气体实验定律

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教学目标
知识目标
　　1、知道什么是等温变化，知道玻意耳定律的实验装置和实验过程，掌握玻意耳定律的内容与公式表达．
　　2、知道什么是等容变化，了解查理定律的实验装置和实验过程，掌握查理定律的内容与公式表达．
　　3、掌握三种基本图像，并能通过图像得到相关的物理信息．

能力目标
　　通过实验培养学生的观察能力和实验能力以及分析实验结果得出结论的能力．

情感目标
　　通过实验，培养学生分析问题和解决问题的能力，同时树立理论联系实际的观点．

教学建议

教材分析
　　本节的内容涉及三个实验定律：玻意耳定律、查理定律和盖·吕萨克定律．研究压强、体积和温度之间的变化关系，教材深透了一般物理研究方法——“控制变量法”：在研究两个以上变量的关系时，往往是先研究其中两个变量间的关系，保持其它量不变，然后综合起来得到所要研究的几个量之间的关系，在牛顿第二定律、力矩的平衡、单摆周期确定等教学中，我们曾经几次采用这种方法．

教法建议
　　通过演示实验，及设定变量的方法得到两个实验定律；注意定律成立的条件．提高学生对图像的分析能力．

 

教学设计方案

教学用具：验证玻意耳定律和查理定律的实验装置各一套．

教学主要过程设计：在教师指导下学生认识实验并帮助记录数据，在教师启发下学生自己分析总结、推理归纳实验规律．

课时安排：2课时

教学步骤

（一）课堂引入：

　　教师讲解：我们学习了描述气体的三个物理参量——体积、温度、压强，并知道对于一定质量的气体，这三个量中一个量变化时，另外两个量也会相应的发生变化，三个量的变化是互相关联的，那么，对于一定质量的气体，这三个量的变化关系是怎样的呢？这节课，我们便来研究一下！

（二）新课讲解：

　　教师讲解：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”，我们研究一定质量的气体温度、体积、压强三者的关系，就可以采用这种方法．首先，我们设定温度不变，研究气体体积和压强的关系．

　　1、气体的压强与体积的关系——玻意耳定律

　　演示实验：一定质量的气体，在保持温度不变的情况下改变压强，研究压强与体积的关系．让学盛帮助记录数据．

压强 Pa

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

体积V/L

8.0

4.0

2.7

2.0

1.6

1.3

1.1

1.0

4.0

4.0

4.05

4.0

4.0

3.9

3.85

4.0

　　以横坐标表示气体的体积，纵坐标表示气体的压强，作出压强p与体积的关系如图所示．

　　可见，一定质量的气体，在体积不变的情况，压强P随体积V的关系图线为一双曲线，称为等温线．①见等温线上的每点表示气体的一个状态．②同一等温线上每一状态的温度均相同．③对同一部分气体，在不同温度下的等温线为一簇双曲线，离坐标轴越近的等温线的温度越高．

　　通过实验得出，一定质量的某种气体，在温度保持不变的情况下，压强p与体积V的乘积保持不变，即： 常量

　　或压强p与体积V成反比，即：

　　这个规律叫做玻意耳定律，也可以写成：

www.jiaoxue51.com或

例如：一空气泡从水库向上浮，由于气泡的压强逐渐减小，因此体积逐渐增大．

例题1：如图所示，已知： ，求： 和

　　解：根据图像可得：

　　　　

　　∵ 封闭在管中的气体质量、温度均不变．

　　

　　即：

　　解得：

　　2、气体的压强与温度的关系——查理定律

　　演示实验：一定质量的气体，在体积保持不变的情况下改变温度，研究压强与温度的关系．让学生帮助记录数据．

压强 Pa

1.0

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

1.6

1.7

温度T/K

300

330

360

390

420

450

480

510

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　　以横坐标表示气体的温度，纵坐标表示气体的压强，作出压强p与温度T的关系如图所示．

　　可见，一定质量的气体，在体积不变的情况下，压强p与热力学温度的关系，图线为通过原点的一条直线，称为等容线．

　　①等容线上的每一点表示气体的一个状态．②同一等容线上每一状态的体积均相同．③对同一部分气体，在不同体积下的等容线为一簇通过原点的直线，离横轴越远的等容线的体积越大（ ）．

通过实验得出，一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强p与热力学温度T之比保持不变，即： 常量

　　或压强p与热力学温度T成正比，即：

　　这个规律叫做查理定律，也可以写成： 或

例如：乒乓球挤瘪后，放在热水里泡一会儿，由于球内气体温度升高，压强增大，就把乒乓球挤回球形．

例题2：一定质量的某种气体在20℃时的压强是 Pa，保持体积不变，温度升高到50℃，压强是多少？温度降到－17℃时，压强是多少？

　　解：∵  因气体的质量和体积均不变

　　∴ 

　　即

　　

　　3、气体的体积和温度的关系——盖·吕萨克定律

　　教师讲解：由前面我们得到： ； ；

　　则可以得到：

　　也就是说：一定质量的气体，在压强不变的情况下，体积与热力学温度成正比，即：

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　　这个规律叫做盖·吕萨克定律，也可以写成： 或

　　一定质量的气体，在压强不变的情况下，体积V与热力学温度的关系图线为通过原点的直线，称为等压线．

　　①等压线上每一点表示气体的一个状态．②同一等压线上每一状态的压强相等．③对同一部分气体，在不同压强下的等压线为一簇通过原点的直线，离横轴越远的等压线的压强越大（ ）．

　　教师总结：理想气体的状态方程是由实验定律推证出来的，我们也可以把玻意耳定律、查理定律、盖·吕萨克定律分别看成是在温度、体积、压强不变的情况下理想气体状态方程的特殊情况，或者说，理想气体的状态方程包括了三个实验定律．

（三）板书设计

二、气体实验定律

1、气体的压强与体积的关系——玻意耳定律

　　内容：                  图像：

　　表达式：

2、气体的压强与温度的关系——查理定律

　　内容：                 　图像：

　　表达式：

3、气体的温度与体积的关系——盖·吕萨克定律：

　　内容：                      图像：

　　表达式：

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