。讀出刻度尺尺上所示的氣柱長(zhǎng)度l和U形管兩側(cè)水銀面的高度差h0(毫米水銀柱高)。(3)用溫度計(jì)測(cè)出燒杯內(nèi)的水溫t,它就是封閉端內(nèi)氣體的溫度。(4)向燒杯內(nèi)注入適量熱水改變水溫,使封閉端氣體狀態(tài)發(fā)生變化,重復(fù)上述步驟(2)、(3)進(jìn)行測(cè)量。(5)再向燒杯內(nèi)注入熱水改變水溫,重復(fù)步驟(2)、(3)進(jìn)行測(cè)量。（五）數(shù)據(jù)記錄與處理完成實(shí)驗(yàn)操作后，將數(shù)據(jù)填寫(xiě)在表格中，并得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論交流與評(píng)價(jià)：1.結(jié)果與分析通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),一定質(zhì)量的理想氣體,其壓強(qiáng)和體積的乘積與熱力學(xué)溫度之比,在狀態(tài)變化過(guò)程中保持不變,符合理想氣體狀態(tài)方程。2.交流與討論實(shí)驗(yàn)中得到的氣體壓強(qiáng)和體積的乘積與熱力學(xué)溫度之比實(shí)際上并不嚴(yán)格相等,向?qū)W生提問(wèn)：簡(jiǎn)要分析產(chǎn)生這一誤差的原因。DIS拓展實(shí)驗(yàn)：本實(shí)驗(yàn)也可以利用ESP32開(kāi)發(fā)板、BMP180數(shù)字氣壓傳感器和Phyphox專(zhuān)用實(shí)驗(yàn)軟件搭建數(shù)字化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)來(lái)探究。ESP32開(kāi)發(fā)板是一系列低成本、低功耗的單片機(jī)微控制器,集成了Wi-Fi和雙模藍(lán)牙,可作藍(lán)牙外接設(shè)備與手機(jī)建立連接?；贓SP32搭建的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),利用ArduinoIDE編程軟件將測(cè)量所需的代碼上傳燒錄進(jìn)開(kāi)發(fā)板中,與BMP180數(shù)字氣壓傳感器連接,測(cè)量外界的溫度與氣壓。搭建流程圖如下:通過(guò)編寫(xiě)程序,連接計(jì)算機(jī)和開(kāi)發(fā)板,再通過(guò)計(jì)算機(jī)USB端口將ArduinoIDE中的程序上傳燒錄進(jìn)ESP32中。組裝好實(shí)驗(yàn)儀器,打開(kāi)Phyphox專(zhuān)用實(shí)驗(yàn)軟件,通過(guò)藍(lán)牙建立連接,單擊“開(kāi)始實(shí)驗(yàn)”即可實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)。繪制壓強(qiáng)隨溫度變化的圖像,利用平移和縮放功能、選取數(shù)據(jù)功能,記錄各時(shí)間點(diǎn)壓強(qiáng)與溫度的數(shù)據(jù),導(dǎo)出到計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。三、課堂小結(jié)：知識(shí)梳理：進(jìn)行了驗(yàn)證理想氣體狀態(tài)方程的實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)：準(zhǔn)確使用氣壓計(jì)測(cè)量壓強(qiáng)四、課后作業(yè)：1.本實(shí)驗(yàn)采用了水銀液封U形管內(nèi)氣體的方法。液封的例子在生活中還有很多,比如喝可樂(lè)時(shí)就利用可