气体的压强跟温度的关系
(加入日期:2005/11/1)

气体的压强跟温度的关系

  

教学设计说明

这堂课的主要任务是探究一定质量的气体,在体积不变的情况下,压强与温度的关系,即查理定律。

在教学设计中,我想先让学生有一些实际体验,所以举了喷雾剂的例子,还用气球做了一个模拟的例子,气球爆炸的效果非常明显,对于引入课题,应该可以起到一个很好的效果。

这堂课的重点是查理定律的获得和使用。实验是物理学的基础和重点,这条定律的获得也是从实验中而来的。所以我计划让同学们和我共同进行实验,共同对实验的数据进行处理,在这个过程中,培养学生的科学素养。从离散的数据点到实验图线,再到实验结论,每一个环节教师既要充分调动学生的积极性,放手让他们去做,也应该给适时的指导。

从实际到理论,再回到实际,第三步我觉得应该让学生把理论的知识回归到实际的应用当中去,去用这条理论解释一些生活中的现象。

整堂课我力争按照二期课改的要求,尽力扩大、充实学生的实际体验。

 

教学目标

1.知识目标:

1)理解热力学温标.知道绝对零度

2)理解查理定律.知道p-T图象.

2.能力目标:

1)通过演示实验,培养学生的观察能力、分析能力和实验研究能力。

2)培养学生运用数学方法解决物理问题的能力----由图象总结出查理定律。

3.情感目标:

在离散的数据点中寻找规律,增强学生的学习自觉性和目标性。

 

教学重点

如何根据实验所得到的一些离散的数据点,通过作图,分析,从中获得数据规律,进一步得到查理定律的表达式是这节课的重点,应充分讨论。

 

教学过程

复习

教师:上节课我们研究了气体压强的测量,也知道了气体的压强是由于组成气体的大量分子向各个方向运动,撞击器壁而产生的.

教师:先让我们来看一个模拟气体压强产生原因的动画

(动画演示)

 

引入:

教师:我这里有一个喷雾剂的瓶子,上面明确告诉我们本品切勿放置在温度高于50摄氏度的地方,即使是用完了也不能将它放置在温度高于50摄氏度的地方,这是为什么?

学生:会爆炸

教师:继续追问:为什么会爆炸?

学生:温度升高气体膨胀,但是瓶子阻碍了气体的膨胀,所以发生爆炸.

教师:温度升高,组成气体的分子运动加快,压强就变大,而瓶子的容积不变,所以发生爆炸.

教师:这个瓶子爆炸比较危险,我们用气球来模拟这个过程.请一位同学上来,将一个气球靠近灯泡.气球发生爆炸.

教师:这些现象说明气体压强和温度是有关系的.那么具体有什么关系?正比?反比?正是我们这节课的研究内容.

三教学过程设计

(1)控制变量法

教师:在我们所研究的问题中有三个物理量,研究起来既麻烦,又不容易弄清规律.那我们怎么办?

学生:可以先控制其中一个物理量不变,研究另两个之间的关系.

教师:,这种研究方法是物理学中常用的,叫控制变量法.

教师:在这里我们先控制气体的体积保持不变.气体在体积不变的情况下所发生的状态变化叫做等体积变化,也叫做等容变化。

(2)一定质量的气体在等容变化过程中,压强随温度变化的实验研究

①实验装置——查理定律演示器

请学生观察实物。弄清以下几个问题:

研究对象是烧瓶中封闭的气体.

压强的读数方法

②实验过程:温度从20摄氏度开始直至70摄氏度,每上升10,读出相应的压强.将数据填入表格中.

次数

1

2

3

4

5

6

温度  (°C)

20

30

40

50

60

70

压强

(cmHg)

 

 

 

 

 

 


P0=76cmHg       

图象(以实际实验数据为准,此处仅为示意图)

教师:请大家用实验的数据,建立坐标系,画出压强与温度之间关系的图象. (p-t).

精确的实验指出t外推=-273

学生:动手画图象

教师:从你所画的图象中,你获得哪些信息?(请讨论后回答)

学生:讨论

引导学生回答出:压强p与温度t成一次函数

              将图象进行外推,获得与温度轴的交点(p=0),-273°C

              写出这个一次函数的解析式
教师:利用大家的数学知识,我们写出了这个图象的解析式.从中可以求出任意温度下的压强.

(3).实验结论——查理定律

 


1787年法国科学家查理通过实验研究,发现所有气体都遵从下述规律:


一定质量的气体,在体积保持不变的情况下,温度每升高(或降

上述内容就是查理定律。


设一定质量的气体,保持体积不变的条件下,0℃的压强为p0t℃时的压强pt,则有


上述为查理定律数学表达式。

适用条件:(1)温度不太低

              2)压强不太大

4)绝对零度

教师:我们在研究中发现,一次函数的表达式比正比例函数要复杂,为了方便起见,我们可以将纵坐标P轴向左平移,使图象成为正比例函数。这样,横坐标表示的仍然是温度,但不是摄氏温度,它是以-273℃为零点的温标,称为开尔文温标,现称为热力学温标,用符号T表示,单位是开尔文,简称开,符号K

练习

教师:请大家用今天学习的查理定律解释以下现象:

    爆米花的形成

学生:因为米粒外面的壳皮相当于一个密闭容器,加热后,米粒内所含的水分蒸发,但水蒸气被壳皮阻碍不能逸出.随着温度升高,压强逐渐变大,到一定程度,壳皮爆裂,米粒中气体迅速膨胀造成米粒体积变大,形成了爆米花.

 

    近些年来,常常听到啤酒瓶爆裂,炸伤人的事件屡屡发生,而且都发生在夏天,这又是为什么?

学生:啤酒瓶内的气体受热,压强增大,如果瓶子的质量不过关,则当压强增大到超过瓶子的耐压值时,发生爆炸.

 

     .在这节课刚开始,我请同学做了一个气球爆炸的小实验,现在我们可以运 用今天学习的查理定律计算如下数据:

☆假定气球体积不变,0时的压强为p0,当温度达到25,气体压强为0时的多少倍?

☆假定气球体积不变,0时的压强为p0,当气体的温度达到灯泡温度300,气体压强为0时的多少倍?

☆假定气球体积不变,300时的压强为室温25时压强的多少倍?

教师:我们看到气体的压强整整增大了将近2,难怪气球要爆炸.

 

教学后记

由于气体内部分子的运动属于微观运动,在课堂条件下无法看到,所以我采用了动画模拟的方法,取得了比较好的效果。这几年,大家一直都在探讨,课件的使用如何才能与教学实际相结合的问题。我认为多媒体的使用必须解决的是一些用其他手段无法代替的问题,不在于多少,而在于解决问题。

关于查理定律的实验数据的处理,我要求学生手工画图象,尽管现在计算机强大的数据处理能力可以省略这一步,但是在我日常的教学工作中,我认为图象的教学一直是一个难点,如何识图、用图,所以我认为应该从画图开始,加深学生对图象的理解,并学会从图象上获取需要的信息。从这堂课看来,学生在这方面的能力的确有待提高,这也将成为我今后教学的一个注意点。

 
 
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