氣體實驗定律

氣體實驗定律

教學(xué)目標(biāo)
知識目標(biāo)
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(dá).
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(dá).
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(biāo)
通過實驗培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和實驗?zāi)芰σ约胺治鰧嶒灲Y(jié)果得出結(jié)論的能力.

情感目標(biāo)
通過實驗，培養(yǎng)學(xué)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(xué)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(qiáng)、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(xué)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(xué)生對圖像的分析能力.

教學(xué)設(shè)計方案

教學(xué)用具：驗證玻意耳定律和查理定律的實驗裝置各一套.

教學(xué)主要過程設(shè)計：在教師指導(dǎo)下學(xué)生認(rèn)識實驗并幫助記錄數(shù)據(jù)，在教師啟發(fā)下學(xué)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(xué)步驟

（一）課堂引入：

教師講解：我們學(xué)習(xí)了描述氣體的三個物理參量——體積、溫度、壓強(qiáng)，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(yīng)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(xué)中，當(dāng)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(qiáng)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(qiáng)的關(guān)系.

1、氣體的壓強(qiáng)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(qiáng)，研究壓強(qiáng)與體積的關(guān)系.讓學(xué)盛幫助記錄數(shù)據(jù).

以橫坐標(biāo)表示氣體的體積，縱坐標(biāo)表示氣體的壓強(qiáng)，作出壓強(qiáng)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(qiáng)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(biāo)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(qiáng)p與體積V的乘積保持不變，即： 常量

或壓強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)與溫度的關(guān)系.讓學(xué)生幫助記錄數(shù)據(jù).

以橫坐標(biāo)表示氣體的溫度，縱坐標(biāo)表示氣體的壓強(qiáng)，作出壓強(qiáng)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(qiáng)p與熱力學(xué)溫度的關(guān)系，圖線為通過原點的一條直線，稱為等容線.

①等容線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(yuǎn)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(qiáng)p與熱力學(xué)溫度T之比保持不變，即： 常量

或壓強(qiáng)p與熱力學(xué)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(qiáng)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(qiáng)是 Pa，保持體積不變，溫度升高到50℃，壓強(qiáng)是多少？溫度降到－17℃時，壓強(qiáng)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(qiáng)不變的情況下，體積與熱力學(xué)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(qiáng)不變的情況下，體積V與熱力學(xué)溫度的關(guān)系圖線為通過原點的直線，稱為等壓線.

①等壓線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(qiáng)相等.③對同一部分氣體，在不同壓強(qiáng)下的等壓線為一簇通過原點的直線，離橫軸越遠(yuǎn)的等壓線的壓強(qiáng)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(qiáng)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、

1、氣體的壓強(qiáng)與體積的關(guān)系——玻意耳定律

內(nèi)容：                  圖像：

表達(dá)式：

2、氣體的壓強(qiáng)與溫度的關(guān)系——查理定律

內(nèi)容：                  圖像：

表達(dá)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(dá)式：