气体的等温变化 教案 高中物理新人教版选择性必修第三册（2022年）

1、2.2 气体的等温变化 本节是本章的重难点内容之一。教材通过探究实验的得出玻意耳定律的内容及其数表达式。玻意耳定律是学生学习的第一个气体实验定律，第一次分析气体状态参量的定量变化，对学生后面进一步学习另外两个气体实验定律都有重要作用，同时也能培养学生通过观察来研究物理问题的思想方法。本节教材的内容是初中没有接触过的，学习起来比较陌生，所以要适当安排练习及时巩固所学的知识。物理观念知道玻意耳定律的内容，具有将玻意耳定律与实际相联系的意识。科学思维从具体事物入手分析和解决问题。科学探究：能在他人指导下独立完成探究气体等温变化的规律的实验，知道基本的实验原理。科学态度与责任培养学生从具体事物入手的分

2、析方法，提高学生综合运用知识来分析和解决实际问题的能力。教学重点：通过实验探究得出玻意耳定律的内容，并能进行简单运算。教学难点：玻意耳定律的实际应用。多媒体课件、探究气体等温变化的规律的实验装置等。一、新课引入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？二、新课教学（一）气体的等温变化描述气体的状态变化的状态参量：体积V，确定气体的空间大小。压强P，确定气体与容器壁之间的作用力的大小。温度T，确定气体的热运动剧烈程度大小。对一定质量的气体而言，如

3、果这三个状态参量都不变，就可以说气体的状态不变，但如果有参量变了，那气体的状态就会发生改变。问题：那这三者间会不会存在一定的关系呢？于一定质量的气体，在温度保持不变时，其压强与体积变化时就存在一定的关系，可以称之为等温变化。（二）实验：探究气体等温变化的规律1.实验思路研究对象：质量不变的空气柱实验操作：缓慢上下抽动柱塞可以改变气体的体积2.物理量的测量如何测量空气柱的体积V？然后你通过旁边的刻度时，可以读出空气柱的长度L，用它乘下底面积S 就能求出气体体积V。如何测量空气柱的压强 p？从上面的压力表可以直接得到气体的压强P。 3.数据分析（列表、描点、连线）温度不变时压强与体积的关系 压强和

4、体积的倒数成正比实际操作后，发现空气柱的体积越小，压强反而越大，难道压强和体积成反比。把得到的数据转画成图像，以压强为纵坐标，以体积的倒数为横坐标，用实验数据描点，发现他们都位于过原点的同一条直线上，看来压强和体积的倒数成正比，也就是和体积成反比。结论：一定质量的某种气体在温度不变的情况下，压强P与体积V成反比。4.实验注意事项：第一、为保证温度不变，气体体积的改变要缓慢进行，如果操作太快，就不是等温变化会影响结果的准确性。第二、柱塞，事先要涂好润滑油，来保证装置的气密性。第三，实验过程中，不要用手接触注射器的圆筒，如果你用手握着它，那其中的气体，就会从你温暖的手中吸收热量，温度升高，那就不是

5、等温变化。第四、读取空气柱长度时，视线要与刻度线相平，以减小读数误差。（三）玻意耳定律1.玻意耳定律的内容用实验探究了气体的等温变化规律，得出：一定质量的某种气体在温度不变的情况下，压强与体积成反比。用公式可以表示PV=C还可以写成P1V1=P2V2左右两边分别表示气体在一、二两个状态下了压强和体积，这个式子可是非常有用。这个规律最早是由英国科学家玻意耳发现，所以被称为玻意耳定律。适用范围：温度不太低，压强不太大。2.等温变化的图像等温线是双曲线的一支。图中温度越高，C值也就越大，其等温线离原点越远。例1：如图所示是一定质量的某气体状态变化的pV图象，则下列说法正确的是()A气体做的是等温变化

6、 B气体的压强从A到B一直减小C气的体积从A 到B一直增大 D气体的三个状态参量一直都在变解析：注意压强与体积的关系是曲线。例2：一定质量的气体，不同温度下的等温线是不同的。有两条等温线，哪条等温线表示的是温度比较高时的情形吗？请你尝试给出判断，并说明理由。解析：图线温度越高，其等温线离原点越远。所以T2T1。例3：氧气瓶在储存过程中，由于密封不严，其瓶内氧气的压强和体积变化如图从A到B所示，则瓶内氧气的温度（ ）A一直升高B一直降低C先升高后降低D不变解析：如果咱补上等温线比较温度，显然A点所在的等温线位置更高，温度就更高，也就是T2T1 所以从A到B温度一直降低，看看选项，应该选B。你要是

7、这么说，可就挂了，认真读题，这里的氧气瓶密封不严，等于说在漏气，还记得等温变化规律的前提吗？是对于一定质量的某种气体才行。所以题目中的情况根本不满足等温变化的规律，换个思路的来解答。你想了密封不严导致的漏气，咱可以看做是一个缓慢的过程，那瓶内的气体就可以与外界环境进行充分的热交换，所以和外界温度相等，所以无论从从A到B体积怎么变，温度却保持不变，所以正确答案应该选D。例4：一个足球的容积是2.5L。用打气筒给这个足球打气，每打一次都把体积为125mL、压强与大气压强相同的气体打进球内。如果在打气前足球就已经是球形并且里面的压强与大气压强相同。打了20次后，足球内部空气的压强是大气压的多少倍？你

8、在得出结论时考虑到了什么前提？实际打气时的情况能够满足你的前提吗？解析：研究对象：打完20次气后足球内的气体，假设气体的温度和球的体积均不发生变化，设大气压强为p0，则初态：p1=p0 V1=2.5+0.12520=5L末态：p2=？ 体积为打气后V2=2.5L据玻意耳定律有：p1V1=p2V2 代入数据解得：p2=2p0例5：水银气压计中混入了一个气泡，上升到水银柱的上方，使水银柱上方不再是真空。当实际大气压相当于768mm高的水银柱产生的压强时，这个水银气压计的读数只有750mm，此时管中的水银面到管顶的距离为80mm。当这个气压计的读数为740mm水银柱时，实际的大气压相当于多高水银柱产

9、生的压强？设温度保持不变。解析：一管中封闭气体为研究对象，设玻璃管的横截面积为S，前后为等温变化。初态：P1=（768-750）mmHg=18mmHg V1=80S末态：P2=（P-740）mmHg V2=80S+（750-740）S =90S等温变化，根据p1V1=p2V2代入得：1880S=（P-740）90S解得：P=756mmHg2.2 气体的等温变化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=p2V23.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。本课属于实验探究课，实验探究课学生一