2.2 气体的等温变化（第2课时）（教学设计）-【上好课】高中物理同步高效课堂（人教版2019选择性必修第三册）

第2节 专题 封闭气体的压强和气体变质量问题 教学设计 备课人 学科 物理 课题 2.2.2专题 封闭气体的压强和气体变质量问题 教学内容分析 本节内容是人教版新教材选择性必修第三册第二张第2节的内容：气体的等温变化。学生通过之前的学习已经初步建立了热学系统的概念，知道可以用压强、体积和温度来描述气体状态，但并没有意识到各状态参量之间有着特殊的联系。本节内容是第一个气体实验定律，包含的研究方法同样可用于指导后续等容、等压过程的探究活动，具有重要意义。 在实验技能方面，学生对传感器已有了解，但是实际动手操作的机会不多，在教学中主要侧重了解器材的作用，对于器材测量的原理和一些复杂的操作不需要过多强调。 学情分析 本节内容是人教版新教材选择性必修第三册第二张第2节的内容：气体的等温变化。学生通过之前的学习已经初步建立了热学系统的概念，知道可以用压强、体积和温度来描述气体状态，但并没有意识到各状态参量之间有着特殊的联系。本节内容是第一个气体实验定律，包含的研究方法同样可用于指导后续等容、等压过程的探究活动，具有重要意义。 在实验技能方面，学生对传感器已有了解，但是实际动手操作的机会不多，在教学中主要侧重了解器材的作用，对于器材测量的原理和一些复杂的操作不需要过多强调。 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 教学重点：气体的等温变化规律的探究；理解玻意耳定律，会用玻意耳定律解释一些自然现象，解决简单的实际问题。 教学难点：气体的等温变化规律的探究。 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 新课教学 一、液体封闭气体的压强 （水银柱-空气柱模型） （一）知识点拨 (1)压强：描述气体力学特征的宏观参量 (2)气体的压强：气体作用在器壁单位面积上的压力 (3)产生原因：大量气体分子对器壁频繁碰撞而产生的 (4)影响气体压强的因素： 微观上：分子的平均动能和分子的密集程度 宏观上：气体的温度和体积 (5)符号：P 单位：帕斯卡(Pa) 1Pa = 1N/m2 1atm = 1.013×105Pa = 76cmHg≈10m水柱 （注：表示压强，要么都用Pa ，要么都用汞柱Hg） (6)压强与压力的关系：F=PS （P=F/S） (7)气体压强是由分子热运动产生的（一般不考虑重力），故同一段气柱各点压强大小相等；液体压强是由重力产生的，同种液体，在同一深度，压强向各个方向且大小相等。 （8）气体的体积 1）体积：描述气体几何特征的物理量 2）气体体积：指气体所充满的容器的容积 ※ 对于质量一定的气体 ①体积不变——单位体积内的分子数不变 ②温度升高，分子的平均动能增大——压强增大 1．一只手握住玻璃管中部，在管内灌满水银，排出空气，用另一只手指紧紧堵住玻璃管开口端并把玻璃管小心地倒插在盛有水银的槽里，待开口端全部浸入水银槽内时放开手指，将管子竖直固定，当管内水银液面停止下降时，读出此时水银液柱与水槽中水平液面的竖直高度差，约为760mm。 2．逐渐倾斜玻璃管，发现管内水银柱的竖直高度不变。 3．继续倾斜玻璃管，当倾斜到一定程度，管内充满水银，说明管内确实没有空气，而管外液面上受到的大气压强，正是大气压强支持着管内760mm高的汞柱，也就是大气压跟760mm高的汞柱产生的压强相等。 （2） 理论依据 (1)连通器原理：在连通器中，同一种液体(中间液体不间断)的同一水平面上的压强是相等的(等高处等压). (2)与气体接触的液柱所产生的附加压强 p=ρgh，注意h是液面间的竖直高度，不一定是液柱长度. (3)液面与外界大气相接触，则液面下h处的压强为: p = p0 + ρgh （3） 平衡态下液体封闭气体压强的计算 下列各图装置均处于静止状态。设大气压强为P0，用水银封闭一定量的气体在玻璃管中，求封闭气体的压强P P =P0- ρgh P =P0-Ph =P0- h P =P0+ρgh P =P0＋Ph = P0+h 当压强单位取帕斯卡（帕）时 当压强单位取cmHg时 P=P0+ρgh P=P0＋Ph = P0+h P=P0 - ρgh P=P0-Ph =P