【核心素养】2.2气体的等温变化教案-2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

2.2气体的等温变化 教案 【教材分析】 （一）教材分析 本节是本章的重难点内容之一。教材通过探究实验的得出玻意耳定律的内容及其数表达式。玻意耳定律是学生学习的第一个气体实验定律，第一次分析气体状态参量的定量变化，对学生后面进一步学习另外两个气体实验定律都有重要作用，同时也能培养学生通过观察来研究物理问题的思想方法。本节教材的内容是初中没有接触过的，学习起来比较陌生，所以要适当安排练习及时巩固所学的知识。 【学情分析】 （一）学情分析 在学习气体之前，学生已经学习了分子动理论的相关知识，对于宏观的物理现象能和微观的物理规律能联系在一起。而气体单独列为一章，首先气体现象在生活中最为常见，与生产生活联系最为紧密，学好气体相关知识有助于指导实践。其次让学生对气体规律有更深入的认识。教材从定量探究的角度来研究气体定律，可见其重要性。 【教学目标】 （一）教学目标 物理观念：理解一定质量的气体，在温度不变的情况下气体压强和体积的关系；会用玻意耳定律解释一些自然现象，解决简单的实际问题。 科学思维：从有序设计的一系列问题和实验，通过模型建构和科学推理，得出等温变化的规律。 科学探究：能基于观察和实验提出问题、形成猜想，设计实验验证猜想并综合分析实验证据，得出气体等温变化的规律。 科学态度与责任：在实验过程中保持交流与合作，敢于发表自己对探究过程与实验结论的理解或想法，并且能正确表达自己的观点。 【教学重难点】 （一）教学重难点 重点 1.通过实验，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。 2.理解图像的物理意义。 3.知道玻意耳定律的适用条件。 难点 1.分清等温变化的“状态”和“过程”。 2.正确确定密闭气体的压强。 【新课导入】 （一）新课导入 思考：用什么方法可以使凹进去的兵乓球恢复原状？ 打足气的车胎在烈日下暴晒，常常会爆胎，为什么？ 车胎内的气体因温度T升高而压强P增大，体积V膨胀。 知识回顾：气体的状态参量 温度：热力学温度T ：开尔文 T = t ＋ 273 K 2、体积：体积 V 单位：有L、mL等 3、压强：压强 p 单位：Pa（帕斯卡） 思考：一定质量的气体，它的温度、体积和压强三个量之间变化是相互对应的.我们如何确定三个量之间的关系呢？ 在物理学中，当需要研究三个物理量之间的关系时，往往采用“保持一个量不变，研究其它两个量之间的关系，然后综合起来得出所要研究的几个量之间的关系”. 【新课讲解】 （一）等温变化 气体的等温变化 描述气体的状态变化的状态参量： 体积V，确定气体的空间大小。 压强P，确定气体与容器壁之间的作用力的大小。 温度T，确定气体的热运动剧烈程度大小。 对一定质量的气体而言，如果这三个状态参量都不变，就可以说气体的状态不变，但如果有参量变了，那气体的状态就会发生改变。 问题：那这三者间会不会存在一定的关系呢？ 于一定质量的气体，在温度保持不变时，其压强与体积变化时就存在一定的关系，可以称之为等温变化。 （二）实验：探究气体等温变化的规律 1.实验思路 ①研究对象：质量不变的空气柱 ②实验操作：缓慢上下抽动柱塞可以改变气体的体积 2.物理量的测量 ①如何测量空气柱的体积V？ 然后你通过旁边的刻度时，可以读出空气柱的长度L，用它乘下底面积S 就能求出气体体积V。 ②如何测量空气柱的压强 p？ 从上面的压力表可以直接得到气体的压强P。 3.数据分析（列表、描点、连线） 温度不变时压强与体积的关系 压强和体积的倒数成正比 实际操作后，发现空气柱的体积越小，压强反而越大，难道压强和体积成反比。把得到的数据转画成图像，以压强为纵坐标，以体积的倒数为横坐标，用实验数据描点，发现他们都位于过原点的同一条直线上，看来压强和体积的倒数成正比 ... ...