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(共26張PPT)
氣體的等溫變化
人教版高中物理
選擇性必修3
新知導(dǎo)入
思考：用什么方法可以使凹進(jìn)去的兵乓球恢復(fù)原狀？
新知講解
打足氣的車(chē)胎在烈日下暴曬，常常會(huì)爆胎，為什么？
車(chē)胎內(nèi)的氣體因溫度T升高而壓強(qiáng)P增大，體積V膨脹。
新知講解
1、溫度
2、體積
3、壓強(qiáng)
熱力學(xué)溫度T
：開(kāi)爾文
T
=
t
＋
273
K
體積
V
單位：有L、mL等
壓強(qiáng)
p
單位：Pa（帕斯卡）
知識(shí)回顧：氣體的狀態(tài)參量
新知講解
思考：一定質(zhì)量的氣體，它的溫度、體積和壓強(qiáng)三個(gè)量之間變化是相互對(duì)應(yīng)的.我們?nèi)绾未_定三個(gè)量之間的關(guān)系呢？
在物理學(xué)中，當(dāng)需要研究三個(gè)物理量之間的關(guān)系時(shí)，往往采用“保持一個(gè)量不變，研究其它兩個(gè)量之間的關(guān)系，然后綜合起來(lái)得出所要研究的幾個(gè)量之間的關(guān)系”.
☆
控制變量的方法
新知講解
一、探究氣體等溫變化的規(guī)律
1.等溫變化：氣體在溫度不變的狀態(tài)下，發(fā)生的變化.
2.在等溫變化中，氣體的壓強(qiáng)與體積可能存在著什么關(guān)系？
3.實(shí)驗(yàn)研究
定性關(guān)系
猜想：
p、V成反比
結(jié)論：V減小，p增大
視頻演示
新知講解
視頻演示
√
×
定量關(guān)系
新知講解
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理
次數(shù)
1
2
3
4
5
壓強(qiáng)（×105Pa)
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
體積(L)
1.3
1.6
2.0
2.7
4.0
V
1
2
3
0
1
2
3
4
p-V圖象
該圖象是否可以說(shuō)明p與V成反比？
思考
如何確定p與V的關(guān)系呢？
新知講解
1/V
1
2
3
0
0.2
0.4
0.6
0.8
p-1/V圖象
新知講解
結(jié)論
在溫度不變時(shí)，壓強(qiáng)p和體積V成反比.
二、玻意耳定律
2、公式表述：pV=C(常數(shù)
)
或p1V1=p2V2
1、文字表述：一定質(zhì)量某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強(qiáng)p與體積V成反比.
P
1/V
P
V
3、適用范圍：溫度不太低，壓強(qiáng)不太大
4、圖像：
新知講解
新知講解
三、氣體等溫變化的P-V圖像
1.等溫線(xiàn)：一定質(zhì)量的理想氣體的P-V圖像的形狀為雙曲線(xiàn)的一支，
它描述的是溫度不變時(shí)的p
?V關(guān)系，稱(chēng)為等溫線(xiàn)。
特點(diǎn)：
（1）每條等溫線(xiàn)上氣體各狀態(tài)溫度相同；
T1
T2
（2）溫度越高等溫線(xiàn)離坐標(biāo)軸或原點(diǎn)越遠(yuǎn).
新知講解
思考：有兩條等溫線(xiàn)，你能判斷哪條等溫線(xiàn)表示的是溫度比較高時(shí)的情形嗎?是根據(jù)什么理由做出判斷的?
結(jié)論：t2>t1
V
p
T1
T2
0
新知講解
問(wèn)題：t1和t2哪個(gè)表示的溫度高？
?
2.
特點(diǎn)：斜率越大溫度越高。
課堂練習(xí)
1、一定質(zhì)量氣體的體積是20L時(shí)，壓強(qiáng)為1×105Pa。當(dāng)氣體的體積減小到16L時(shí)，壓強(qiáng)為多大？設(shè)氣體的溫度保持不變.
p1V1=p2V2
答案:1.25×10
5Pa
課堂練習(xí)
2、如圖，一上端開(kāi)口,下端封閉的細(xì)長(zhǎng)玻璃管，下部有長(zhǎng)l1=66
cm
的水銀柱，中間封有長(zhǎng)l2=6.6
cm的空氣柱，上部有長(zhǎng)l3=44
cm的水銀柱，此時(shí)水銀面恰好與管口平齊.已知大氣壓強(qiáng)為p0=76
cmHg.如果使玻璃管繞底端在豎直平面內(nèi)緩慢地轉(zhuǎn)動(dòng)一周，求在開(kāi)口向下和轉(zhuǎn)回到原來(lái)位置時(shí)管中空氣柱的長(zhǎng)度.封入的氣體可視為理想氣體，在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中沒(méi)有發(fā)生漏氣.
玻璃管開(kāi)口向上時(shí)
玻璃管開(kāi)口向下時(shí)，
從開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)一周后，
由玻意耳定律有
p1l2S=p2hS
p1l2S=p3h′S
解得
h=12
cm
h′=9.2
cm
p0+ρgl3
p1
p1=p0+ρgl3
則p2=ρgl1，p0=p2+ρgx
p2
p0+ρgx
x
p3
p0+ρgx
則p3=p0+ρgx
新知講解
四、用氣體定律解題的步驟
1．確定研究對(duì)象．被封閉的氣體(滿(mǎn)足質(zhì)量不變的條件)；
2．用一定的數(shù)字或表達(dá)式寫(xiě)出氣體狀態(tài)的初始條件(p1，V1，T1，p2，V2，T2)；
3．根據(jù)氣體狀態(tài)變化過(guò)程的特點(diǎn)，列出相應(yīng)的氣體公式(本節(jié)課中就是玻意耳定律公式)；
4．將各初始條件代入氣體公式中，求解未知量；
5．對(duì)結(jié)果的物理意義進(jìn)行討論．
1、如圖所示，是一定質(zhì)量的某種氣體狀態(tài)變化的p-V圖象，氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過(guò)程中，氣體分子平均速率的變化情況是(
)
A.一直保持不變
B.一直增大
C.先減小后增大
D.先增大后減小
拓展提高
分子平均速率由溫度決定
pAVA=pBVB
pV先增大后減小
T先增大后減小
C
等溫線(xiàn)
2.?某個(gè)容器的容積是10L，所裝氣體的壓強(qiáng)是20×105Pa。如果溫度保持不變，把容器的開(kāi)關(guān)打開(kāi)以后，容器里剩下的氣體是原來(lái)的百分之幾？設(shè)大氣壓是1.0×105Pa.
拓展提高
初態(tài)?
p1=20×105Pa
V1=10L
T1=T
末態(tài)?
p2=1.0×105Pa
V2=？L
T2=T
由玻意耳定律?
p1V1=p2V2得
V2=200L
剩下的氣體為原來(lái)的
就容器而言，里面氣體質(zhì)量變了，似乎是變質(zhì)量問(wèn)題了，但若視容器中氣體出而不走，就又是質(zhì)量不變了.
研究對(duì)象
拓展提高
3.如圖所示為一定質(zhì)量的氣體在不同溫度下的兩條
圖線(xiàn).由圖可知(
)
A.一定質(zhì)量的氣體在發(fā)生等溫變化時(shí)，其壓強(qiáng)與體積成正比
B.一定質(zhì)量的氣體在發(fā)生等溫變化時(shí)，其
圖線(xiàn)的延長(zhǎng)線(xiàn)是經(jīng)過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的
C.T1＞T2
D.T1＜T2
p與
成正比
p與V成反比
溫度越高,其等溫線(xiàn)離原點(diǎn)越遠(yuǎn).
BD
1/V
課堂總結(jié)
一、玻意耳定律
1、內(nèi)容:一定質(zhì)量某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強(qiáng)P與體積V
成反比。
2、公式：
PV=C(常數(shù))
或p1V1=p2V2
3、條件:
一定質(zhì)量氣體且溫度不變
4、適用范圍：溫度不太低，壓強(qiáng)不太大
二、等溫變化圖象
1、特點(diǎn):
(1)等溫線(xiàn)是雙曲線(xiàn)的一支
(2)溫度越高,其等溫線(xiàn)離原點(diǎn)越遠(yuǎn)
2、圖象意義:
(1)物理意義:反映壓強(qiáng)隨體積的變化關(guān)系
(2)圖像上每點(diǎn)的意義:
每一組數(shù)據(jù)---反映某一狀態(tài)
T1
T2
板書(shū)設(shè)計(jì)
一、玻意耳定律
公式：
PV=C(常數(shù))
或p1V1=p2V2
條件:
一定質(zhì)量氣體且溫度不變
二、等溫變化圖象
1、特點(diǎn):
(1)等溫線(xiàn)是雙曲線(xiàn)的一支
(2)溫度越高,其等溫線(xiàn)離原點(diǎn)越遠(yuǎn)
2、圖象意義:
每一組數(shù)據(jù)---反映某一狀態(tài)
作業(yè)布置
課后練習(xí)和同步練習(xí)
謝謝
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版本科目年級(jí)課時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)
課題
分子動(dòng)能和分子勢(shì)能
單元
1
學(xué)科
物理
年級(jí)
選修3
學(xué)習(xí)目標(biāo)
物理觀念：理解一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的情況下氣體壓強(qiáng)和體積的關(guān)系；會(huì)用玻意耳定律解釋一些自然現(xiàn)象，解決簡(jiǎn)單的實(shí)際問(wèn)題。科學(xué)思維：從有序設(shè)計(jì)的一系列問(wèn)題和實(shí)驗(yàn)，通過(guò)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(wèn)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。科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中保持交流與合作，敢于發(fā)表自己對(duì)探究過(guò)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(huì)用玻意耳定律解釋一些自然現(xiàn)象，解決簡(jiǎn)單的實(shí)際問(wèn)題。
難點(diǎn)
氣體的等溫變化規(guī)律的探究。
教學(xué)過(guò)程
教學(xué)環(huán)節(jié)
教師活動(dòng)
學(xué)生活動(dòng)
設(shè)計(jì)意圖
導(dǎo)入新課
思考：用什么方法可以使凹進(jìn)去的兵乓球恢復(fù)原狀？打足氣的車(chē)胎在烈日下暴曬，常常會(huì)爆胎，為什么？車(chē)胎內(nèi)的氣體因溫度T升高而壓強(qiáng)P增大，體積V膨脹。知識(shí)回顧：氣體的狀態(tài)參量溫度：熱力學(xué)溫度T
：開(kāi)爾文
T
=
t
＋
273
K2、體積：體積
V
單位：有L、mL等3、壓強(qiáng)：壓強(qiáng)
p
單位：Pa（帕斯卡）
車(chē)胎內(nèi)的氣體因溫度T升高而壓強(qiáng)P增大，體積V膨脹。回顧舊知識(shí)：氣體，溫度，體積，壓強(qiáng)
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(duì)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
思考：一定質(zhì)量的氣體，它的溫度、體積和壓強(qiáng)三個(gè)量之間變化是相互對(duì)應(yīng)的.我們?nèi)绾未_定三個(gè)量之間的關(guān)系呢？在物理學(xué)中，當(dāng)需要研究三個(gè)物理量之間的關(guān)系時(shí)，往往采用“保持一個(gè)量不變，研究其它兩個(gè)量之間的關(guān)系，然后綜合起來(lái)得出所要研究的幾個(gè)量之間的關(guān)系”.
。一、探究氣體等溫變化的規(guī)律1.等溫變化：氣體在溫度不變的狀態(tài)下，發(fā)生的變化.2.在等溫變化中，氣體的壓強(qiáng)與體積可能存在著什么關(guān)系？（定性關(guān)系：觀看演示實(shí)驗(yàn)）（一）提出問(wèn)題、引導(dǎo)猜想結(jié)論：V減小，p增大（二）分組實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證猜想1.實(shí)驗(yàn)裝置介紹：注射器、氣壓傳感器、平板電腦、數(shù)據(jù)線(xiàn)。2.注射器的使用注意事項(xiàng)：（1）連接傳感器之前，抽入20mL的氣體；（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)不要用手去摸氣體部分；（3）推拉要緩慢；（4）讀數(shù)時(shí)眼睛要平視，用左邊這條黑線(xiàn)讀數(shù)。3.實(shí)驗(yàn)儀器使用說(shuō)明：（1）將電腦、壓強(qiáng)傳感器、注射器進(jìn)行連接；（2）打開(kāi)“WCY專(zhuān)用軟件”中的
“氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系”。
（3）點(diǎn)擊“開(kāi)始記錄”，抽入20mL的氣體，壓到10點(diǎn)擊點(diǎn)采數(shù)據(jù)，拉回15點(diǎn)擊點(diǎn)采數(shù)據(jù)，然后20、25、30、35、40分別點(diǎn)采數(shù)據(jù)（4）點(diǎn)擊
“p-V繪圖”，點(diǎn)擊“曲線(xiàn)擬合”。（三）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理p-V圖象思考：該圖象是否可以說(shuō)明p與V成反比？如何確定p與V的關(guān)系呢？p-1/V圖象（四）得出結(jié)論結(jié)論：在溫度不變時(shí)，壓強(qiáng)p和體積V成反比。二、玻意耳定律1、文字表述：一定質(zhì)量某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強(qiáng)p與體積V成反比.
2、公式表述：pV=C(常數(shù)
)
或p1V1=p2V23、適用范圍：溫度不太低，壓強(qiáng)不太大三、氣體等溫變化的P-V圖像1.等溫線(xiàn)：一定質(zhì)量的理想氣體的P-V圖像的形狀為雙曲線(xiàn)的一支，它描述的是溫度不變時(shí)的p
?V關(guān)系，稱(chēng)為等溫線(xiàn)。特點(diǎn)：（1）每條等溫線(xiàn)上氣體各狀態(tài)溫度相同；（2）溫度越高等溫線(xiàn)離坐標(biāo)軸或原點(diǎn)越遠(yuǎn).思考1：有兩條等溫線(xiàn)，你能判斷哪條等溫線(xiàn)表示的是溫度比較高時(shí)的情形嗎?是根據(jù)什么理由做出判斷的?思考2：t1和t2哪個(gè)表示的溫度高？特點(diǎn)：斜率越大溫度越高。課堂練習(xí)1、一定質(zhì)量氣體的體積是20L時(shí)，壓強(qiáng)為1×105Pa。當(dāng)氣體的體積減小到16L時(shí)，壓強(qiáng)為多大？設(shè)氣體的溫度保持不變。解析：
p1V1=p2V2答案：1.25×10
5Pa課堂練習(xí)2、如圖，一上端開(kāi)口,下端封閉的細(xì)長(zhǎng)玻璃管，下部有長(zhǎng)l1=66
cm
的水銀柱，中間封有長(zhǎng)l2=6.6
cm的空氣柱，上部有長(zhǎng)l3=44
cm的水銀柱，此時(shí)水銀面恰好與管口平齊.已知大氣壓強(qiáng)為p0=76
cmHg.如果使玻璃管繞底端在豎直平面內(nèi)緩慢地轉(zhuǎn)動(dòng)一周，求在開(kāi)口向下和轉(zhuǎn)回到原來(lái)位置時(shí)管中空氣柱的長(zhǎng)度.封入的氣體可視為理想氣體，在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中沒(méi)有發(fā)生漏氣.解析：玻璃管開(kāi)口向上時(shí)：p1=p0+ρgl3
玻璃管開(kāi)口向下時(shí)：則p2=ρgl1，p0=p2+ρgx
從開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)一周后，則p3=p0+ρgx
由玻意耳定律有p1l2S=p2hS
p1l2S=p3h′S解得：
h=12
cm
h′=9.2
cm四、用氣體定律解題的步驟1．確定研究對(duì)象．被封閉的氣體(滿(mǎn)足質(zhì)量不變的條件)；2．用一定的數(shù)字或表達(dá)式寫(xiě)出氣體狀態(tài)的初始條件(p1，V1，T1，p2，V2，T2)；3．根據(jù)氣體狀態(tài)變化過(guò)程的特點(diǎn)，列出相應(yīng)的氣體公式(本節(jié)課中就是玻意耳定律公式)；4．將各初始條件代入氣體公式中，求解未知量；5．對(duì)結(jié)果的物理意義進(jìn)行討論．拓展提高1、如圖所示，是一定質(zhì)量的某種氣體狀態(tài)變化的p-V圖象，氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過(guò)程中，氣體分子平均速率的變化情況是(
)A.一直保持不變B.一直增大C.先減小后增大D.先增大后減小解析：分子平均速率由溫度決定，在圖中畫(huà)出等溫線(xiàn)可知：pV先增大后減小，則T先增大后減小，答案：C拓展提高2、某個(gè)容器的容積是10L，所裝氣體的壓強(qiáng)是20×105Pa。如果溫度保持不變，把容器的開(kāi)關(guān)打開(kāi)以后，容器里剩下的氣體是原來(lái)的百分之幾？設(shè)大氣壓是1.0×105Pa.解析：初態(tài)?
p1=20×105Pa
V1=10L
T1=T末態(tài)?
p2=1.0×105Pa
V2=？L
T2=T由玻意耳定律?
p1V1=p2V2得
V2=200L剩下的氣體為原來(lái)的5%點(diǎn)評(píng)：就容器而言，里面氣體質(zhì)量變了，似乎是變質(zhì)量問(wèn)題了，但若視容器中氣體出而不走，就又是質(zhì)量不變了.3.如圖所示為一定質(zhì)量的氣體在不同溫度下的兩條P-1/V圖線(xiàn).由圖可知(
)A.一定質(zhì)量的氣體在發(fā)生等溫變化時(shí)，其壓強(qiáng)與體積成正比B.一定質(zhì)量的氣體在發(fā)生等溫變化時(shí)，其
圖線(xiàn)的延長(zhǎng)線(xiàn)是經(jīng)過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的C.T1＞T2D.T1＜T2解析：溫度越高,其等溫線(xiàn)離原點(diǎn)越遠(yuǎn).答案：BD
控制變量的方法體驗(yàn)后得出定性關(guān)系：一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的情況下，體積減小，壓強(qiáng)增大；體積增大，壓強(qiáng)減小。猜想：
p、V成反比學(xué)生利用電腦三人為一組，進(jìn)行合作實(shí)驗(yàn)。學(xué)生利用電腦處理實(shí)驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)。得出:p-V關(guān)系圖象，形狀似雙曲線(xiàn)的一支。學(xué)生得出:p-1/V關(guān)系圖象是一條幾乎通過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn)。完成思考題。完成課堂練習(xí)。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。
通過(guò)親身體驗(yàn)，深刻體會(huì)氣體壓強(qiáng)與體積定性關(guān)系，進(jìn)而激發(fā)對(duì)定量關(guān)系的探究欲望。練習(xí)使用先進(jìn)儀器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究規(guī)律，體會(huì)科學(xué)探究過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生相互協(xié)作的精神。培養(yǎng)學(xué)生交流的意愿和能力。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析與評(píng)估，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度與實(shí)事求是的精神。培養(yǎng)學(xué)生化曲為直的方法和知識(shí)遷移的能力。讓學(xué)生意識(shí)到玻意耳定律使用的局限性。通過(guò)等溫線(xiàn)更好的理解玻意耳定律的內(nèi)容。鍛煉解決實(shí)際問(wèn)題的能力。整理解題步驟，明確解題思路。鞏固本節(jié)課所學(xué)知識(shí)
課堂小結(jié)
一、玻意耳定律1、內(nèi)容:一定質(zhì)量某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強(qiáng)P與體積V
成反比。
2、公式：
PV=C(常數(shù))
或p1V1=p2V23、條件:
一定質(zhì)量氣體且溫度不變4、適用范圍：溫度不太低，壓強(qiáng)不太大二、等溫變化圖象1、特點(diǎn):(1)等溫線(xiàn)是雙曲線(xiàn)的一支(2)溫度越高,其等溫線(xiàn)離原點(diǎn)越遠(yuǎn)2、圖象意義:(1)物理意義:反映壓強(qiáng)隨體積的變化關(guān)系(2)圖像上每點(diǎn)的意義:
每一組數(shù)據(jù)---反映某一狀態(tài)
學(xué)生總結(jié)本節(jié)課學(xué)習(xí)的內(nèi)容。
課堂小結(jié)由學(xué)生完成，能幫助學(xué)生形成知識(shí)框架，更好的理解和應(yīng)用知識(shí)。
板書(shū)
一、玻意耳定律公式：
PV=C(常數(shù))
或p1V1=p2V2條件:
一定質(zhì)量氣體且溫度不變二、等溫變化圖象1、特點(diǎn):(1)等溫線(xiàn)是雙曲線(xiàn)的一支(2)溫度越高,其等溫線(xiàn)離原點(diǎn)越遠(yuǎn)2、圖象意義:
每一組數(shù)據(jù)---反映某一狀態(tài)
梳理知識(shí)結(jié)構(gòu)。
展示本節(jié)課知識(shí)框架，幫助學(xué)生記憶。
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精品試卷·第
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