第6章C气体压强与温度的关系

上海二期课改教案徐汇.徐亚平[e-mail]1第六章C气体压强与温度的关系一、教学任务分析本节内容是学生在学习了分子动理论和波意耳定律等知识后，对气体状态变化规律的研究过程和方法有一定了解的基础上，进一步研究气体的等容变化过程及其规律。从科学研究方法来看，热学作为一个独立的知识体系，它在继承力学的许多研究方法的同时，又增添一些新的研究方法——外推法(也称极限思维法)，并导致热力学温标的创立；建立微观气体模型对宏观规律获得本质的认识等。学习本节内容需要理解气体的体积、压强和温度这三个状态参量和气体的状态变化之物理意义，并且要了解探究气体状态变化规律常用的方法——控制变量法和使用DIS实验器材的一些必备技能。通过气球加热后破裂等情景引入，使学生定性认识到一定质量的气体在体积不变时其压强变化与温度变化的趋向相同。通过对不同种类、不同体积的气体进行DIS实验探究，在计算机上得到p－t图像，并要求学生作图，然后通过对p－t图像的分析、讨论，理解压强随温度变化是线性的关系和图线在纵轴与横轴上截距的物理意义。应用外推法合理外推图线，创建热力学温标，并得到查理定律。本节课的学习体现出以学生为学习的主体，在获得知识的同时，感受科学探究的过程与方法，学会应用DIS实验研究实际问题，应用物理思维方法进行推理分析、得出结论，促使学生形成乐于探究的情感。二、教学目标1．知识与技能（1）知道一定量的气体在体积不变的情况下压强和温度间关系的图象表达，即p－t图像和p－T图像。（2）知道热力学温标，知道绝对零度的物理意义。（3）理解查理定律。（4）学会用DIS实验器材完成一定量的气体在体积不变的情况下压强和温度间关系的探究任务，并正确处理实验数据。2．过程与方法（1）运用控制变量的方法进行DIS实验。（2）运用外推法建立热力学温标，并在对p－T图像分析的基础上得出查理定律。上海二期课改教案徐汇.徐亚平[e-mail]23．情感、态度价值观（1）领略物理思维方法在探究、分析推理过程中的作用。（2）由日常生活中的气体等容变化现象养成观察身边的物理现象的习惯。（3）在探究过程中体验合作的意义和乐趣，养成共享各自的探究成果的习惯。三、教学重点与难点重点：对p－t图像的分析讨论，得到查理定律。难点：对p－t图像物理意义的分析讨论，归纳得出结论，应用外推法建立热力学温标。四、教学资源器材演示实验：投影仪、玻璃试管、橡皮塞、热水、冷水等。学生实验：DIS（压强传感器、温度传感器、数据采集器和计算机等）、分别装有二氧化碳、氧气、空气等各种形状的玻璃烧瓶，远红外加热器。五、教学设计思路本设计内容包括三个方面：一是实验探究一定质量的气体在等容过程中的压强与温度的线性关系；二是热力学温度与摄氏温度的关系；三是查理定律及温度升高导致气体压强增大的微观原因。本设计的基本思路是：从气体在等容过程中压强随温度的升高而增大的定性认识到DIS实验定量研究，然后从图像分析归纳得出压强与温度的线性关系，在热力学温标得基础上得到定量规律——查理定律。上海二期课改教案徐汇.徐亚平[e-mail]3本设计要突破的重点是：DIS实验和数据的分析讨论。方法是：通过对不同体积、不同种类的气体的研究和计算机处理数据与学生作图相结合，从图线的物理意义入手认识到气体在质量一定、体积不变的情况下其压强与温度的变化关系。本设计要突破的难点是：从图像分析讨论得出压强与温度的数学关系。方法是：通过观看演示实验，学生举例等，定性得到封闭在容器内的空气其压强的大小变化趋向与温度变化相同的结论的，在定量探究实验的基础上充分讨论，分析推理、归纳整理得出p-t数学关系，利用外推法建立热力学温标并进而得到查理定律。本设计强调学生的自主探究与讨论、重视规律形成的过程，以及伴随这一过程的物理方法的应用。培养学生对实验结果的分析讨论、归纳概括的能力。完成本设计的内容约需1课时。上海二期课改教案徐汇.徐亚平[e-mail]4问题设问Ⅱ活动II自主探究实验活动I气体压强大小随温度变化而变化情景演示实验问题设问Ⅰ大家谈讨论、交流活动III作p-t图p与t的关系是线性关系活动Ⅳ讨论图像的物理意义热力学温标T=(t+273)K查理定律实际应用六、教学流程1、教学流程图2、流程图说明情景演示实验改变玻璃试管中空气的温度，通过设问1使学生感悟到气体温度的变化可能会引起压强跟着变化。活动I大家谈通过学生联系生活实际中的例子，讨论归纳出“压强随温度的升高而增大、随温度的降低而减小”的结论。通过设问2引导学生关注一定质量的气体在体积不变时其压强与温度变化的定量关系，并注意应用控制变量法进行DIS实验上海二期课改教案徐汇.徐亚平[e-mail]5活动IIDIS实验由学生自主进行实验，探究一定质量的各种气体在体积不变时压强与温度的关系。活动III作图分析通过计算机作图和学生描点作图，分析交流得出压强与温度的具体关系。活动Ⅳ分析外推分析p-t的物理意义，得到p-t的数学关系、热力学温标、查理定律。实际应用反馈练习通过对所学知识的运用，解决生活中相关的运动学问题，感悟知识与生活的联系。3、教学主要环节本设计可分为三个主要的教学环节。第一环节，通过演示实验及学生举例，通过讨论交流，得到气体的压强与温度变化之间的定性关系。第二环节，通过DIS实验等活动得出气体压强与温度的数学关系。第三环节，通过热力学温标的建立得到查理定律的表达式。七、教案示例（一）情景引入:上海二期课改教案徐汇.徐亚平[e-mail]6[演示实验]使用酒精灯对开口端用小木塞封闭的玻璃试管加热使木瓶塞弹出，把同样的玻璃管放入冰水中，要求一个学生用手捏住瓶塞。[提出问题]为什么木瓶塞会弹出？为什么感觉瓶塞往下滑？[归纳小结]在请学生例举各种生活中的气体压强随温度变化的例子、并予以解释后，教师在学生讨论的基础上予以小结得出定性的结论，（二）自主探究[提出问题].一定质量的气体在体积不变时其压强与温度变化的定量关系究竟是怎样的？我们应该采取怎样的方法和器材进行探究？[实验探究]1、分组讨论构思实验方案，选择实验器材。2、小组实验。[作图分析]1、在计算机处理实验数据的基础上完成实验报告上的p-t图。2、小组讨论分析得出压强与温度的具体关系。3、各组交流自己的实验结果。[分析外推]教师引导学生进一步加深理解p-t图的物理意义，得出p-t的数学关系。利用外推法建立热力学温标，理解绝对零度的物理意义。（三）得出定律：利用热力学温标得到查理定律。（四）作业布置（略）