高二物理人教版选修33 8.1气体的等温变化教案
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气体的等温变化
重/难点
重点：通过实验使学生知道并掌握一定质量的气体在等温变化时压强与体积的关系，理解 p-V 图象的物理意义，知道玻意耳定律的适用条件。
难点：正确确定密闭气体的压强。
重/难点分析
重点分析：一定质量的气体，在温度不变的情况下，它的压强跟体积成反比。玻意耳定律可以用p-V图线表示。玻意耳定律是实验定律，不论什么气体，只要符合压强不太大（和大气压比较）、温度不太低（和室温比较）的条件，都近似地符合这个定律。
难点分析：学生往往由于“状态”和“过程”分不清，造成抓不住头绪，不同过程间混淆不清的困惑，这是难点。在目前这个阶段，有相当多学生尚不能正确确定密闭气体的压强。
突破策略
1.定性说明一定质量的气体，压强与体积的关系
橡皮膜（或气球皮）、直径为5cm左右两端开口的透明塑料筒（长约25cm左右）、与筒径匹配的自制活塞、20cm×6cm薄木板一块，组装如图。
实验前，请同学们思考以下问题： ① 怎样保证气体的质量是一定的？
② 怎样保证气体的温度是一定的？
（答：密封好；答：缓慢移活塞，筒不与手接触。）
2.较精确的研究一定质量的气体温度保持不变，压强与体积的关系
（1）介绍实验装置
观察实验装置，并回答：
① 研究哪部分气体？
② A管中气体体积怎样表示？（l·S）
③ 阀门a打开时，A管中气体压强多大？阀门a闭合时A管中气体压强多大？（op）
④ 欲使A管中气体体积减小，压强增大，B管应怎样操作？写出A管中气体压强的表达式（opph）。
⑤ 欲使A管中气体体积增大，压强减小，B管应怎样操作？写出A管中气体压强的表达式（opph－）。
⑥ 实验过程中的恒温是什么温度？为保证A管中气体的温度恒定，在操作B管时应注意什么？（缓慢）
（2）实验数据采集 压强单位：mmHg；体积表示：倍率法
环境温度：室温
大气压强：op= mmHg
① A管中气体体积减小时（基准体积为V）
顺 序 1 2 3 4 5
体 积 V V21 V31 … …
压 强
② A管中气体体积增大时（基准体积为V′）
顺 序 1 2 3 4 5
体 积 V′ 2V′ 3V′ … …
压 强
（3）实验结论
实验数据表明：
一定质量的气体，在温度不变的条件下，体积缩小到原来的几分之一，它的压强就增大到原来的几倍；
一定质量的气体，在温度不变的条件下，体积增大到原来的几倍，它的压强就减小为原来的几分之一。 改用其他气体做这个实验，结果相同。
（板书）一定质量的气体，在温度不变的情况下，它的压强跟体积成反比，这个结论叫做玻意耳定律。
师：大家在实验中测得的每一组p、V值都对应着被封气体的一种状态，而“温度不变”是气体状态变化过程的特点，称为“等温过程”。同学们要注意体会“状态”和“过程”两个概念，要把它们区别开来。
如果设一定质量的气体在等温变化中，体积为1V时，压强为1p；体积为2V时，压强为2p，定律可以用公式表示为：
1221pVpV或 1122=pVpV。
那么，这个定律还可以怎样表述？
生：（学生叙述，教师板书）一定质量的气体，在温度不变的情况下，它的压强跟体积的乘积是不变的。其数学表达式为p·V = 恒量。
师：这个定律也可以用图线来表示：用直角坐标系横轴表示气体体积V，纵轴表示气体的压强p。设在一定温度下，一定质量的某种气体1V=2升时，1p=1×510帕，在图中以A点表示。（教师在黑板上画p、V轴、标单位，给出A点位置）根据玻意耳定律可以得到：2V = 4升时，2p=0.5×510帕，由B点表示；3V = 1升时，3p =2×510帕，由C点表示；4V = 0.5升时，4p = 4×510帕，由D点表示。用平滑曲线将这些点连起来。那么，图象平面中，A、B、C、D等各点的物理意义是什么？这条平滑曲线的物理意义又怎样呢？ 生：（略）
（通过对话，使学生认识到）图象平面内的一个点，代表一定质量的气体的一个状态；平滑的曲线是双曲线的一段，反映了在等温情况下，一定质量的气体压强跟体积成反比的规律。必须强调的是，这条曲线表示了一定质量的气体由一个状态过渡到另一个状态的过程是等温过程，这条曲线也叫等温线。（刚接触p-V图象，不宜讲得太深。）
例1. 氧气瓶在储存过程中，由于密封不严，出现缓慢漏气，其瓶内氧气的压强和体积变化如图中A到B所示，则瓶内氧气的温度(设环境温度不变)( )
A．一直升高 B．一直下降
C．先升高后降低 D．不变
解析：易错选B，错误原因是只简单地对A、B及A到B的过程进行分析后，作出各状态下的等温线，如图所示，从图中可以看出12ABtttt，从而误选B，而忽略了只有一定质量的气体才满足12ABtttt。
正确答案应为D。密封不严说明漏气，说明气体质量变化，B不正确；漏气缓慢进行，故氧气瓶中氧气可充分同外界进行热交换，隐含与外界“等温”。
例2. 一个气泡由湖面下20 m深处上升到湖面下10 m深处，它的体积约变为原来体积的(温度不变)( )
A．3倍 B．2倍 C．1.5倍 D．0.7倍
解析：外界大气压相当于10m水柱产生的压强，对气泡1020112221=3=2==1.5pppppVpVVV，，由知，故C项正确。
突破反思
从实验入手，通过记录数据，分析数据，进行科学猜想，来探求物理规律，得出科学结论，这是科学研究的重要方法之一。在教师引导下，通过学生活动完成了对定律的发现，使学生成为探求定律的主体。这有助于激发学生的学习兴趣和培养他们主动参与教学的意识，有利于学生良好学习心理素质的形成。
