人教版高中物理選擇性必修三 第2章第3節(jié)氣體的等壓變化和等容變化第一課時教學(xué)設(shè)計(jì)

1、人教版（2019）物理選修三2.3氣體的等壓變化和等容變化第一課時教學(xué)設(shè)計(jì)課題 氣體的等壓變化和等容變化單元2學(xué)科物理年級高二學(xué)習(xí)目標(biāo)物理觀念：理解一定質(zhì)量的氣體，在壓強(qiáng)不變的情況下氣體體積和溫度的關(guān)系；會用蓋呂薩克定律解釋一些自然現(xiàn)象，解決簡單的實(shí)際問題；理解一定質(zhì)量的氣體，在體積不變的情況下氣體壓強(qiáng)和溫度的關(guān)系；會用查理定律解釋一些自然現(xiàn)象，解決簡單的實(shí)際問題?？茖W(xué)思維：從有序設(shè)計(jì)的一系列問題和實(shí)驗(yàn)，通過模型建構(gòu)和科學(xué)推理，得出等溫變化的規(guī)律。科學(xué)探究：能基于觀察和實(shí)驗(yàn)提出問題、形成猜想，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證猜想并綜合分析實(shí)驗(yàn)證據(jù)，得出氣體等溫變化的規(guī)律?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任：在實(shí)驗(yàn)過程中保持交流與合作

2、，敢于發(fā)表自己對探究過程與實(shí)驗(yàn)結(jié)論的理解或想法，并且能正確表達(dá)自己的觀點(diǎn)。重點(diǎn)氣體的等溫變化規(guī)律的探究；理解玻意耳定律，會用玻意耳定律解釋一些自然現(xiàn)象，解決簡單的實(shí)際問題。難點(diǎn)氣體的等溫變化規(guī)律的探究。教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動學(xué)生活動設(shè)計(jì)意圖導(dǎo)入新課問題：燒瓶上通過橡膠塞連接一根玻璃管，向玻璃管中注入一段水柱。用手捂住燒瓶，會觀察到水柱緩慢向外移動，這說明了什么?液體因溫度T升高而壓強(qiáng)P增大，體積V膨脹。用生活現(xiàn)象引入課題，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，增加學(xué)生對本節(jié)課內(nèi)容的親近感，激發(fā)探究欲望，體驗(yàn)物理學(xué)科與生活緊密聯(lián)系。講授新課等壓變化：一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強(qiáng)不變時，體積隨溫度的變化.猜想：在等壓變化

3、中，氣體的體積與溫度可能存在著什么關(guān)系？思考：（1）研究的是哪一部分氣體?（2）如何保證封閉氣體的壓強(qiáng)不變?（3）如何測 T ?（4）如何測量V？實(shí)驗(yàn)視頻一、蓋呂薩克定律1.蓋呂薩克生平介紹蓋呂薩克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(qiáng)不變時，一定質(zhì)量氣體的體積跟熱力學(xué)溫度成正比.即V1/T1=V2/T2=C恒量.其實(shí)查理早就發(fā)現(xiàn)壓強(qiáng)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

4、“查理-蓋呂薩克定律”.2.蓋呂薩克定律的圖象蓋呂薩克定律的圖象等壓線 （1）等壓線：一定質(zhì)量的某種氣體在等壓變化過程中，體積V與熱力學(xué)溫度T的正比關(guān)系在VT直角坐標(biāo)系中的圖象.（2）一定質(zhì)量氣體的等壓線的VT圖象，其延長線經(jīng)過坐標(biāo)原點(diǎn)，斜率反映壓強(qiáng)大小（3）一定質(zhì)量氣體的等壓線的物理意義圖線上每一個點(diǎn)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(qiáng)相同不同壓強(qiáng)下的等壓線，斜率越大，壓強(qiáng)越?。ㄍ粶囟认拢w積大的壓強(qiáng)?。┤鐖D所示p2p1 3.蓋呂薩克定律的內(nèi)容、表達(dá)式（1）文字表述：一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強(qiáng)不變的情況下，體積V與熱力學(xué)溫度T成正比.（2）公式表述：V=CT體積V與熱力學(xué)溫度

5、T成正比可以表示為另外形式或者4. 說明（1）蓋呂薩克定律是實(shí)驗(yàn)定律，由法國科學(xué)家蓋呂薩克通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的（2）適用條件：氣體質(zhì)量一定，壓強(qiáng)不變（3）在 V/=C 中的C與氣體的種類、質(zhì)量、壓強(qiáng)有關(guān)注意： V正比于T而不正比于t，但Vt（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?。┑捏w積是相同的（5）解題時前后兩狀態(tài)的體積單位要統(tǒng)一課堂練習(xí)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 （ ）A.彎管左管內(nèi)外水銀面的高度差為hB.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

6、壁上升hD.若環(huán)境溫度升高，右管內(nèi)的水銀柱沿管壁上升解析：A.對右管中的水銀受力分析知,管中氣體壓強(qiáng)比大氣壓強(qiáng)高h(yuǎn)cmHg ,所以彎管左管內(nèi)外水銀面的高度差為h。故A正確;B.彎管上下移動，封閉氣體溫度溫度不變，又因?yàn)榉忾]氣體壓強(qiáng)p= Po十Ph，則可知壓強(qiáng)不變,由理想氣體狀態(tài)方程可知?dú)怏w體積不變。故B錯誤;C.封閉氣體溫度和壓強(qiáng)不變，體積不變。所以彎管向下移動少許,玻璃管左端液柱將,上升。則右管內(nèi)的水銀柱沿管壁上升。故C正確; D,環(huán)境溫度升高，氣體壓強(qiáng)始終為p= Po十Ph保持不變,根據(jù)等壓變化，封閉氣體體積增大,則右管內(nèi)的水銀柱沿管壁上升。答案：ACD學(xué)生：用手堵住注射器的口壓縮氣體，有

7、什么感覺？等容變化：一定質(zhì)量的某種氣體，在體積不變時，壓強(qiáng)隨溫度的變化.猜想：在等容變化中，氣體的壓強(qiáng)與溫度可能存在著什么關(guān)系？（1）研究的是哪一部分氣體?（2）如何保證封閉氣體的體積不變?（3）如何測 T ?（4）如何測量p？二、查理定律1.查理生平介紹查理是法國物理學(xué)家.1746年11月12日誕生于法國盧瓦雷的貝奧京西.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l，壓力就增加它在0時候壓力的1273.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

8、來由蓋呂薩克和道爾頓（1766一1844）的實(shí)驗(yàn)完全證實(shí).2.查理定律的圖象查理定律的圖象等容線 （l）等容線：一定質(zhì)量的某種氣體在等容變化過程中，壓強(qiáng)p跟熱力學(xué)溫度T的正比關(guān)系pT在直角坐標(biāo)系中的圖象叫做等容線（2）一定質(zhì)量氣體的等容線pT圖象，其延長線經(jīng)過坐標(biāo)原點(diǎn)，斜率反映體積大?。?）一定質(zhì)量氣體的等容線的物理意義圖線上每一個點(diǎn)表示氣體一個確定的狀態(tài)，同一根等容線上各狀態(tài)的體積相同。不同體積下的等容線，斜率越大，體積越?。ㄍ粶囟认?，壓強(qiáng)大的體積?。┤鐖D所示，V2V13.查理定律的內(nèi)容、表達(dá)式1、文字表述：一定質(zhì)量的某種氣體，在體積不變的情況下，壓強(qiáng)p與熱力學(xué)溫度T成正比. 2、公式表述

9、：P=CT壓強(qiáng)p與熱力學(xué)溫度T成正比可以表示為另外形式或者4. 說明（1）查理定律是實(shí)驗(yàn)定律，由法國科學(xué)家查理通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的（2）適用條件：氣體質(zhì)量一定，體積不變（3）在p/T=C中的C與氣體的種類、質(zhì)量、體積有關(guān)注意：p與熱力學(xué)溫度T成正比，不與攝氏溫度成正比,但壓強(qiáng)的變化p與攝氏溫度t的變化成正比（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?。┑膲簭?qiáng)是相同的（5）解題時前后兩狀態(tài)壓強(qiáng)的單位要統(tǒng)一5.應(yīng)用：高壓鍋內(nèi)的食物易熟課堂練習(xí)2、 2、下列關(guān)于一定質(zhì)量的氣體的等容變化的說法中正確的是： A、氣體壓強(qiáng)的改變量與攝氏溫度成正比；B、氣體的壓強(qiáng)與攝氏溫度成正比；C、氣

10、體壓強(qiáng)的改變量與熱力學(xué)溫度成正比；D、氣體的壓強(qiáng)與熱力學(xué)溫度成正比。解析：BD、氣體經(jīng)歷等容變化,根據(jù)查理定律,有:P/T=C ,而T =t+273 ,故氣體的壓強(qiáng)與熱力學(xué)溫度成正比，與攝氏溫度不成正比，故B錯誤，D正確;AC、根據(jù)查理定律公式P/T=C ,可以得到P/T= C ,故氣體壓強(qiáng)的改變量與熱力學(xué)溫度的改變量成正比,故A錯誤，C錯誤。故選D。拓展提高1、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10 cm,如果缸內(nèi)空氣變?yōu)?, 問:重物是上升還是下降？這時重物將從原處移動多少厘米?(設(shè)活塞與氣缸

11、壁間無摩擦) 解析：溫度降低利用等容變化壓強(qiáng)減小, 故活塞下移, 重物上升.等壓變化，得h =7.4 cm重物上升高度h=107.4=2.6 cm2、某種氣體在狀態(tài)A時壓強(qiáng)2105Pa,體積為1m3,溫度為200K,(1)它在等溫過程中由狀態(tài)A變?yōu)闋顟B(tài)B,狀態(tài)B 的體積為2m3,求狀態(tài)B 的壓強(qiáng).(2)隨后,又由狀態(tài)B 在等容過程中變?yōu)闋顟B(tài)C ,狀態(tài)C 的溫度為300K,求狀態(tài)C 的壓強(qiáng).解析：(1)氣體的狀態(tài)參量:PA=2x 105Pa,VA= 1m3, VB= 2m3,由玻意耳定律得: PAVA= PBVB ,代入數(shù)據(jù)解得: PA=1x 105Pa;(2)氣體的狀態(tài)參量:PB= 1x 10

12、5Pa, TB= TA= 200K, Tc = 300K,由查理定律得:代入數(shù)據(jù)解得:PC= 1.5x 105Pa;（1）注射器內(nèi)一定質(zhì)量的氣體。（2）柱塞達(dá)到平衡。（3）用溫度計(jì)。（4）從刻度尺上讀出。觀看演示視頻。閱讀相關(guān)材料。畫出V-T圖像，并分析圖像特點(diǎn)。能利用等壓線特點(diǎn)判斷不同等壓線壓強(qiáng)的高低。思考T、t、t的區(qū)別。完成練習(xí)。用注射器完成實(shí)驗(yàn)，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)感受做出猜想。閱讀相關(guān)材料。完成思考題。類比蓋呂薩克定律理解記憶查理定律。完成課堂練習(xí)。整理解題步驟，明確解題思路。完成本節(jié)課拓展提高。小組討論完成探究，并總結(jié)實(shí)驗(yàn)規(guī)律。關(guān)注物理學(xué)史，增強(qiáng)學(xué)生對物理學(xué)歷史的了解，激發(fā)學(xué)生對學(xué)習(xí)物理的興趣。此處為易錯點(diǎn)。幫助學(xué)生區(qū)分熱力學(xué)溫度和攝氏溫度，鞏固新知識，提高學(xué)生分析問題的能力。結(jié)合生活中常見的實(shí)例，發(fā)現(xiàn)生活中現(xiàn)象蘊(yùn)含的物理知識，并將物理知識應(yīng)用與生活。關(guān)注物理學(xué)史，增強(qiáng)學(xué)生對物理學(xué)歷史的了解，激發(fā)學(xué)生對學(xué)習(xí)物理的興趣。通過等容線更好的理解查理定律的內(nèi)容。了解物理知識在生活中的應(yīng)用鍛煉解決實(shí)際問題的