高二物理《热学》《盖吕萨克定律理想气体》教学设计.docx
- 文档编号:28072419
- 上传时间:2023-07-08
- 格式:DOCX
- 页数:16
- 大小:155.39KB
高二物理《热学》《盖吕萨克定律理想气体》教学设计.docx
《高二物理《热学》《盖吕萨克定律理想气体》教学设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高二物理《热学》《盖吕萨克定律理想气体》教学设计.docx(16页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
高二物理《热学》《盖吕萨克定律理想气体》教学设计
高二物理《热学》——《盖吕萨克定律、理想气体》教学设计
《粤教版选修3-3第二章第九节教案》
一、教学内容分析
粤教版选修3-3第一章已经分析分子动理论,讲解气体压强产生的微观原理,提出影响气体压强的微观因素,第二章第六节分析气体状态参量,第七、八节分析气体实验定律,教材在第七节和第八节安排了等温和等容两个实验,分别研究得出了玻意耳定律、查理定律,由于在等压过程中,改变气体温度耗时较长,所以我决定只要学生设计实验即可,采用控制变量的方法进行实验设计,既可以让学生体验知识的获得过程,培养实验能力,又可以帮助学生理解盖•吕萨克定律。
二、学情分析
①、通过第一章已经知道分子动理论,第二章第六节知道气体状态参量,第七、八节知道玻意耳定律、查理定律。
②、学生在学习玻意耳定律、查理定律中知道运用一定的物理学科研究方法,如观察实验、控制变量法、类比方法、从实验现象中总结规律等,可以实现教材渗透的方法教育意图。
③、学生属于高二选修物理学生,思考问题已经有了一定的深度,充分调动他们的积极性,进行充分的理论探究与实验探究,是可行和有效的。
三、学习目标确定
通过七个活动体现学科核心素养发展的进阶:
活动1回顾已学内容,引出新知识;
活动2探究实验设计,引导学生通过控制变量法进行科学探究,经历科学探究过程能够提升学生的科学思维、科学探究的核心素养;
活动3得出盖•吕萨克定律形成新的物理概念,一个严格的科学思维,对定律要严格准确,有一个严谨的科学态度;
活动4巩固提升;
活动5能运用已知知识,分析新的类容;
活动6运用推理方法,通过这个推导,极大的提高学生证明问题的能力;
活动7巩固提升。
四、学习重点难点
教学重点:
盖•吕萨克定律的得出、理想气体状态方程的推导
教学难点:
微观解释气体实验定律、理性气体状态方程的推导
五、学习活动设计
教师活动
学生活动
教师活动1
知识回顾
热力学系统的状态参量
玻意耳定律
1.内容:
一定质量的某种气体,在 不变的情况下,压强p与体积V成 .
2.公式:
pV=C或 .
3.条件:
气体的 一定, 不变.
查理定律查理定律
1.内容:
一定质量的某种气体,在体积不变的情况下,压强p与热力学温度T成 .
2.表达式:
p= 或 = .推论式:
= 。
3.适用条件:
气体的 和 不变.
留下问题:
从p-V图像中如何分析T;从p-T图像中如何分析V?
学生活动1
将学案上相应的内容填写好,紧跟老师,并核对好答案。
活动意图说明:
学生回顾相应的知识点,起到了知识强化的作用,并留下问题,激发学生的思考。
教师活动2
请你设计一个实验:
探究一定质量的气体在压强p不变时,其体积V与温度t的关系
请说明:
方法、器材、测量量分别是什么?
学生活动2
分析问题,设计实验
活动意图说明:
此活动,目的在于让学生养成良好的科学思维,在学习完玻意耳定律、查理定律后能够进行适当的科学实验设计。
教师活动3
1.盖-吕萨克定律及推论
气体质量和压强不变时体积与热力学温度成正比
2.V-T图象和V-t图象
学生活动3
深入理解盖•吕萨克定律,并做好相应的笔记
活动意图说明:
实验结论分析属于非常重要的一种物理核心素养,该活动在教师相应的引导工作中,有利于学生提高科学探究的素养,形成新的物理概念。
教师活动4
例1 如图所示,绝热的汽缸内封有一定质量的气体,缸体质量M=200kg,厚度不计的活塞质量m=10kg,活塞横截面积S=100 cm2.活塞与汽缸壁无摩擦且不漏气.此时,缸内气体的温度为27℃,活塞位于汽缸正中间,整个装置都静止.已知大气压恒为p0=1.0×105 Pa,重力加速度为g=10m/s2.求:
(1)缸内气体的压强p1;
(2)缸内气体的温度升高到多少℃时,活塞恰好会静止在汽缸缸口AB处.
学生活动4
完成例题1的计算
活动意图说明:
通过例题1让学生深入理解盖•吕萨克定律,并会运用盖•吕萨克定律来解答题目,让学生知道解决热学题目的思考方向:
确定研究对象、分析几何关系、写出力学方程、写出状态方程。
教师活动5
回顾:
气体压强的产生:
大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力.
决定气体压强大小的因素:
微观因素①气体分子的 宏观因素:
体积
②气体分子的 宏观因素:
温度
问题:
如何从微观角度来解释气体实验定律?
学生活动5
思考问题:
如何从微观角度来解释气体实验定律?
活动意图说明:
首先教师引导学生回顾气体压强产生的微观原理,在提示学生从气体压强微观因素来解释气体实验定律,有力提高学生的逻辑推理能力,提高学生的物理核心素养。
教师活动6
推导理想气体状态方程
假定一定质量的理想气体在开始状态时各状态参量为(p1,V1,T1),经过某变化过程,到末状态时各状态参量变为(p2,V2,T2),这中间的变化过程可以是各种各样的.
假设有这样一种过程:
从(p1,V1,T1)先等温并使其体积变为V2,压强随之变为p中,此中间状态为(p中,V2,T1)再等容并使其温度变为T2,则其压强一定变为p2,则末状态(p2,V2,T2)。
学生活动6
跟着老师一起推导理想气体状态方程。
活动意图说明:
此过程对于学生而言是一个难点,从任意过程--到特殊--再推出一般过程的推理方法,虽然科学性有待加强,但是在高中阶段如果能掌握到这个程度已经算不错,通过这个推导,极大的提高了学生证明问题的能力。
教师活动7
例2 如图所示,粗细均匀一端封闭一端开口的U形玻璃管竖直放置,管内水银将一定质量的理想气体封闭在U形管内,当t1=31℃,大气压强p0=76cmHg时,两管水银面相平,这时左管被封闭的气柱长L1=8cm,则当温度t2是多少时,左管气柱L2为9cm?
学生活动7
完成例题2的计算
活动意图说明:
通过例题2让学生深入理解理想气体状态方程,并会运用理想气体状态方程解答题目,再次让学生知道解决热学题目的思考方向:
确定研究对象、分析几何关系、写出力学方程、写出状态方程
六、教学反思
本节课作为视屏线上课程,目前还是处于探究阶段,出现的问题肯定会不少,至于教学效果如何还有待学生的反馈与落实情况。
《粤教版选修3-3第二章第九节导学案》
知识回顾
热力学系统的状态参量
(1)体积V:
系统的 参量,它可以确定系统的空间范围.
(2)压强p:
系统的 参量,它可以描述系统的力学性质.
(3)温度T:
系统的 参量,它可以确定系统的冷热程度.
玻意耳定律
1.内容:
一定质量的某种气体,在 不变的情况下,压强p与体积V成 .
2.公式:
pV=C或 .
3.条件:
气体的 一定, 不变.
查理定律
1.内容:
一定质量的某种气体,在体积不变的情况下,压强p与热力学温度T成 .
2.表达式:
p= 或 = .推论式:
= 。
3.适用条件:
气体的 和 不变
新课:
气体的等压变化
1.盖-吕萨克定律及推论
2.V-T图象和V-t图象
例1、如图所示,绝热的汽缸内封有一定质量的气体,缸体质量M=200kg,厚度不计的活塞质量m=10kg,活塞横截面积S=100cm2.活塞与汽缸壁无摩擦且不漏气.此时,缸内气体的温度为27℃,活塞位于汽缸正中间,整个装置都静止.已知大气压恒为p0=1.0×105Pa,重力加速度为g=10m/s2.求:
(1)缸内气体的压强p1;
(2)缸内气体的温度升高到多少℃时,活塞恰好会静止在汽缸缸口AB处
.
笔记:
研究对象:
关系、 方程、 方程
回顾
气体压强的产生:
大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力.
决定气体压强大小的因素:
微观因素 ①气体分子的
宏观因素:
体积
微观因素 ②气体分子的
宏观因素:
温度
理想气体
在任何情况下都严格遵从气体实验定律的气体我们把这样的气体称为“理想气体”(理想模型) 在温度不低于零下几十摄氏度、压强不超过大气压的几倍时,可以把实际气体当成理想气体来处理
推导理想气体状态方程
假定一定质量的理想气体在开始状态时各状态参量为(p1,V1,T1),经过某变化过程,到末状态时各状态参量变为(p2,V2,T2),这中间的变化过程可以是各种各样的.
假设有这样一种过程:
从(p1,V1,T1)先等温并使其体积变为V2,压强随之变为p中,此中间状态为(p中,V2,T1)再等容并使其温度变为T2,则其压强一定变为p2,则末状态(p2,V2,T2)
。
理想气体状态方程
一定质量的某种理想气体,在从状态1到状态2时,尽管P、V、T都可能改变,但是压强跟体积的乘积与热力学温度的比值保持不变。
种类的理想气体,具有 的状态,同时具有 的物质的量,这个恒量就相同.
理想气体状态方程与气体实验定律
特别提醒
理想气体状态方程是用来解决气体状态变化问题的方程,运用时,必须要明确气体不同状态下的状态参量,将它们的单位统一,且温度的单位一定要统一为国际单位K.
例2、如图所示,粗细均匀一端封闭一端开口的U形玻璃管竖直放置,管内水银将一定质量的理想气体封闭在U形管内,当t1=31℃,大气压强p0=76cmHg时,两管水银面相平,这时左管被封闭的气柱长L1=8cm,则当温度t2是多少时,左管气柱L2为9cm?
《粤教版选修3-3第二章第九节课后作业》
1.判断下列说法的正误.
(1)无论是盖—吕萨克定律的V-t图象还是V-T图象,其斜率都能表示气体压强的大小,斜率越大,压强越大.( )
(2)一定质量的某种气体,在压强不变时,其VT图像是过原点的直线.( )
(3)不易液化的气体,在温度不太低、压强不太大(常温常压)时可以看做理想气体.( )
(4)理想气体在超低温和超高压时,气体的实验定律不适用了.( )
(5)能用气体实验定律来解决的问题不一定能用理想气体状态方程来求解.( )
(6)对于不同的理想气体,其状态方程PV/T=C(恒量)中的恒量C相同.( )
(7)一定质量的理想气体温度增大到原来的2倍,若体积不变,压强也增大到原来的2倍.( )
(8)pV=C、P/T=C、V/T=C,三个公式中的常数C是同一个值.( )
2.一定质量的理想气体在等压变化中体积增大了1/2,若气体原来温度为27℃,则温度的变化是( )
A.升高450K
B.升高了150℃
C.升高了40.5℃
D.升高了450℃
3.(多选)关于一定质量的理想气体,下列说法中正确的是( )
A.体积不变,压强增大,气体分子的平均动能一定增大
B.温度不变,压强减小时,气体的密集程度一定减小
C.压强不变,温度降低时,气体的密集程度一定减小
D.温度升高,压强和体积可能都不变
4.教室内的气温会受到室外气温的影响,如果教室内上午10时的温度为15℃,下午2时的温度为25℃,假设大气压强无变化,则下午2时与上午10时相比较,房间内的( )
A.空气分子密集程度增大 B.空气分子的平均动能增大
C.空气分子的速率都增大 D.空气质量增大
5.(多选)下列对理想气体的理解,正确的有( )
A.理想气体实际上并不存在,只是一种理想模型
B.只要气体压强不是很高就可视为理想气体
C.一定质量的某种理想气体的内能与温度、体积都有关
D.在任何温度、任何压强下,理想气体都遵循气体实验定律
6.一定质量的理想气体,经历了如图所示的状态变化过程,则此三个状态的温度之比是( )
A.1∶3∶5 B.3∶6∶5
C.3∶2∶1 D.5∶6∶3
7.光滑绝热的活塞把密封的圆筒容器分成A、B两部分,这两部分充有温度相同的理想气体,平衡时VA∶VB=1∶2,现将A中气体加热到127℃,B中气体降低到27℃,待重新平衡后,这两部分气体体积的比VA′∶VB′为( )
A.1∶1 B.2∶3
C.3∶4 D.2∶1
8.如图所示,质量M=10kg的透热汽缸内用面积S=100cm2的活塞封有一定质量的理想气体,活塞与汽缸壁无摩擦且不漏气.现将弹簧一端固定在天花板上,另一端与活塞相连将汽缸悬起,当活塞位于汽缸正中间时,整个装置都处于静止状态,此时缸内气体的温度为27℃.已知大气压恒为p0=1.0×105Pa,重力加速度为g=10m/s2,忽略汽缸和活塞的厚度.求:
(1)缸内气体的压强p1;
(2)若外界温度缓慢升高,活塞恰好静止在汽缸缸口处时,缸内气体的摄氏温度.
9.如图甲所示,一导热性能良好、内壁光滑的汽缸水平放置,横截面积为S=2×10-3m2、质量为m=4kg、厚度不计的活塞与汽缸底部之间封闭了一部分理想气体,此时活塞与汽缸底部之间的距离为24cm,在活塞的右侧12cm处有一对与汽缸固定连接的卡环,气体的温度为300K,大气压强p0=1×105Pa.现将汽缸竖直放置,如图乙所示,取g=10m/s2.求:
(1)活塞与汽缸底部之间的距离;
(2)加热到675K时封闭气体的压强.
10.如图,一端封闭、粗细均匀的U形玻璃管开口向上竖直放置,管内用水银将一段气体封闭在管中.当温度为280K时,被封闭的气柱长L=22cm,两边水银柱高度差h=16cm,大气压强p0=76cmHg.
(1)为使左端水银面下降3cm,封闭气体温度应变为多少?
(2)封闭气体的温度重新回到280K后,为使封闭气柱长度变为20cm,需向开口端注入的水银柱长度为多少?
课后作业答案
1.× √ √ × × × × ×
2.解析:
V2=3/2V1,T1=300K;根据盖—吕萨克定律 解得T2=450K,则Δt=150℃,B正确。
3.答案 AB
解析 体积不变,分子的密集程度就保持不变,压强增大,说明分子的平均撞击力变大了,即分子的平均动能增大了,A正确.温度不变,分子平均动能不变,压强减小,说明单位时间内撞击器壁的分子数在减小,表明气体的密集程度减小了,B正确.温度降低,分子平均动能减小,分子撞击器壁的作用力减小,要保持压强不变,则要增大单位时间内撞击器壁的分子数,即气体的密集程度要增大,C错误.温度升高,压强、体积中至少有一个发生改变,D错误.
4.答案 B
解析 温度升高,气体分子的平均动能增大,平均每个分子对器壁的撞击力将变大,但气压并未改变,可见单位体积内的分子数一定减小,故A、D错误,B项正确;温度升高,并不是所有空气分子的速率都增大,C项错误.
5.答案 AD
解析 理想气体是一种理想模型,温度不太低、压强不太大的实际气体可视为理想气体;理想气体在任何温度、任何压强下都遵循气体实验定律,选项A、D正确,选项B错误.一定质量的理想气体的内能完全由温度决定,与体积无关,选项C错误.
6.答案 B
解析 由理想气体状态方程得:
PV/T=C(C为常数),可见pV=TC,即pV的乘积与温度T成正比,故B项正确.
7.答案 B
10.答案
(1)350K
(2)10cm
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 热学 盖吕萨克定律理想气体 物理 盖吕萨克 定律 理想气体 教学 设计