氣體實驗定律

教學目標
知識目標
　　1、知道什么是等溫變化，知道玻意耳定律的實驗裝置和實驗過程，掌握玻意耳定律的內(nèi)容與公式表達．
　　2、知道什么是等容變化，了解查理定律的實驗裝置和實驗過程，掌握查理定律的內(nèi)容與公式表達．
　　3、掌握三種基本圖像，并能通過圖像得到相關(guān)的物理信息．

能力目標
　　通過實驗培養(yǎng)學生的觀察能力和實驗能力以及分析實驗結(jié)果得出結(jié)論的能力．

情感目標
　　通過實驗，培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力，同時樹立理論聯(lián)系實際的觀點．

教學建議

教材分析
　　本節(jié)的內(nèi)容涉及三個實驗定律：玻意耳定律、查理定律和蓋·呂薩克定律．研究壓強、體積和溫度之間的變化關(guān)系，教材深透了一般物理研究方法——“控制變量法”：在研究兩個以上變量的關(guān)系時，往往是先研究其中兩個變量間的關(guān)系，保持其它量不變，然后綜合起來得到所要研究的幾個量之間的關(guān)系，在牛頓第二定律、力矩的平衡、單擺周期確定等教學中，我們曾經(jīng)幾次采用這種方法．

教法建議
　　通過演示實驗，及設(shè)定變量的方法得到兩個實驗定律；注意定律成立的條件．提高學生對圖像的分析能力．

 

教學設(shè)計方案

教學用具：驗證玻意耳定律和查理定律的實驗裝置各一套．

教學主要過程設(shè)計：在教師指導下學生認識實驗并幫助記錄數(shù)據(jù)，在教師啟發(fā)下學生自己分析總結(jié)、推理歸納實驗規(guī)律．

課時安排：2課時

教學步驟

（一）課堂引入：

　　教師講解：我們學習了描述氣體的三個物理參量——體積、溫度、壓強，并知道對于一定質(zhì)量的氣體，這三個量中一個量變化時，另外兩個量也會相應的發(fā)生變化，三個量的變化是互相關(guān)聯(lián)的，那么，對于一定質(zhì)量的氣體，這三個量的變化關(guān)系是怎樣的呢？這節(jié)課，我們便來研究一下！

（二）新課講解：

　　教師講解：在物理學中，當需要研究三個物理量之間的關(guān)系時，往往采用“保持一個量不變，研究其它兩個量之間的關(guān)系，然后綜合起來得出所要研究的幾個量之間的關(guān)系”，我們研究一定質(zhì)量的氣體溫度、體積、壓強三者的關(guān)系，就可以采用這種方法．首先，我們設(shè)定溫度不變，研究氣體體積和壓強的關(guān)系．

　　1、氣體的壓強與體積的關(guān)系——玻意耳定律

　　演示實驗：一定質(zhì)量的氣體，在保持溫度不變的情況下改變壓強，研究壓強與體積的關(guān)系．讓學盛幫助記錄數(shù)據(jù)．

壓強 Pa

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

體積V/L

8.0

4.0

2.7

2.0

1.6

1.3

1.1

1.0

4.0

4.0

4.05

4.0

4.0

3.9

3.85

4.0

　　以橫坐標表示氣體的體積，縱坐標表示氣體的壓強，作出壓強p與體積的關(guān)系如圖所示．

　　可見，一定質(zhì)量的氣體，在體積不變的情況，壓強P隨體積V的關(guān)系圖線為一雙曲線，稱為等溫線．①見等溫線上的每點表示氣體的一個狀態(tài)．②同一等溫線上每一狀態(tài)的溫度均相同．③對同一部分氣體，在不同溫度下的等溫線為一簇雙曲線，離坐標軸越近的等溫線的溫度越高．

　　通過實驗得出，一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度保持不變的情況下，壓強p與體積V的乘積保持不變，即： 常量

　　或壓強p與體積V成反比，即：

　　這個規(guī)律叫做玻意耳定律，也可以寫成： 或

例如：一空氣泡從水庫向上浮，由于氣泡的壓強逐漸減小，因此體積逐漸增大．

例題1：如圖所示，已知： ，求： 和

　　解：根據(jù)圖像可得：

　　　　

　　∵ 封閉在管中的氣體質(zhì)量、溫度均不變．



　　即：

　　解得：

　　2、氣體的壓強與溫度的關(guān)系——查理定律

　　演示實驗：一定質(zhì)量的氣體，在體積保持不變的情況下改變溫度，研究壓強與溫度的關(guān)系．讓學生幫助記錄數(shù)據(jù)．

壓強 Pa

1.0

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

1.6

1.7

溫度T/K

300

330

360

390

420

450

480

510

　　以橫坐標表示氣體的溫度，縱坐標表示氣體的壓強，作出壓強p與溫度T的關(guān)系如圖所示．

　　可見，一定質(zhì)量的氣體，在體積不變的情況下，壓強p與熱力學溫度的關(guān)系，圖線為通過原點的一條直線，稱為等容線．

　�、俚热菥�上的每一點表示氣體的一個狀態(tài)．②同一等容線上每一狀態(tài)的體積均相同．③對同一部分氣體，在不同體積下的等容線為一簇通過原點的直線，離橫軸越遠的等容線的體積越大（ ）．

通過實驗得出，一定質(zhì)量的某種氣體，在體積不變的情況下，壓強p與熱力學溫度T之比保持不變，即： 常量

　　或壓強p與熱力學溫度T成正比，即：

　　這個規(guī)律叫做查理定律，也可以寫成： 或

例如：乒乓球擠癟后，放在熱水里泡一會兒，由于球內(nèi)氣體溫度升高，壓強增大，就把乒乓球擠回球形．

例題2：一定質(zhì)量的某種氣體在20℃時的壓強是 Pa，保持體積不變，溫度升高到50℃，壓強是多少？溫度降到－17℃時，壓強是多少？

　　解：∵  因氣體的質(zhì)量和體積均不變

　　∴ 

　　即



　　3、氣體的體積和溫度的關(guān)系——蓋·呂薩克定律

　　教師講解：由前面我們得到： ； ；

　　則可以得到：

　　也就是說：一定質(zhì)量的氣體，在壓強不變的情況下，體積與熱力學溫度成正比，即： ，

　　這個規(guī)律叫做蓋·呂薩克定律，也可以寫成： 或

　　一定質(zhì)量的氣體，在壓強不變的情況下，體積V與熱力學溫度的關(guān)系圖線為通過原點的直線，稱為等壓線．

　�、俚葔壕�上每一點表示氣體的一個狀態(tài)．②同一等壓線上每一狀態(tài)的壓強相等．③對同一部分氣體，在不同壓強下的等壓線為一簇通過原點的直線，離橫軸越遠的等壓線的壓強越大（ ）．

　　教師總結(jié)：理想氣體的狀態(tài)方程是由實驗定律推證出來的，我們也可以把玻意耳定律、查理定律、蓋·呂薩克定律分別看成是在溫度、體積、壓強不變的情況下理想氣體狀態(tài)方程的特殊情況，或者說，理想氣體的狀態(tài)方程包括了三個實驗定律．

（三）板書設(shè)計

二、氣體實驗定律

1、氣體的壓強與體積的關(guān)系——玻意耳定律

　　內(nèi)容：                  圖像：

　　表達式：

2、氣體的壓強與溫度的關(guān)系——查理定律

　　內(nèi)容：                 　圖像：

　　表達式：

3、氣體的溫度與體積的關(guān)系——蓋·呂薩克定律：

　　內(nèi)容：                      圖像：

　　表達式：

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