教学设计完整版：气体的状态

气体的状态教学设计教学目标：1.学习掌握温度，体积，压强三个气体状态参量。2．知道气体状态与温度体积压强三个状态参量的关系，即状态变化过程。3．学会用压强计测气体压强。教学重点：温度，体积，压强三个气体状态参量。教学难点：气体状态的变化过程。教学过程：[引入]研究物理学问题，要用—些物理量来描述研究对象。问题不同，所用的物理量也不同，在力学中，用位移、速度等物理量描述物体的机械运。现在研究气体的热学性质，要用什么物理量呢？在物理学中，要用体积、压强、温度等物理量来描述气体的状态，并把这几个物理量叫做气体的状态参量。[板书]气体的状态气体的状态参量平衡状态：系统与外界没有能量交换，内部也没有任何形式的能转换，系统的温度和压强不随时间的变化。而由分子永不不停息运动的平衡态叫做热动平衡状态。1.温度温度是表示物体冷热程度的物理量。从分子动理论的观点来看，温度是物体内部分子无规则运动的剧烈程度的标志，温度越高，物体内部分子的热运动越剧烈。定义初中，宏观：表示物体冷热程度的物理量。高中，微观：分子平均动能的标志。温标：温度的表示方法。(我们在初中学过热力学温度和摄氏温度。)我们学过用摄氏温度表示的温度：摄氏温度用符号t表示，单位是摄氏度，符号是℃。具体规定：在海平面上，在一个标准大气压下：冰和水的混合物的温度规定为：0℃水的沸点规定为：100℃在国际单位制中，用热力学温标表示的温度，叫做热力学温度。（热力学温度是国际单位制中七个基本量之一。）用符号T表示，它的单位是开尔文，简称开．符号是K。具体规定：将-273。15℃热力学温度的0K，用热力学温度和摄氏温度表示温度的间隔是相同的，即物体升高或降低的温度用开尔文和摄氏度表示在数值上是相同的。热力学温度与摄氏温度的数量关系是：T＝t+K。2.体积一定质量的气体占有某一体积，气体分子可以自由移动，因而气体总要充满整个容器。气体的体积就是指气体所充满的容器的容积。在国际单位制中，体积用V表示，它的单位是立方米，符号是：m3。体积的单位还有升、毫升，符号是：L、mL，它们与立方米的关系是：1m3=10L(dm3)=106ml(cm3)。3.压强（1）气体压强产生原因：气体分子频繁地碰撞器壁而产生的。（气体对器壁有压力。这是气体分子频繁地碰撞器壁而产生的。用打气筒把空气打到白行车的车胎里去，会把车胎胀得很硬，就是因为空气对车胎有压力而造成的。）（2）气体作用在器壁单位面积上的压力叫做气体的压强。用P表示，在国际单位制中，压强的单位是：帕斯卡，符号是：Pa。1Pa=1N／m标准大气压：1atm=×105Pa（1atm=76cmHg=760mmHg）液体压强的计算：P=ρgh（ρ液体的密度，h液体的竖直高度）P=ρgh=×103××=×105Pa（3）压强的计算：在图13—1中，容器内的气体被活塞封闭着。当活塞静止不动时(活塞与器壁之间的摩擦不计)，容器内的气体对活塞的压力跟大气压对活塞的压力平衡。容器内气体的压强P等于大气压P，即P=P。图13-1图13-14．知识拓展热力学第零定律：三个状态不同的系统，当其中两个系统与第三个系统都处于平衡态时，则彼此之间必定处于热平衡状态。（它是温度的实验基础，是温度测量的依据）二、测量大气压1.用具：槽式气压计构造：用一根长约1m、一端封闭、一端开口的玻璃管，管内注满水银后倒立在水银槽内组成的。2.过程：调节器下端螺旋，是水银面刚好接触象牙针尖，移动附在刻度尺上的游标就可以准确读出大气压强值了P=P’。三、气体的状态变化过程1.定义气体的状态从一个状态变化到另一个状态所经历的过程。（整个过程中，至少两个状态参量发生变化，或者三个参量都发生变化）2.研究方法与过程（1）建立理想气体模型气体理想化：忽略分子本身体积和分子间的引力和测力作用。（2）设想平衡过程准静态过程：无限接近平衡态的过程。（3）控制变量法温度、体积、压强三个参量，先保持其中一个，研究其他两个之间的关系，进而确定三个参量之间的变化规律。涉及的过程有等温过程，等容过程，等压过程。【例题分析】如图所示，用长为A的一小段水银柱把气体封闭在玻璃管里。已知大气压为P0，玻璃管水平放置时(图甲)，被封闭的气体的压强P1是多大？玻璃管开口向上竖直放置时(图乙)，被封闭的气体的压强P2是多大？玻璃管开口向下竖直放置时(图丙)，被封闭的气体的压强P3是多大？分析和解：1.玻璃管水平放置时(图甲)，被封闭的气体的压强P1等于大气压P0，即P1=P02.玻璃管开口向上竖直放置时(图乙)，被封闭的气体的压强P2等于大气压P0加上水银柱产生的压强Ph＝ρgh即p2=P0+ρgh。3.玻璃管开口向下竖直放置时(图丙)，被封闭的气体的压强P3加上水银柱产生的压强PH=ρgh人等于大气压Po,即P3=P0-ρgh。把一个充满气体的气球放人冰箱内，可以发现：随着气体温度的降低，压强和体积都改变了。这说明：定质量的气体，它的温度、体积和压强这三个量的变化是互相关联的。如果把一定质量的气体压缩到钢筒里，气体的体积缩小，同时压强增大，温室—上升，燃气在汽缸里工作的时候，体积膨胀，同时压强减小，温度降低。对于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。如果三个量中有两个发生了改变，或者三个都发生了改变，我们就说气体的状态发生了改变。一定质量的气体：温度，体积，压强一定——状态一定；温度，体积，压强都改变——状态改变；温度，体积，压强任两个改变——状态改变；温度，体积，压强一个改变而其它两个不变——不可能。四、当堂检测1.描述气体状态的三个物理量，分别为__________、________、________，如果三个量中有两个或三个都发生了变化，我们就说____________发生了变化。2．气体的体积是指气体____________的大小。气体分子能够到达贮放气体容器内的整个空间，所以气体的体积就是____________________，在国际单位制中，体积单位是________。3．气体的温度表示的是气体的____________。在热学中，用得较多的是____________符号为T，单位是____________，它与摄氏度之间的数量关系是T＝____________。4．气体对器壁的压强是________________________的宏观表观，在国际单位制中，单位是____________。答案：1．温度T体积V压强p气体的状态2．占有空间贮放气体容器的容积立方米(m3)3．冷热程度热力学温度开尔文(K)t＋K4．大量气体分子对器壁撞击帕斯卡(Pa)5．关于热力学温度和摄氏温度()A．热力学温度中的每1K与摄氏温度中每1℃大小相等B．热力学温度升高1K大于摄氏温度升高1℃C．热力学温度升高1K小于摄氏温度升高1℃D．某物体摄氏温度10℃，即热力学温度10K答案：A解析：热力学温度和摄氏温度尽管是不同标准的计温方式，但仅是起点不同，热力学温度中变化1K与摄氏温度中变化1℃是相同的，故A选项正确，B、C选项错误；摄氏温度为10℃的物体，热力学温度为K，D选项错误，故选A。6．如图3所示，一根一端封闭的玻璃管开口向下插入水银槽中，管中封闭一定质量的气体，管内水银面低于管外，在温度不变时，将玻璃管稍向下插入一些，下列说法正确的是()图3A．玻璃管内气体体积减小B．玻璃管内气体体积增大C．管内外水银面高度差减小D．管内外水银面高度差增大答案：AD解析解法一：极限分析法：设想把管压下很深，则易知V减小，p增大，因为p＝p0＋ph，所以h增大，即A、D选项正确。解法二：假设法：将玻璃向