教学设计气体的等温变化

8.1 气体的等温变化

教学目标：

教学过程：

一、引入：

①吹气球比赛：准备两个空矿泉水瓶，两瓶内装有气球，气球口和矿泉水瓶口重合并固定，瓶A事先扎了小孔，瓶B完好无损。

师：现在请两个同学来进行一场吹气球比赛，看看谁能把气球吹得更大。

活动进行……

问：请参加比赛的同学说说看，在瓶子力吹气球时有什么不同的感觉呢？

——关键词：吃力困难

问：请同学分析一下，为什么B瓶中气球比A瓶中的更难以吹鼓起来呢？

——A瓶漏气、B瓶中气球漏气

师：可以利用身边资源进行验证一下，看看你的猜测是不是正确的。

——引导学生将A、B两瓶盖上盖子后压入水中，A瓶进了水，B瓶没有进水。说明A瓶漏气。

——向全体同学展示两瓶的验证结果，明确A瓶漏气，故A瓶内气球更容易吹起来。

总结性问题：现在请同学们根据已有的知识解释一下，为什么在密闭的瓶子中更难将气球吹鼓呢?

——引导学生回答: 密闭瓶子中本身装有有一定量气体，当瓶中气球胀大时，瓶中气体被压缩，瓶中气体压强变大，使得吹大的气球更加困难。而漏气的瓶中的气体由于和外界连通，气压始终等于外界大气压，故吹起气球就和平时无异。

总结性问题2：这个比赛告诉我们，对于质量一定的气体，其压强跟什么因素有关呢？——体积

○2展示一颗完好的乒乓球，并用脚将它踩扁。（注意形变程度不能过大，必须保证能够恢复

原状)

师：这里有一颗被踩扁的乒乓球，大家能想想办法将它复原吗？

——将球泡在热水中，复原后像全体学生展示。

问：哪位同学能给我们解释一下热水能使乒乓球复原的原因呢？

——球内气体受热膨胀，将乒乓球体撑开。

问：如果乒乓球被踩破了，还能使用热水复原吗？

——不能，受热膨胀，球内气体就从缝隙中溢出来，无法撑开乒乓球体。

总结性问题3：由此可见，气体的体积、压强还跟什么因素有关呢？

——温度

○3展示幻灯片：香槟酒、可乐瓶被摇晃后打开的瞬间、炎热夏天鼓胀的自行车轮胎。

师：在生活中大家都有这样的经验，炎热的夏天会避免给自行车轮胎气加的太满的气，否则车轮会很容易发生爆胎。这是为什么呢？

——夏天温度较高，气体高温膨胀使得车轮内气压过大，发生爆胎。

总结性问题4：综上所诉，要描述一定气体的状态时，我们必须要考虑到三个因素，分别是哪三个因素呢？

——温度、压强、体积。

总结性问题5：现在请同学们回到课前的比赛，你们在分析瓶中气体的状态变化时，考虑到了温度变化这个因素了吗？

——没有

其实在刚才的分析中，不考虑温度的变化是一个明智的决定。

问：为什么可以不考虑温度的变化呢？

——因为温度变化较小，可以认为恒等于室温。

总结：在分析气体状态变化的过程中，如果物体膨胀、压缩的过程比较缓慢，这个时候我们可以认为气体的温度保持恒定。在温度保持恒定的情况下气体的状态变化，称为等温变化。也就是我们今天所要研究的内容。

（引入课题）

师：即一定质量的气体，在温度不变的情况下，研究其压强和体积的关系。

用数学表达，就是（板书）

M、T不变

研究P、V的关系？

二、新课进行

1、明确研究内容

问：今天我们就要通过实验来探究，探究什么呢？

——一定质量的气体在温度保持恒定时，压强P和体积V之间的关系。

2、提出猜想

师：进行探究的第一步就是要提出猜想。

问：现在请大家根据已有经验，大胆的猜测一下，当气体的M和T不变时，P和V会有什么关系呢？

——引导（板书）：

1、压强P和体积V成反比，即PV=C. 或P=C/V.

2、P与V的n次方反比，即PV n=C P=C/V n

3、设计探究方案

师：请同学们开动脑筋，以小组的形式讨论，使用老师所在PPT上展示的实验器材设计一个实验方案进行探究。请从PPT上提供的几个问题进行展开。

PPT展示：双通塑胶导管水水银、刻度尺圆柱形双通玻璃容器若干、单通玻璃容器若干、橡皮塞（均有配图）

方案：

1.如何保证M、T不变？

2.怎么改变V和P?

3.如何测出V和P的数值？

4.如何处理实验数据？

（学生讨论时间……）

师：现在，哪位小组的同学来展示一下小组的讨论结果呢?

——实验器材：单双通个圆柱形玻璃容器A、B各一个，两容器之间利用塑胶导管想通制成为连通器，在连通器中充入部分气体，使用水或者水银将气体密封在连通器内、刻度尺备用。

1、用液体（水或水银）来密封一段气柱

2、缓慢改变气柱的V、P来保证T不变

3、利用水银或水的重力作用来改变气柱的压强P从而改变体积V

4、V=SH，S为圆柱形容器的横截面积，在S一定的情况下，V可有H替代，气柱高

度可以由刻度尺读出。

5、通过连通器原理，连通器内液面进行受力分析，根据平衡条件求得密封气体压强，

需要先测出大气压P0.

如图：

6、数据处理：改变P、V测出若干组数据，制成实验表格。

a、描点做出P-V图。若P、V成反比，则图像为双曲线。

b、描点做出P-1/V图。若P、V成反比，则图像为过原点的直线

c、计算各个状态时的P、V乘积。若P、V成反比，P1V1=P2V2=P3V3

如图：

7、集思广益，让学生自己提出可能存在的误差并提出改进方案。

水银有毒、水在改变压强时水压过低，变化较不明显、读体积时刻度尺存在误差、读室内气体压强存在误差、计算压强不但麻烦又再次引入误差

三、教师演示实验

师：

为了更加直观精确的测出气体的压强，老师带来了一个压力计，它可以直观的将其下端薄膜所受的压强显示出来。

另外，为了这里还提供了一个注射器，我们可以通过它更高效的改变气体的体积，而气体的体积也可以直接由玻璃管上标注的刻度来读出，

现在，请大家说明，我们要怎么进行试验呢？

1、明确研究对象——注射器内密封的气体

2、缓慢推动注射器，推动过程避免手握气体管壁，改变气温。

3、记录数据。

实验进行，教师进行实验操作(6个点)，两名学生进行读读数，班内其余学生记录数据。

指示性发言：这个实验需要大家的配合，现在请两名同学上来协助老师进行读数，分别读出气体压强和气柱高度并报给大家。其它同学小组为单位记录实验数据，并进行数据处理。