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气体的状态和状态参量一、教学目标1．在物理知识方面要求：（1）知道气体的温度、体积和压强是描述气体状态的状态参量；（2）理解气体的温度、体积和压强的物理意义；（3）知道气体的压强是大量气体分子频繁碰撞器壁而产生的；（4）会用水银压强计测量密闭气体的压强；（5）会计算气体的压强。2．通过研究描述气体状态的三个参量，明确本章的中心课题和研究方法，增强学生学习的目的性。二、重点、难点分析1．气体的压强是重点，因为它是以后进一步学习气体实验定律和理想气体状态方程的基础。所以要让学生理解压强概念的物理意义，知道压强的单位，会计算气体的压强，会用水银压强计测定气体的压强。2．正确确定密闭气体的压强是难点，特别是U形管中气体的压强。受重力—压力—压强这样的推理逻辑的影响，学生在理解气体压强产生时会感到困惑。三、教具1．演示气体压强的大小水银气压计（U形管的底部用乳胶管连接，B管为可活动的）。2．气体压强的模拟实验气体分子运动模拟实验器。四、主要教学过程（一）引入新课在研究机械运动时，物体的位置、速度确定了，物体的运动状态就确定了。当研究对象转换为气体时，描述气体的状态，显然不能再用位置、速度这样的物理量了。那么应该用什么物理量来描述气体的状态呢？举例：凹陷的乒乓球被热水一浇，恢复原状；充好气的气球，放在暖气片上会爆裂；自行车内胎在夏天时容易爆胎；气体被压缩；压缩气体突然膨胀；通过学生举出的众多实例，分析得出：对于一定质量的某种气体，描述其状态的物理量有温度、体积和压强。（二）教学过程设计1．温度（1）对温度物理意义的认识宏观：温度表示物体的冷热程度。微观：温度标志着物体内部分子无规则运动的剧烈程度；温度是物体分子平均动能的标志。（2）温度与温标温标即温度的数值表示法。摄氏温标——摄氏温度t热力学温标——热力学温度T2．气体的体积（1）气体体积是指气体分子充满的空间，即容器的容积。（2）这个容积不是气体分子本身的体积之和，气体分子之间是有空隙的。（3）气体的体积用字母V表示。（4）国际单位制单位m3、dm3、cm31L=10-3m3=1dm33．气体的压强（1）用水银压强计测容器中气体的压强请同学们讨论一下：若实验显示的是图甲所示的情况，那么容器中的气体压强比外界大气压是大还是小？写出数学表达式。若实验显示的是图乙所示的情况，那么容器中的气体压强比外界大气压是大还是小？写出数学表达式。这里用p0表示大气压强，p表示容器中气体的压强，h表示两个水银面的高度差，ph表示高度为h的水银柱产生的压强，引导学生写出数学表达式：图甲p=p0+ph图乙p=p0-ph（2）气体的压强是怎样产生的？举例1用一小把针刺手心，随着针刺频率的增加，手心的感觉会有什么变化？举例2气体分子运动模拟实验器，定性模拟大量气体分子频繁地碰撞器壁产生持续的均匀压力，形成对器壁的压强。举例3大量密集的雨点接连不断地打在雨伞上，对伞面产生一个持续的压力。在对上述举例讨论、观察后，引导学生归纳出气体压强的产生原因：大量气体分子对器壁的频繁碰撞，形成了对器壁的压强。（3）什么因素决定一定质量的气体压强的大小？（引导学生进行分析、归纳）①分子的密度（单位体积内的分子数）——分子密度越大，在单位时间内器壁的单位面积上受到的分子撞击次数就越多，产生的压强也就越大。而气体的分子密度由气体的摩尔数和气体的体积所决定。②分子的平均速率——分子运动越剧烈，平均速率越大，那么在单位时间内器壁单位面积上受到分子撞击的次数越多，而且每次撞击的作用也越大，气体的压强也就越大。而气体分子的平均速率是由气体的温度反映的。结论：对于一定质量的气体，体积和温度是决定气体压强的因素。（4）大气压强是怎样产生的？实验和理论证明：①大气层中的气体，其单位体积内的分子数是随高度而递减的；②大气层中不同高度的气体，分子密度不同和温度不同，产生的大气压强也就不同；③分子的频繁碰撞——大气压强产生的原因。举例一只空杯子，在杯口轻轻地盖上一张小纸片，说明你将会看到的现象并说明其原因。4．气体的状态与状态的变化（1）对于一定质量的气体，如果温度、体积和压强都不变，就说气体处于一定的状态中。（2）如果三个量都变了，或其中两个量变了，就说气体的状态变了。（3）三个量中只有一个量改变而其他两个量不改变的情况不会发生。5．研究方法（1）通过实验；（2）先研究一定质量的气体温度保持不变时，压强和体积的关系；体积保持不变时压强与温度的关系；（3）在上述研究的基础上，归纳出三个量都发生变化时遵循的规律。五、课堂小结1．气体的温度、体积和压强是描述气体状态的状态参量；2．气体的压强是大量气体分子频繁地碰撞器壁而产生的；3．一定质量的气体的压强是由气体的体积和温度决定的；4．用实验的方法和归纳法研究三个状态参量变化时的互相关联。六、说明1．教材中提到“对一定质量的气体来说，如果温度、体积和压强这三个量都不改变，我们就说气体处于一定的状态中”。这个“状态”指的是热动平衡态。当一定质量的气体处在外界条件不变的情况下，表征它的宏观状态的物理量，如温度、体积、压强等，保持不变，可被测定，气体就处于热动平衡态。