理想气体的状态方程教学设计

第三节理想气体的状态方程教学设计教学内容分析：本节内容，在说明了理想气体的含义以后，引导学生利用所学知识推导出一定质量某种气体在三个状态参量都发生变化时状态参量之间的关系式，即理想气体状态方程。教学过程中，应当让学生通过自己解决问题来构建新的知识，有利于学生探究能力的形成和发展。学习者分析：在这之前，学生学习了一定质量某种气体的等温、等容和等压变化规律，那么该节探究过程，学生可以利用多种路径实现理想气体状态方程的推导，例如先等温再等容等。学习目标设计：物理观念：认识并理解理想气体成立的条件，知道它是一种理想模型。科学思维：认识到生活中更加常见的不是等温、等压、等容变化，所以，从特殊到一般，我们需要深入学习。实验探究：通过观察“我能让瘪的乒乓球鼓起来”，探究理想气体状态方程。科学态度与价值观：体会生活中的物理，以及物理科技在生产生活的作用。学习重点难点：教学重点：理想气体理想模型的含义。教学难点：理想气体状态方程的推导和简单应用。5．学习活动设计：引入新课2018年全国乒乓球后备人才预赛于3月12日至18日在河北正定乒乓球训练基地举行，来自全国各省市57支乒乓球队近500人参加了本次赛事角逐。通过图片，引出乒乓球，进而引出生活小常识：我能让瘪的乒乓球鼓起来。观看视频。分析乒乓球内封闭着一定质量的气体，而这些气体在温度不变时，压强与体积的乘积保持不变，即满足玻意耳定律，在体积不变时，压强与热力学温度成正比，满足查理定律，在压强不变时，体积与热力学温度成正比，满足盖吕萨克定律。但是乒乓球恢复原状的过程中，温度升高，压强增大，体积膨胀，那么当三个状态参量都在发生变化时，气体应遵循什么样的规律呢？这就是我们今天这节课要学习的主要问题。（二）新课教学关于“理想气体”概念的教学提问：玻意耳定律、查理定律、盖吕萨克定律都是由实验总结归纳得出来的，都是在温度不太低（与常温比较）和压强不太大（与大气压强相比）的条件得出的。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）液化的方法是温度和压强。实际气体与理想气体的关系：一、理想气体1．含义为了研究方便，可以设想一种气体，在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律，我们把这样的气体叫做理想气体。2．特点严格遵守气体实验定律及理想气体状态方程。特别提醒：理想气体是不存在的，它是实际气体在一定程度的近似，是一种理想化的模型。“理想气体”如同力学中的“质点”一样，是一种理想的物理模型。二、推导理想气体状态方程第一种：一定质量的理想气体从A状态到B状态经历了等温変化，从B状态到C状态经历了等容变化。试推导状态A的参量（PA,VA,TA）与状态C的参量（PC,VC,TC）的关系。第二种：一定质量的理想气体从A状态到D状态经历了等压変化，从D状态到C状态经历了等容变化。试推导状态A的参量（PA,VA,TA）与状态C的参量（PC,VC,TC）的关系。结论：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。三、通过例题总结做题技巧。例1：同学用吸管吹出一球形肥皂泡，开始时，气体在口腔中的温度为37℃，压强为1.1标准大气压，吹出后的肥皂泡体积为0.5L，温度为0℃，压强近似等于1标准大气压。求这部分气体在口腔内的体积。解析：T1＝273＋37K＝310K，T2＝273K由理想气体状态方程eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)得V1＝eq\f(p2V2T1,p1T2)＝eq\f(1×0.5×310,1.1×273)L＝0.52L注意1：只需等式左右单位一致,但是温度必须是热力学温度。例2：一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？注意2：气压计水银管极细，不计水槽中液面高度的变化。注意3：有液柱封闭的气体压强如何计算？分析（1）该题研究对象是什么？（混入水银气压计中的空气）（2）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=300Kp2=p-743mmHgV2=（738+80）S-743S=75Smm3T2=273+（-3）=270K（3）将数据代入理想气体状态方程eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)解得

p=762.2mmHg例3.使一定质量的理想气体按图甲中箭头所示的顺序变化，图中BC段是以纵轴和横轴为渐近线的双曲线。(1)已知气体在状态A的温度TA＝300K，求气体在状态B、C和D的温度各是多少？(2)将上述状态变化过程在图乙中画成体积V和温度T表示的图线(图中要标明A、B、C、D四点，并且要画箭头表示变化的方向)。说明每段图线各表示什么过程。解析：注意4:气体四个状态，每个状态PVT三个状态参量，一共12个量，怎样就不容易出错了？利用表格状态压强体积温度A4atm10L300KB4atm20L600KC2atm40L600KD2atm20L300K在V－T图上状态变化过程的图线由A、B、C、D各状态依次连接(如图)，AB是等压膨胀过程，BC是等温膨胀过程，CD是等压压缩过程。展示一些生产生活中的案例图片，提起学生学习兴趣，例如拔气罐，输液管，喷壶，水枪。（四）小结理想气体←实际气体（压强不太大，温度不太高时，可看成）PV/T=C1.步骤（定对象，定状态，定参量，列方程）2.公式技巧（单位，管极细，P计算）3.图像技巧（表格）状态方程→1.任意2.初末状态3.普适（五）小小检测题2000年之后国际比赛用乒乓球的直径为40mm。已