2019-2020年高中物理 8.3 理想气体的状态方程 教案 新人教版选修3-3.doc

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2019-2020年高中物理 8.3 理想气体的状态方程 教案 新人教版选修3-3 一、教材分析 理想气体是为了研究问题的方便而提出的物理模型，实际气体的一种近似，理想模型的方法突出矛盾的主要方面，忽略次要方面，是物理学中一种常用的方法。对于理想气体状态方程通过“思考与讨论”，引导学生从不同的角度推到方程。 二、教学目标 （一）、知识与技能 1．理解“理想气体”的概念。 2．掌握运用实验定律推导理想气体状态方程的过程，熟记理想气体状态方程的数学表达式，并能正确运用理想气体状态方程解答有关简单问题。 （二）、过程与方法 　　通过推导理想气体状态方程的过程，培养学生严密的逻辑思维能力。 （三）、情感态度价值观 通过建立模型突出矛盾的主要方面，忽略次要方面，体会物理的研究方法。 三、教学重点、难点 1．理想气体的状态方程是本节课的重点。 2．对“理想气体”这一概念的理解是本节课的一个难点 四、学情分析 对“理想气体”这一概念的理解，因为这一概念对中学生来讲十分抽象，而且在本节只能从宏观现象对“理想气体”给出初步概念定义，只有到后两节从微观的气体分子动理论方面才能对“理想气体”给予进一步的论述。另外在推导气体状态方程的过程中用状态参量来表示气体状态的变化也很抽象，学生理解上也有一定难度。 五、教学方法 讨论、谈话、练习、多媒体课件辅助 六、课前准备 1．学生的学习准备：预习理想气体的状态方程 2．教师的教学准备：多媒体课件制作，课前预习学案。 七、课时安排：1课时 八、教学过程 （一）预习检查、总结疑惑 检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑，使教学具有了针对性。 （二）情景导入、展示目标。 　玻意耳定律是一定质量的气体在温度不变时，压强与体积变化所遵循的规律，而查理定律是一定质量的气体在体积不变时，压强与温度变化时所遵循的规律，即这两个定律都是一定质量的气体的体积、压强、温度三个状态参量中都有一个参量不变，而另外两个参量变化所遵循的规律，若三个状态参量都发生变化时，应遵循什么样的规律呢？ （三）合作探究、精讲点拨 1．理想气体的概念 设问： （1）玻意耳定律和查理定律是如何得出的？即它们是物理理论推导出来的还是由实验总结归纳得出来的？答案是：由实验总结归纳得出的。 （2）这两个定律是在什么条件下通过实验得到的？老师引导学生知道是在温度不太低（与常温比较）和压强不太大（与大气压强相比）的条件得出的。 老师讲解：在初中我们就学过使常温常压下呈气态的物质（如氧气、氢气等）液化的方法是降低温度和增大压强。这就是说，当温度足够低或压强足够大时，任何气体都被液化了，当然也不遵循反映气体状态变化的玻意耳定律和查理定律了。而且实验事实也证明：在较低温度或较大压强下，气体即使未被液化，它们的实验数据也与玻意耳定律或查理定律计算出的数据有较大的误差。 出示表格（1）： P (1.013105Pa) pV值(1.013105PaL) H2 N2 O2 空气 1 1.000 1.000 1.000 1.000 100 1.0690 0.9941 0.9265 0.9730 200 1.1380 1.0483 0.9140 1.0100 500 1.3565 1.3900 1.1560 1.3400 1000 1.7200 2.0685 1.7355 1.9920 说明讲解：投影片 （1）所示是在温度为0℃，压强为1.013105Pa的条件下取1L几种常见实际气体保持温度不变时，在不同压强下用实验测出的pV乘积值。从表中可看出在压强为1.013105Pa至1.013107Pa之间时，实验结果与玻意耳定律计算值，近似相等，当压强为1.013108Pa时，玻意耳定律就完全不适用了。 这说明实际气体只有在一定温度和一定压强范围内才能近似地遵循玻意耳定律和查理定律。而且不同的实际气体适用的温度范围和压强范围也是各不相同的。为了研究方便，我们假设这样一种气体，它在任何温度和任何压强下都能严格地遵循玻意耳定律和查理定律。我们把这样的气体叫做“理想气体”。（板书“理想气体”概念意义。） 2．推导理想气体状态方程 前面已经学过，对于一定质量的理想气体的状态可用三个状态参量p、V、T来描述，且知道这三个状态参量中只有一个变而另外两个参量保持不变的情况是不会发生的。换句话说：若其中任意两个参量确定之后，第三个参量一定有唯一确定的值。它们共同表征一定质量理想气体的唯一确定的一个状态。根据这一思想，我们假定一定质量的理想气体在开始状态时各状态参量为（p1，V1，T1），经过某变化过程，到末状态时各状态参量变为（p2，V2，T2），这中间的变化过程可以是各种各样的，现假设有两种过程： 第一种：从（p1，V1，T1）先等温并使其体积变为V2，压强随之变为pc，此中间状态为（pc，V2，T1）再等容并使其温度变为T2，则其压强一定变为p2，则末状态（p2，V2，T2）。 第二种：从（p1；V1，T1）先等容并使其温度变为T2，则压强随之变为p′c，此中间状态为（p′c，V1，T2），再等温并使其体积变为V2，则压强也一定变为p2，也到末状态（p2，V2，T2）。 将全班同学分为两大组，根据玻意耳定律和查理定律，分别按两种过程，自己推导理想气体状态过程。（即要求找出p1、V1、T1与p2、V2、T2间的等量关系。） 理想气体状态方程。它说明：一定质量的理想气体的压强、体积的乘积与热力学温度的比值是一个常数。 由此可得出结论：当压强不变时，一定质量的理想气体的体积与热力学温度成正比。 3.例题 例题 一水银气压计中混进了空气，因而在27℃，外界大气压为758毫米汞柱时，这个水银气压计的读数为738毫米汞柱，此时管中水银面距管顶80毫米，当温度降至-3℃时，这个气压计的读数为743毫米汞柱，求此时的实际大气压值为多少毫米汞柱？ 解：分别写出两个状态的状态参量： p1=758-738=20mmHg V1=80Smm3（S是管的横截面积）。T1=273+27=300 K p2=p-743mmHg V2=（738+80）S-743S=75Smm3 T2=273+（-3）=270K 解得 p=762.2 mmHg 四、当堂检测 九、板书设计 理想气体状态方程 一、理想气体 二、推导理想气体状态方程 三、例题 十、教学反思 本课的设计采用了课前下发预习学案，学生预习本节内容，找出自己迷惑的地方。课堂上师生主要解决重点、难点、疑点、考点、探究点以及学生学习过程中易忘、易混点等，最后进行当堂检测，课后进行延伸拓展，以达到提高课堂效率的目的。 本节课时间45分钟，其中情景导入、展示目标、检查预习5分钟，理想气体的概念10分钟，学生推导方程20分钟左右，反思总结当堂检测5分钟左右，其余环节10分钟，能够完成教学内容。在后面的教学过程中会继续研究本节课，争取设计的更科学，更有利于学生的学习，也希望大家提出宝贵意见，共同完善，共同进步! 十一、学案设计(见下页)