1.5 气体实验定律 教学设计-2025-2026学年高二下学期物理鲁科版选择性必修第三册

该高中物理教学设计聚焦气体等温变化规律及玻意耳定律，通过庆典气球升空现象导入，串联气体压强、体积、温度关系，以定性实验（健身球、针筒）为基础，过渡到定量探究（注射器实验测量p、V及数据处理），构建从现象到规律的学习支架。 该资料突出科学探究与科学思维培养，用控制变量法设计注射器实验，通过p-V、p-1/V图像分析数据，结合传感器实验视频增强直观性。注重物理观念建立，实例丰富如气泡上升、气球吹胀问题，提升学生探究能力与科学态度，为教师提供完整实验方案与分层作业，助力高效教学。

§ 1.5.1《气体实验定律》 【物理核心素养目标】 【物理观念】建立气体压强、体积、温度，理想气体等物理观念. 【科学思维】培养图像法、控制变量法、临界法等科学思维 【科学探究】通过实验进行科学探究：验证玻意耳定律. 【科学态度与责任】通过气体等温变化的规律知识应用的实例，感受物理中科学技术与社会的紧密联系，体会科学知识的应用价值，进一步增强学生的学习动力和科学意识。 【教学重点】 1.知道什么是等温变化。 2.会测量气体的压强与体积，能作出气体的 p－V 图像、p－ 1 图像，并通过图像得出V 等温情况下 p 、V 的关系。 3.知道玻意耳定律的内容、表达式及适用条件。 4.能运用玻意耳定律对有关问题进行分析、计算。 5. 了解p－V图像、p－1 图像的物理意义 V 【教学难点】 1 ．设计实验方案探究气体等温变化规律【教学方法】讲练结合、启发式 【课时安排】1 课时 【教学过程】 【出示要求，有目标】 通过这节课的学习我们要知道什么是等温变化，道玻意耳定律是实验定律，掌握玻意耳定律的内容和公式；知道定律的适用条件，理解气体等温变化的 p-V 图象的物理意义；会用玻意耳定律计算有关的问题。 【小组交流，有问题】 在庆典活动中放飞的气球，会飞到我们看不见的地方。随着气球的升空，大气压在减小，温度在降低，气球在膨胀 看来，一定质量的气体的压强、体积和温度三个状态参量之间是有联系的。那么，它们会有怎样的联系呢? 【自主学习，有任务】 一、等温变化 一定质量的气体，在温度不变的条件下其压强与体积的变化。我们把这种变化叫做等温变化。 【提问展示，有方向】 我们怎样设计一个实验方案来研究一定质量的气体的压强、体积和温度三个状态 第 1 页 参量之间的联系呢？ 【点评精讲，有重点】 二、探究气体等温变化的规律 (一) 定性研究 健身球自然放地面上时，手摸球的触感——很软； 一个人压在健身球上面，手摸球的触感——很硬。 将针筒的细口堵上，用力向里压柱塞，越往里 能 吹 起 气 球 结论：质量一定的气体，体积越小，压强越大。 （二）定量研究 【实验思路】 针对气体的研究，我们可以先选定一个热力学系统，比如一定质量的空气，在温度不变的情况下，测量气体在不同体积时的压强，再分析气体压强与体积的关系。 利用注射器选取一段空气柱为研究对象，如图,注射器下端的开口有橡胶套，它和柱塞一起把一段空气柱封闭。在实验过程中，一方面让空气柱内气体的质量不变;另一方面，让空气柱的体积变化不要太快，保证温度不发生明显的变化。 1 ．选定一个热力学系统：注射器内一定质量的气体. 2 ．实验要求： ⑴保证气体质量一定——不漏气 ①柱塞上涂上润滑油（凡士林） ②注射器下端的开口有橡胶套 ⑵保证温度不发生明显的变化。 ①让空气柱的体积变化不要太快（缓慢拉动活塞，容器透热） ②不能用手触摸玻璃管，环境恒温 实验 操作实验，想一想： ①研究的是哪一部分气体? 注射器内一定质量的气体 ②怎样保证气体质量不变? 柱塞上涂上润滑油（凡士林）——主要是防止漏气，不是为了减小摩擦，该装置即使有摩擦，也不影响实验结果。 物理量的测量 ③如何保证封闭气体的温度不变? 不能用手触摸玻璃管，缓慢拉动活塞，环境恒温，容器透热 ④如何测 V ? 测量空气柱的长度 L ，V=空气柱长度 L× 空气柱的横截面积 S 第 2 页 ⑤如何测量P？ 压力表读出,稳定后再读数 进行物理量的测量数据记录： 体积 V （mL） 6 8 10 12 14 压强 P（KPa） 159.40 124.90 101.10 84.80 72.80 1/V 0.17 0.13 0.10 0.08 0.07 PV 956.40 999.20 1011.00 1017.60 1019.20 数据处理 该图象是否可以说明p 与 V 成反比？ 如何确定p 与 V 的关系呢？ 实验结果：在温度不变时，压强p 和体积 V 成反比. 【提问展示，有方向】 同一气体，不同温度下等温线是不同的， 你能判断那条等温线是表示温度较高的情形吗？ 你是根据什么理由作出判断的？ 【点评精讲，有重点】 三、玻意耳定律 1 ．内容：一定质量的某种气体，在温度保持不变的情况下，压强p 和体积 V 成反比． 2 ．公式：pV＝C(常量) 或 p1 V1＝p2 V2 3 ．适用条件 (1)气体质量不变，温度不变． (2)气体温度不太低，压强不太大． 4 ．气体的等温变化的p_V 图像 一定质量的气体的p _V 图象为一条双曲线，如图所示． （1）每条等温线上气体各状态温度相同； （2）一定质量的气体，不同温度下的等温线是不同的； （3）温度越高等温线离坐标轴或原点越远（T1<T2）。 第 3 页 (4)p- 1 图像：一定质量的气体的p- 1 图象为过原点的倾斜直线V V 斜率：K=P/(1/V) =PV=C 斜率越大，PV 乘积越大，温度越高。 气体体积一定时，分子的数密度一定；温度越高，分子无规则运动越剧烈，气体压强越大。所以 T1<T2 。 【补救达标，有措施】 做一做：用传感器探究气体等温变化的规律 如图，研究对象是注射器中的空气柱。气体压强传感器通过塑料管与注射器相连。由注射器壁上的刻度可以读出气体的体积 V;由压强.传感器测得的压强值 p 在计算机屏幕上可以实时显示。这样就可以获得不同体积时气体压强的数值。由计算机做出气体的 p-V 图像，就可以判断 p 与 V 是否具有反比例函数的关系。 观看实验视频，得出结论【当堂训练，有结果】 【迁移】 第 4 页 【例2】 如图所示，是一定质量的某种气体状态变化的p-V 图象，气体由状态 A 变化到状态 B 的过程中，气体分子平均速率的变化情况是( ) A.一直保持不变 B.一直增大 C.先减小后增大 D.先增大后减小 【小组交流，有问题】 【例3】在一个恒温池中，一串串气泡由池底慢慢升到水面，有趣的是气泡在上升过程中，体积逐渐变大，到水面时就会破裂。请思考： (1)上升过程中，气泡内气体的温度发生改变吗？ (2)上升过程中，气泡内气体的压强怎么改变？ (3)气泡在上升过程中体积为何会变大？ 提示： （1）因为在恒温池中，所以气泡内的温度保持不变。 （2）变小 （3）由玻意耳定律 PV=C 可知，压强变小，气体的体积增大 【例4】借助铅笔，把气球塞进一只瓶子里，并拉出气球 的吹气口，反扣在瓶口上，如图所示，然后给气球吹气， 无论怎么吹，气球不过大了一点，想把气球吹大，非常困难，为什么？ 答案：由题意“ 吹气口反扣在瓶口上”可知瓶内封闭着一定质量的空气。当气球稍吹大时，瓶内空气的体积缩小，根据气体压强、体积的关系，空气的压强增大，阻碍了气球的膨胀，因而再要吹大气球是很困难的。 【教学总结】 【板书设计】 §1.5.1《气体实验定律》 1.等温变化∶一定量的气体在温度不变的状态下，发生的变化。 2.玻意耳定律∶ 一定质量的气体，在温度不变的情况下，它的压强跟体积成反比pV=C 或 p1V1=p2V2 3.适用范围∶温度不太低，压强不太大。 4.气体等温变化的图像，是一条以纵轴和横轴为渐近线的双曲线，称等温线 5.等温线的特点 ∶温度越高，其等温线离原点越远。 【作业设计】校本分层作业 第 5 页 学科网（北京）股份有限公司 $