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1、-教学设计：气体的等温变化-第 7 页 8.1 气体的等温变化教学目标：教学过程：一、引入： 吹气球比赛：准备两个空矿泉水瓶，两瓶内装有气球，气球口和矿泉水瓶口重合并固定，瓶A事先扎了小孔，瓶B完好无损。师：现在请两个同学来进行一场吹气球比赛，看看谁能把气球吹得更大。 活动进行 问：请参加比赛的同学说说看，在瓶子力吹气球时有什么不同的感觉呢？ 关键词：吃力 困难问：请同学分析一下，为什么B瓶中气球比A瓶中的更难以吹鼓起来呢？ A瓶漏气、B瓶中气球漏气师：可以利用身边资源进行验证一下，看看你的猜测是不是正确的。引导学生将A、B两瓶盖上盖子后压入水中，A瓶进了水，B瓶没有进水。说明A瓶漏气。向全体
2、同学展示两瓶的验证结果，明确A瓶漏气，故A瓶内气球更容易吹起来。总结性问题：现在请同学们根据已有的知识解释一下，为什么在密闭的瓶子中更难将气球吹鼓呢?引导学生回答: 密闭瓶子中本身装有有一定量气体，当瓶中气球胀大时，瓶中气体被压缩，瓶中气体压强变大，使得吹大的气球更加困难。而漏气的瓶中的气体由于和外界连通，气压始终等于外界大气压，故吹起气球就和平时无异。总结性问题2：这个比赛告诉我们，对于质量一定的气体，其压强跟什么因素有关呢？体积展示一颗完好的乒乓球，并用脚将它踩扁。（注意形变程度不能过大，必须保证能够恢复原状)师：这里有一颗被踩扁的乒乓球，大家能想想办法将它复原吗？将球泡在热水中，复原后像
3、全体学生展示。问：哪位同学能给我们解释一下热水能使乒乓球复原的原因呢？球内气体受热膨胀，将乒乓球体撑开。问：如果乒乓球被踩破了，还能使用热水复原吗？不能，受热膨胀，球内气体就从缝隙中溢出来，无法撑开乒乓球体。总结性问题3：由此可见，气体的体积、压强还跟什么因素有关呢？温度展示幻灯片：香槟酒、可乐瓶被摇晃后打开的瞬间、炎热夏天鼓胀的自行车轮胎。师：在生活中大家都有这样的经验，炎热的夏天会避免给自行车轮胎气加的太满的气，否则车轮会很容易发生爆胎。这是为什么呢？夏天温度较高，气体高温膨胀使得车轮内气压过大，发生爆胎。总结性问题4：综上所诉，要描述一定气体的状态时，我们必须要考虑到三个因素，分别是哪三
4、个因素呢？温度、压强、体积。总结性问题5：现在请同学们回到课前的比赛，你们在分析瓶中气体的状态变化时，考虑到了温度变化这个因素了吗？没有其实在刚才的分析中，不考虑温度的变化是一个明智的决定。问：为什么可以不考虑温度的变化呢？因为温度变化较小，可以认为恒等于室温。总结：在分析气体状态变化的过程中，如果物体膨胀、压缩的过程比较缓慢，这个时候我们可以认为气体的温度保持恒定。在温度保持恒定的情况下气体的状态变化，称为等温变化。也就是我们今天所要研究的内容。（引入课题）师：即一定质量的气体，在温度不变的情况下，研究其压强和体积的关系。用数学表达，就是（板书） M、T不变 研究 P、V的关系？ 二、 新课
5、进行1、 明确研究内容 问：今天我们就要通过实验来探究，探究什么呢？一定质量的气体在温度保持恒定时，压强P和体积V之间的关系。2、 提出猜想 师：进行探究的第一步就是要提出猜想。 问：现在请大家根据已有经验，大胆的猜测一下，当气体的M和T不变时，P和V会有什么关系呢？ 引导（板书）： 1、压强P和体积V成反比，即 PV=C. 或P=C/V. 2、P与V的n次方反比，即 PVn=C P=C/Vn 3、设计探究方案师：请同学们开动脑筋，以小组的形式讨论，使用老师所在PPT上展示的实验器材设计一个实验方案进行探究。请从PPT上提供的几个问题进行展开。PPT展示： 双通塑胶导管 水 水银、刻度尺 圆柱
6、形双通玻璃容器若干、单通玻璃容器若干、橡皮塞 （均有配图）方案：1.如何保证M、T不变？2.怎么改变V和P?3.如何测出V和P的数值？4.如何处理实验数据？（学生讨论时间）师：现在，哪位小组的同学来展示一下小组的讨论结果呢?实验器材：单双通个圆柱形玻璃容器A、B各一个，两容器之间利用塑胶导管想通制成为连通器，在连通器中充入部分气体，使用水或者水银将气体密封在连通器内、刻度尺备用。1、用液体（水或水银）来密封一段气柱2、缓慢改变气柱的V、P来保证T不变3、利用水银或水的重力作用来改变气柱的压强P从而改变体积V4、V=SH，S为圆柱形容器的横截面积，在S一定的情况下，V可有H替代，气柱高度可以由刻
7、度尺读出。5、通过连通器原理，连通器内液面进行受力分析，根据平衡条件求得密封气体压强，需要先测出大气压P0.如图：6、数据处理：改变P、V测出若干组数据，制成实验表格。a、描点做出P-V图。若P、V成反比，则图像为双曲线。b、描点做出P-1/V图。若P、V成反比，则图像为过原点的直线c、计算各个状态时的P、V乘积。若P、V成反比，P1V1=P2V2=P3V3如图：7、 集思广益，让学生自己提出可能存在的误差并提出改进方案。水银有毒、水在改变压强时水压过低，变化较不明显、读体积时刻度尺存在误差、读室内气体压强存在误差、计算压强不但麻烦又再次引入误差三、 教师演示实验师：为了更加直观精确的测出气体
8、的压强，老师带来了一个压力计，它可以直观的将其下端薄膜所受的压强显示出来。另外，为了这里还提供了一个注射器，我们可以通过它更高效的改变气体的体积，而气体的体积也可以直接由玻璃管上标注的刻度来读出，现在，请大家说明，我们要怎么进行试验呢？1、 明确研究对象注射器内密封的气体2、 缓慢推动注射器，推动过程避免手握气体管壁，改变气温。3、 记录数据。实验进行，教师进行实验操作(6个点)，两名学生进行读读数，班内其余学生记录数据。指示性发言：这个实验需要大家的配合，现在请两名同学上来协助老师进行读数，分别读出气体压强和气柱高度并报给大家。其它同学小组为单位记录实验数据，并进行数据处理。四、 数据处理并
9、得出结论师：大家得出结论了吗？哪个小组成员给我们展示一下时间结果呢？P-V图注意是否双曲线、P-1/V图线画出反向延长线相交于横轴、P1V1P2V2P3V3；大家得出什么结论了呢？在误差允许的范围内，P、V成反比关系。文字：一定质量的气体，在温度保持不变时，其压强和体积成反比数学表达：m、T一定时，PV=C；P1V1=P2V2=P3V3 玻马定律、玻意尔定律误差分析：师：P-V图像应当是一条双曲线；而P-1/V图线于横轴的交点应当在原点位置，严格意义上才能说明P、V成反比关系。那么，实验误差来自于哪里呢？漏气、升温、活塞与玻璃容器之间的摩擦力较大五、 补充说明 1、等温线师：为了更加直观的描述
10、一定质量的气体，在温度保持不变时，其P、V之间的关系，常使用P-V图像。如图所示：A、 每条双曲线上的点都是在恒定温度下测出来的，故双曲线也成为等温线。问：那么，T1和T2的小小关系如何呢？问：如果画成P-1/V图像，应该是怎么样的呢？2、 玻意尔定律的应用师：请大家利用所学知识，尝试解答一下课本课后练习第1小题。讲解：P1V1=P2V2是对于一定质量的气体而言的，实际处理问题的时候应当注意研究对象。如课后练习1。所研究的应当是足球内原有的气体，加上打进去的气体。气体的等温变化引入：小生活大智慧1、 高温下汽车爆胎某夏日中午短短2小时内，我省东线高速路上共3两车发生爆胎事故，右图为其中某车的事
11、故现场。问题1：为什么好好的车胎会变成这样呢？ 受热（T）膨胀（V）挤破（P）2、 凹陷的乒乓球复原 问题2：凹陷的乒乓球能再次鼓起来吗？ 能否？怎么做？试验为什么？ 受热（T）膨胀（V）撑开（P）进入课题： 总结： 一定质量的气体，其温度、压强、体积之间存在相互关系。问题1：那压强、体积、温度之间存在怎么样的相互关系呢？问题2：对于两个以上的变量，我们应该如何研究呢？控制变量法总结：控制T不变，观察V随P改变的情况。 即本节课的主题气体的等温变化。新课进行 科学探究（一） 明确研究对象问题1：首先，我们应当明确我们要研究什么？问题2：装气体的容器应当满足什么条件？能漏气吗？ 总结：必须要保证
12、研究对象恒定，也就是一定质量的气体 问题:3：除了气体质量之外，还应当控制什么量恒定？ 总结：温度，等温变化温度不变是前提。 控制：m、T不变（二） 进行合理的实验猜想问题1：气体进行等温变化时，压强和体积之间有什么关系呢？ P变大则V变小问题2：从定量的角度看，P和V可能成反比关系，如何用数学的形式进行表达呢？ 猜想： P反比于V、 PV=常数（三） 设计实验方案 师：老师为大家准备了一套配套课本的实验装置。问题1：这套装置和课本上的有一点点细微的差别，大家能看出来吗？1、 压力表刻度更加精确。书上每小格0.1；设备每小个0.05；2、 在大气压处有一横线。横线中间的1.0没有标示，横线范围
13、是0.95-0.15。问题2：请前排的同学读一下示数。1.010*105pa ,即小数点后三位。问题3：研究的气体储存在哪里呢？玻璃柱下端的空气柱中，由橡胶塞和润滑油密封。问题4：空气柱的体积怎么测出来呢？圆柱，均匀，测得S、H后则有V=SH。问题5：每小格表示的是高度吗？无单位、且不像是1cm刻度已经经过换算，可以直接测体积。问题6：体积没有给出单位，会影响实验研究吗？ 我们有必要确切的得出每一个压强状态下具体的体积大小吗？ 关心PV的定量变化，故V具体竖直不重要。总结：体积这里可以直接读成“单位体积”问题7：每个小格表示多少单位体积？（三）实验操作操作：通过柱塞来改变密封气体的体积，从而读
14、出不同的体积V和压强，并进行记录。问题1：手应该握在哪里呢？为什么？避免接触空气柱以免改变温度。问题2：改变气体体积时，能不能快速的挤压或者抽拉呢？为什么？不能，缓慢的改变体积才能确保研究气体保持室温。（四） 进行实验分工合作：A：同学：读压强 B、C同学：读体积 D同学：在黑板上记录 全体小组：记录并处理实验数据。（五） 处理并分析实验数据一、 学生成果展示问题：采用你们认为最恰当的方法处理实验数据，验证猜想。教师动作：1、巡视 并选择出即将展示的数据、准备好投影仪 2、将数据输入电脑excel问题1：哪个小组来分享一下你们的实验成果？问题2：得出了什么结论？问题3：怎么的出的结论？问题4：
15、P-V图线是什么样的？能确定是双曲线？问题5：P-1/V图像是什么样的？过原点吗？ 处理逻辑： 1、看表格，实验数据趋势为V增大P减小。 2、为了更形象的表示，描点P-V图。（画好刻度、作图规范） a、如果成P、V反比，则图像连线应为双曲线。 b、可否凭此判断出拟合线为双曲线？不能 c、怎么定量证明P、V成反比关系？计算P1V1=P2V23、计算法：P1V1=P2V2=P3V3=PnVn 肯定学生的处理方式4、如何更加形象的看出P、V的变化走势？作图 P、V反比P和1/V成正比做P-1/V图若为过原点的直线证明P、V成反比。二、 电脑精确绘图并进行分析师：现在就用电脑来看看P-1/V是否成正比
16、关系。 1、输入1/V做出P-1/V图像插入趋势线，计算R2值。说明：R2表示拟合线的准确度，越接近1越准确。问题：如果P和1/V成正比，图线的反向延长线应该交于原点，为什么没有过原点呢？误差分析 （ 体积增大的时候看到的气泡是证明一回事呢 ）（六） 得出实验结论结论：如果所有误差都可以克服所得的P-1/V图像应是过原点的直线说明P和V成反比关系。 实验结论：误差允许的范围内，一定气体在等温变化时，压强P和体积V成反比，即PV=C师：早在17世纪，这个实验定律已经被英国科学家玻意尔更加严密的实验操作中同发现了，所以我们称之为玻意尔定律（PPT展示）即：（一、文字表述）：一定质量的某种气体，在温度保持不变的情况下，气体的压强和体积成反比。 （二、数学表达）：PV=C P1V1=P2V2 （三、图像说明）： 说明： 证明P、V成反比需要P-1/V图，得出结论后可以用P-V图来说明问题。 黑板绘图（七）看图并提出注意事项P-V图像上每一点的温度都相同，我们称之为等温线。问题1：玻马定律是什么时候都适用的吗？适用条件为：质量一定的气体，压强不太大（相对于标准大气压），温度不太低（相对于室温）的情况。 使用条件:P不太大、T不太低 （八）、习题应用问题2：由PV=C可知等温线的位置决定于常数C，那C和什么因素有关呢？ 一定气体在不同温度下等温线的位置不同，哪条等温线的温度更高呢？为什么？