玻意耳定律应用设计

气体·验证玻意耳定律一、教学目标1．通过实验证明：一定质量的气体，在温度不变的情况下，压强和体积成反比或压强和体积的乘积为一恒量。

2．通过实验了解气体状态参量的测量方法，学习计算封闭容器中气体的压强。

3．培养学生的动手能力和良好的实验习惯。

二、重点、难点分析1．本实验为验证性的学生实验，要求学生必须明确验证什么、依据是什么、使用什么设备、实验怎么做。

所以实验原理、实验器材、实验步骤是本实验的重点。

果空气柱受到活塞和固定在它上面的框架的压力作用的同时，还受到我们施加的拉力或压力的作用，这些力的合力是F。

对于这一点，也经常出问题。

3．由于学生缺乏操作经验，靠自测判断竖直方向，再加上实验器材本身的质量问题，注射器或实验器竖直难于保证。

三、实验器材1．框架和100g钩码若干；测力计；铁架台及铁夹；水银气压计（共用）；带刻度的注射器（5mL）；刻度尺。

2．若使用带有长度刻度的注射器型的“玻意耳定律实验器”做本实验，请将刻度尺换为游标卡尺。

四、主要教学过程1．明确实验原理（1）掌握实验所依据的公式pV=恒量；①p0表示实验时的大气压强；②S表示活塞的横截面积；③F表示封闭气体所受的合力；会运用此公式计算封闭气体的压强。

（3）知道本实验应满足的条件：①等温过程t=恒量；②研究对象即封闭气体的质量不变。

2．实验器材（1）认识实验器材。

（2）了解水银气压计的构造，知道使用方法。

（3）通过实物观察，了解注射器与玻意耳定律实验器上的刻度的区别。

3．实验步骤（1）用测力计称出活塞和框架所受重力G。

（2）按图1所示，把注射器固定在铁架台的铁夹上，保持注射器竖直。

（3）把适量的润滑油抹在注射器的活塞上，再上下拖动活塞，使活塞与器壁间被油封住。

当活塞插进注射器内适当位置后，再套上橡皮帽，将一定质量的气体封闭在注射器内。

（4）从注射器上读出空气柱的体积V，用刻度尺测出这个空气柱的长度，计算出活塞的横截面S。

（5）记下大气压强p0。

《玻意耳定律》教学与作业的设计陈浩翔一、《玻意耳定律》教学教学中“理解”目标的体现于落实从表中可以看出，对于知识认知要求玻意耳定律、学生实验是B级要求，是理解级要求。

初步把握学习内容的由来、意义和主要特征，能对一些物理现象做出解释。

这些都是需要在教学设计中体现出来。

从实验得出玻意耳定律，理解P和V成反比的条件以及实验中所要注意到的东西。

课时是玻意耳定律的应用。

二、作业教学设计中“理解”目标的体现于落实2.现将一定质量的某种理想气体进行等温压缩。

下列图象能正确表示该气体在压缩过程中的压强P和体积的倒数1/V的关系的是3.（1）有同学在做“研究温度不变时气体的压强差，应采取的措施是_____________________4.一汽缸竖直倒放，汽缸内有一质量不可忽略的活塞，将一定质量的理想气体封在气缸内，活塞与气缸壁无摩擦，气体处于平衡状态。

现保持温度不变把气缸稍微倾斜一点，在达到平衡后，与原来相比，则（）。

（A）气体的压强保持不变（B）气体的压强变小（C）气体的体积保持不变（D）气体的体积变小5.一端开口、一端封闭的玻璃管，开口向下插入水银槽中，不计玻璃管的重力和浮力，用竖直向上的力F提着保持平衡，此时管内外水银面高度差为h（如图所示）．如果将玻璃管向上提起一段距离，待稳定后，此时的F和h与刚才相比（）A．F会增大、h也增大B．F会增大、h却不变C．F会不变、h却增大D．F会不变、h也不变6.一端开口的均匀玻璃管长100cm,开口向下竖直7.“用DIS研究温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系”的实验中（1）所需的实验器材为：数据采集器、计算机、______和______．（2）（单选题）若在输入体积值时未加上软管的体积，则实验结果的p-V图线可能为______（图中实线是实验所得图线，虚线为一根参考双曲线）8.如图所示，一玩具手枪用一个粗细均匀的圆管做成，前端用一塞子B塞住，后端有一个可滑动的活塞A，管壁上C处有一小孔，小孔距塞子B为25cm，管的横截为1.2cm2。

实验名称：玻意耳定律
姓名: 班级: 学号:
实验目的: 验证玻意耳定律，加深对玻意耳定律的理解。

实验器材: 压力传感器一只、计算机、注射器。

实验内容:
1. 将压强传感器接入计算机，打开实验软件，点击菜单“实验目录—热学实验—波意耳定律”，进入专项实验界面；
2. 取出注射器，将注射器的活塞置于50ml处（初始值可任意选值），并通过软管与压强传感器的测量口紧密连接（注意检查空气密闭性）；
3. 推动注射器活塞并在体积文本框内输入相应的V值，点击“记录”按钮，记录不同的V值对应的压强数据；
4. 继续推动注射器，记录5-10组数据；
5. 点击“绘制曲线”按钮添加曲线，设置X轴为体积、Y轴为压强，点击“确定”按钮绘出“P-V”曲线；
实验图像：
实验小结：
通过图象可知，体积越大时，其对应的压强越小，即压强与体积成反比关系。

这验证了玻意耳定律，一定质量的理想气体，在温度不变的情况下，其压强与体积的乘积（PV）为常量，即体积与压强有反比关系。

玻意耳定律一、教学目标1．在物理知识方面的要求．(1)掌握玻意耳定律：实验，定律，图线；(2)掌握解决气体定律问题的基本思路和基本方法．2．本节复习集中体现了对气体性质有关问题的研究方法：建立气体状态变化过程的物理图景，根据边界条件建立相关方程求解．3．从物理学的方法论上来看，初始条件(边界条件)是决定物理过程的重要因素，通过本单元内容的复习，使学生加深对此观点的认识，是本课的重要目的．二、重点、难点分析1．重点：一定质量的理想气体在温度不变的条件下，压强和体积的关系．2．难点：让学生养成分析气体变化过程、确定初始条件的习惯．三、主要教学过程(一)引入新课说明气体性质的研究思路：在四个气体参量中，保持其中两个参量不变，研究另外两个参量的关系．(二)主要教学过程〈一〉玻意耳定律1．实验装置及实验过程(注意A、B两管中液面的升降分析)．2．玻意耳定律．(1)实验结论：p∝V-1．(2)内容：pV=C或p1V1=p2V2．(3)图线(等温线)．对等温线的复习，从以下几方面进行：①等温线的形成：在p-V图中，是一条反比曲线(p∝V-1)．②在p-T和V－T图中，同一个气体变化过程如何一一对应(图中用箭头表示过程方向，用气体参量表示过程的始末状态)．③说明对一定质量的理想气体，在不同温度下的等温线在p-V图中位置之差异．〈二〉用气体定律解题的步骤1．确定研究对象．被封闭的气体(满足质量不变的条件)；2．用一定的数字或表达式写出气体状态的初始条件(p1，V1，T1，p2，V2，T2)；3．根据气体状态变化过程的特点，列出相应的气体公式(本节课中就是玻意耳定律公式)；4．将各初始条件代入气体公式中，求解未知量；5．对结果的物理意义进行讨论．例1 将一端封闭的均匀直玻璃管开口向下，竖直插入水银中，当管顶距槽中水银面8cm时，管内水银面比管外水银面低2cm．要使管内水银面比管外水银面高2cm，应将玻璃管竖直向上提起多少厘米？已知大气压强p0支持76cmHg，设温度不变．分析：均匀直玻璃管、U形玻璃管、汽缸活塞中封闭气体的等温过程是三种基本物理模型，所以在复习中必须到位．在确定初始条件时，无论是压强还是体积的计算，都离不开几何关系的分析，那么，画好始末状态的图形，对解题便会有很大作用．本题主要目的就是怎样去画始末状态的图形以找到几何关系，来确定状态参量．解：根据题意，由图3：p1=p0+2＝78cmHg，V1=(8+2)S=10S，p2=p0-2=74cmHg，V2=[(8+x)-1]·S=(6+x)S．例2 均匀U形玻璃管竖直放置，用水银将一些空气封在A管内，当A、B 两管水银面相平时，大气压强支持72cmHg．A管内空气柱长度为10cm，现往B 管中注入水银，当两管水银面高度差为18 cm时，A管中空气柱长度是多少？注入水银柱长度是多少？分析：如图4所示，由于水银是不可压缩的，所以A管水银面上升高度x 时，B管原水银面下降同样高度x．那么，当A、B两管水银面高度差为18cm 时，在B管中需注入的水银柱长度应为(18+2x)cm．解：p1=p0=72cm Hg，V1=10S，p2=p0+18＝90 cm Hg，V2＝lS．例3 密闭圆筒内有一质量为100g的活塞，活塞与圆筒顶端之间有一根劲度系数k=20N/m的轻弹簧；圆筒放在水平地面上，活塞将圆筒分成两部分，A室为真空，B室充有空气，平衡时，l0=0.10m，弹簧刚好没有形变如图5所示．现将圆筒倒置，问这时B室的高度是多少？分析：汽缸类问题，求压强是关键：应根据共点力平衡条件或牛顿第二定律计算压强．解：圆筒正立时：圆筒倒立时，受力分析如图6所示，有p2S+mg=kx，x=l-l0，则温度不变，根据玻意耳定律：p1V1=p2V2．例4 如图7所示，质量为M的汽缸置于水平地面上，用横截面积为S、质量为m的活塞封入长为l的空气柱，现用水平恒力F向右拉活塞，当活塞相对汽缸静止时，活塞到气缸底部的距离是多少？已知大气压强为p0，温度不变，不计一切摩擦．分析：起初，活塞左右压强相等；后来，活塞所受合外力产生加速度，用整体法可求出这个加速度．解：p1＝p0，V1=lS．隔离活塞(图8)：(F+p2S)-p0S=ma．根据玻意耳定律：p1V1=p2V2．代入：解得：例5 如图9所示，竖直放置的连通器左、右两管为口径不同的均匀直玻璃管，横截面积S右=2S左，用水银将空气封闭在右管中，平衡时左、右水银面相平，右管内水银面距管顶l0=10cm．现将一个活塞从左管上口慢慢推入左管，直到右管水银面比左管水银面高出h=6cm为止．已知大气压强p0支持76cm Hg，温度不变．求：活塞下推距离x．分析：这是两个研究对象问题，左、右两管内的封闭气体都遵从玻意耳定律，它们之间的几何关系和压强关系是解决问题的桥梁．解：左管p1=p0支持76cm Hg，V1=l0S=10S．设右管空气末态压强为p＇2，则p2=p＇2+p h＝(p＇2+6)cm Hg．设活塞下推距离为x(图10)，左管水银面下降高度为h1，右管水银面上升高度为h2，在下推过程中，水银体积不变，左管水银减少的体积等于右管水银增加的体积：h1S=h2·2S，h=h1+h2．将h=6cm代入，解得h1=4cm，h2=2cm．V2=(l0+h1-x)S＝(14-x)S．右管：p＇1=p1=76cm Hg，V＇1=l0·2S=20S．p＇2=？V＇2=(l0-h2)·2S=16S．根据玻意耳定律：p1V1=p2V2，p＇1V＇1==p＇2V＇2．代入，得例6 长为lcm的均匀直玻璃管开口向上，竖直放置，用高hcm的水银柱封闭一些空气，水银上表面恰好与管口相平(图11)．已知大气压强为p0，温度不变．(1)从开口端再注入一些水银而不溢出的条件是什么？(2)若堵住开口端，把玻璃管缓慢地翻转180°，再打开开口端，则水银将外流．试讨论：水银恰好流尽，或水银流尽后还有气体从管中溢出的条件是什么？解：(1)设注入水银柱长为x．p1=H0+h，V1=(l-h)Sp2=H0+h+x，V2=(l-h-x)S．玻意耳定律：p1V1=p2V2．x2=l-2h-H0．当L-2h-H0＞0时，x＞0，能注入水银．为注入水银条件．例如，H0=76cm Hg，l=20cm，l-H0＜0，不能倒入水银；H0=76cm Hg，l=100cm，l-H0＞0，能倒入水银的条件是水银柱长(2)翻转180°后恰好水银流尽而无气体逸出，则p3=p0=H0，V3=lS．由玻意耳定律：p1V1=p3V3．解得h1=0(舍)，h2=l-H0．例如，H0=76cm Hg，l=100 cm，则h=100-76=24cm，翻转180°后水银刚好流尽；而当l＞24cm时，p3＞H，有空气逸出．。

教学课题：《玻意耳定律的拓展应用》-- 测量一粒大米的体积 教学目标：知识与技能：（1）复习玻意耳定律的主要内容，和验证玻意耳定律的主要实验。

（2）知道如何根据气体实验定律进行p-v 图像的变形，理解p-1/v 图像、v-1/p 图像截距的含义。

（3）知道使用v-1/p 测量轻小物体的体积的方法。

过程与方法：通过实验法，体验实验的设计过程与操作过程。

态度情感价值观：通过测量一粒大米体积的实验过程培养学生科学的人生观。

教学重点：p-v 图像的拓展应用和图像截距、斜率的含义。

教学难点：设计实验与实验的误差分析教学器材：计算机、压强传感器、注射器、DIS 数据采集器、大米 教学流程：提问引入新课教学过程：新课引入：（提问引入新课）玻意耳定律的主要内容是什么？（一定质量的理想气体，当温度一定时，压强与体积成反比。

） 如何验证玻意耳定律？实验中的注意事项是什么？ （使用DIS 实验，保持实验时不要手握注射器） 新课教学：一、 实验验证玻意耳定律；获得p-v 曲线，p-1/v 曲线，v-1/p 曲线。

如图是在验证实验过程中获得的p-v 曲线，是不是一定说明压强与体积的乘积是定值？ 分析p-v 曲线转化成p-1/v 图，，发现不果原点，实验的 误差原因是？（注射器与压强传感器的借口出存在体积。

）测量出这段体积的大小为 。

二、 设计测量大米体积的方案。

实验目的：测量一粒大米的体积实验仪器：DIS 实验数据采集器、注射器、压强传感器、待测物体、计算机。

注射器记录压强值v实验原理：三、 学生测量大米的体积。

（学生活动）大米的体积为： 。

四、 拓展p-v 图的应用同学们还可以使用p-v 图的变化测量大气压强。

一同学用下图装置研究一定质量气体的压强与体积的关系。

实验过程中保持温度不变。

最初，U 形管两臂中的水银面齐平，烧瓶中无水。

当用注射器往烧瓶中注入水时，U 形管两臂中的水银面出现高度差。

实验的部分数据记录在下表。

高中物理玻意耳定律教案
课题：玻意耳定律
教学目标：
1. 了解玻意耳定律的基本概念和原理
2. 能够应用玻意耳定律解决相关问题
3. 培养学生动手实验和观察的能力
教学重点：
1. 玻意耳定律的基本概念和原理
2. 玻意耳定律的应用
教学难点：
1. 玻意耳定律在不同情况下的应用
2. 玻意耳定律的实验验证
教学过程：
一、导入
1. 讲解压强的概念和单位
2. 提问：什么是玻意耳定律？为什么说玻意耳定律是一个重要的物理定律？
二、讲解
1. 介绍玻意耳定律的内容和公式：P1V1 = P2V2
2. 分析玻意耳定律的应用场景：气球、气缸等
三、实验
1. 设计一个实验，验证玻意耳定律
2. 让学生分组进行实验操作，并记录实验数据
3. 带领学生分析实验结果，验证玻意耳定律的准确性
四、练习
1. 布置相关练习题，让学生巩固玻意耳定律的应用
2. 解答学生提出的问题，帮助学生理解玻意耳定律的深层含义
五、总结
1. 回顾玻意耳定律的基本概念和应用
2. 强调玻意耳定律在物理学中的重要性和实用性
六、作业
1. 布置相关作业，要求学生总结玻意耳定律的应用场景
2. 提醒学生准备下节课的相关知识内容
教学反思：
通过本节课的教学，学生们对玻意耳定律有了更深入的了解，并且能够应用这一定律解决相关问题。

在以后的教学中，可以引导学生进行更多的实验操作，培养他们的动手能力和观察能力。

气体压强和体积的关系-教学设计洋泾中学肖斌一、教学任务分析在学习本节内容前，学生已在学习过有关压强的概念、液体的压强、连通器等物理概念、物理模型，这些都是学习本节内容所必需的。

通过“手指堵住注射器的针孔端”学生实验，体验将注射器的活塞轻轻向里推动，手指有什么感觉？使学生初步感受到气体的压强、体积的变化，猜测一定质量的气体，在温度不变的情况下，压强和体积可能的关系。

并与分子动理论相结合，使学生理解气体状态参量的微观解释。

通过DIS实验，对气体的压强和体积之间的关系作进一步的定量的研究，在采集到实验数据的基础上，要求学生对实验数据进行处理并要求同学做进一步的交流、反思、改进。

通过小组间、师生间对实验数据的交流、分析、处理，归纳得出一定质量气体等温变化过程压强与体积之间的定量关系，即玻意耳定律。

通过探究实验，认识控制变量、猜测实验与拟合证实、化曲为直等多种科学研究方法；懂得物理定律是建立在实验研究基础上的，养成尊重事实的科学态度；通过小组实验，增强与同组同学之间相互协作能力，通过各小组的交流过程，学会表达与倾听，学会反思与质疑。

本节在探究过程中的经历和收获将为下一节：气体的压强与温度的关系的探究做好全方位的铺垫。

二、教学目标1、知识与技能（1）能从分子动理论角度知道温度与压强的微观情景（2）通过DIS实验采集数据、并对实验数据进行分析的过程，学会利用DIS系统研究气体不同参量之间的内在关系，提高应用信息技术进行物理实验，分析处理数据，归纳总结规律的能力（3）理解玻意耳定律的内容，能运用玻意耳定律解释生活中的相关现象2、过程与方法（1）通过DIS实验进一步感受控制变量法在研究多参量内在关系中的作用（2）通过描绘P-V、P-1/V等图像，明白利用图像反映物理规律的方法3、情感态度与价值观（1）通过对一定质量的理想气体压强与体积的关系的探究过程，懂得物理定律是建立在实验研究基础上的，养成尊重事实的科学态度（2）通过小组实验，增强与同组同学之间相互协作能力，通过各小组的交流过程，学会表达与倾听，学会反思与质疑三、教学重点和难点：重点：对一定质量气体等温变化时压强与体积的定量关系的探究难点：气体压强的计算四、教学资源（１）计算机、实物投影仪、大屏幕（２）学生用DIS（计算器＋压强探头）实验系统、DIS专配注射器针筒（３）学生机与教师机连接的教室局域网（4）上海市二期课改教材高中一年级第二学期教材（5）学生用导学案五、教学设计思想《气体压强与体积的关系》教学设计的基本思想，是力图以信息技术与课程的整合拓宽学习时空，促进学生以主体参与、相互协作的方式进行物理规律的探究学习，从而获得知识、能力与情感等多个维度的发展。