2021-2022學(xué)年高二下學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第三冊2.3 《氣體的等壓變化和等容變化》教學(xué)設(shè)計(jì)

1、第2章 氣體、固體和液體第3節(jié) 氣體的等壓變化和等容變化教學(xué)內(nèi)容分析氣體的等壓變化和等容變化是普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）選擇性必修第3冊“固體、液體和氣體”主題下的內(nèi)容。課程標(biāo)準(zhǔn)要求為：通過實(shí)驗(yàn)，了解氣體定律。知道理想氣體模型。能用分子動理論和統(tǒng)計(jì)觀點(diǎn)解釋氣體壓強(qiáng)和氣體實(shí)驗(yàn)定律。普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)解讀對課程標(biāo)準(zhǔn)的解讀為：本條目要求學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)氣體的查理定理、蓋-呂薩克定律。要求學(xué)生能夠用分子動理論和統(tǒng)計(jì)觀點(diǎn)定性地解釋氣體的三個實(shí)驗(yàn)定律。要知道理想氣體模型，不能僅僅停留在知道什么是理想氣體，而應(yīng)該體會到物理模型的構(gòu)建在解決物理問題中的重要意義。本節(jié)

2、內(nèi)容由氣體的等壓變化、氣體的等容變化、理想氣體和氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋四部分組成。玻意耳定律、查理定律、蓋-呂薩克定律構(gòu)成氣體實(shí)驗(yàn)定律的完整體系。從宏觀角度用實(shí)驗(yàn)方法得到氣體實(shí)驗(yàn)定律后，教材從微觀角度用分子動理論來研究氣體狀態(tài)變化，并對三個氣體實(shí)驗(yàn)定律的適用條件進(jìn)行探討，抽象出理想氣體模型。學(xué)情分析學(xué)生知道控制變量法研究物理量與多個因素的關(guān)系，研究氣體等壓變化和等容變化用到了相同的物理思想。學(xué)生了解壓強(qiáng)的產(chǎn)生和影響因素，從微觀角度利用分子動理論解釋氣體的實(shí)驗(yàn)定律。氣體的變化抽象，中學(xué)生抽象邏輯思維能力進(jìn)一步發(fā)展，解決問題對直觀形象有較強(qiáng)的依賴，教學(xué)時可采用教育信息技術(shù)將氣體的變化直觀顯現(xiàn)，例如

3、PhET虛擬仿真實(shí)驗(yàn)。教學(xué)目標(biāo)1.學(xué)生知道氣體的等壓變化、等容變化，了解定律內(nèi)容并能應(yīng)用定律解決簡單問題。2.學(xué)生了解理想氣體模型，知道實(shí)際氣體可以視為理想氣體的條件。3.學(xué)生理解理想氣體狀態(tài)方程，并能用方程分析求解氣體狀態(tài)變化相關(guān)問題。4.學(xué)生能從微觀角度，利用分子動理論和統(tǒng)計(jì)觀點(diǎn)解釋氣體實(shí)驗(yàn)定律。5.學(xué)生了解理想模型的含義和對研究解決問題的重要意義。教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：蓋-呂薩克定律、查理定律、理想氣體的狀態(tài)方程、氣體定律的微觀解釋教學(xué)難點(diǎn)：從分子動理論和統(tǒng)計(jì)觀點(diǎn)解釋氣體實(shí)驗(yàn)定律教學(xué)方法：講授法、啟發(fā)式教學(xué)、對話討論教學(xué)過程復(fù)習(xí)舊知，引入新課問題1：什么是等溫變化？氣體等溫變化遵循的規(guī)律是

4、什么？問題2：玻意耳定律的適用條件是什么？新課講授一、.氣體的等壓變化1.等壓變化：一定質(zhì)量的某種氣體，壓強(qiáng)不變，體積隨溫度的變化過程2.蓋呂薩克定律一定質(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. V=CT 或 eq f(V,T) =C對定律的理解： 溫度不能太低，否則會發(fā)生液化。 常數(shù)C與氣體的摩爾數(shù)有關(guān)。 注意將攝氏度()轉(zhuǎn)化為熱力學(xué)溫度(K)。 二、氣體的等容變化1.等容變化：一定質(zhì)量的某種氣體，體積不變，壓強(qiáng)隨溫度的變化過程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(qiáng) p與熱力學(xué)溫度T成正比. p=CT 或 eq f(p,T) =C例題1 某種氣體

5、的壓強(qiáng)為2105Pa，體積為1m3,溫度為200K.它經(jīng)過等溫過程后體積變?yōu)?m3.隨后，又經(jīng)過等容過程，溫度變?yōu)?00K，求： (1)此時氣體的壓強(qiáng)。 (2)畫出氣體p-V 狀態(tài)圖。 三、理想氣體理想氣體：任何溫度、任何壓強(qiáng)下都遵從氣體實(shí)驗(yàn)定律的氣體理想氣體是抽象出所有氣體的共同主要特征、忽略氣體由于原子種類不同產(chǎn)生的差異后建立的理想化物理學(xué)模型；常溫常壓下的實(shí)際氣體可當(dāng)作理想氣體思考與討論：一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A(pA，VA，TA)等溫壓縮到狀態(tài)B（pB, VB ,TB），接著經(jīng)歷等容過程到達(dá)狀態(tài)C（pC ,VC, TC）.推導(dǎo)A、C兩狀態(tài)的參量滿足的關(guān)系。(1)從 A到B，狀態(tài)參量滿

6、足什么關(guān)系？(2)狀態(tài)B和C的狀態(tài)參量有何關(guān)系？ (3)消去B 狀態(tài)的參量，推導(dǎo)出A、C 的狀態(tài)參量關(guān)系 理想氣體狀態(tài)方程 eq f(pV,T) =C 拓展延申：pV=nRT n為氣體的物質(zhì)的量，R為普適氣體常量。四、氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋問題1：氣體壓強(qiáng)是如何產(chǎn)生的？與哪些因素有關(guān)？ 問題2：溫度不變，為什么減少氣體體積，氣體壓強(qiáng)增大？ （保持溫度不變，分子熱運(yùn)動平均動能不變，但分子數(shù)密度增大，撞擊更加頻繁，氣體壓強(qiáng)增大。）問題3：體積不變，為什么增大氣體溫度，氣體壓強(qiáng)增大？（當(dāng)體積保持不變，分子數(shù)密度不變，溫度升高，分子熱運(yùn)動平均動能增加，對器壁施加的力增大，壓強(qiáng)增大。） 問題4：保持壓強(qiáng)

7、不變，為什么升高溫度，氣體體積增加？（如果升高溫度，氣體分子熱運(yùn)動平均動能增大，只有讓分子數(shù)密度減小，即增大氣體的體積，壓強(qiáng)才能保持不變。即p不變，T增大,V增大。 ）PhET虛擬仿真實(shí)驗(yàn)溫度保持不變，體積減小，壓強(qiáng)增大體積保持不變，升高溫度，壓強(qiáng)增大壓強(qiáng)不變，降低溫度，體積減小增大作業(yè)：“復(fù)習(xí)與提高”A組第7題、B組第5題課堂練習(xí) 一個裝有某種氣體的體積可變的圓筒形容器，原來氣體的體積是40L，壓強(qiáng)是3atm，溫度為27。先使氣體壓強(qiáng)不變，體積增大到原來的2倍；再使氣體保持一定溫度，體積減少到原來的體積；最后使氣體在體積不變的條件下恢復(fù)到原來的壓強(qiáng).試在p-V 圖上畫出整個變化過程的圖線。

8、解 設(shè) p1=3atm V1=40L T1=(273+27)K=300K 壓強(qiáng) p2=3atm，V2=80L，溫度為T2， V1/T1=V2/T2解得 T2=V2T1/V1=600KT3=600K，V3=40L，壓強(qiáng)為p3，由p3V3=p2V2得 p3=6atmV4=40L，p4=3atm，溫度為T4 由p3/T3=p4/T4解得 T4=300K 板書設(shè)計(jì) 3 氣體的等壓變化何等容變化蓋-呂薩克定律： eq f(V,T) =C 查理定律： eq f(p,T) =C理想氣體狀態(tài)方程 eq f(pV,T) =C pV=nRT氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋教學(xué)反思理想氣體狀態(tài)方程人教版新教材列為擴(kuò)展學(xué)習(xí)內(nèi)容，但根據(jù)高考考試說明，應(yīng)為必學(xué)內(nèi)容，教學(xué)時增加了“思考與討論”欄目，讓學(xué)生求解任意兩個狀態(tài)的狀態(tài)參量關(guān)系。理想氣體狀態(tài)方程的