《物理（医药卫生类）》教案 高职 6.3验证理想气体状态方程 教案

教案名称：6.3验证理想气体状态方程教学目标：1.学生能够清晰阐述理想气体状态方程（P1V1T1=P22.通过实验操作，帮助学生构建理想气体模型的思维框架，理解理想气体与实际气体的区别，以及理想气体状态方程在简化条件下的适用性。（科学思维与创新）3.培养学生观察实验现象、记录实验数据的能力，学会使用科学方法（如图表法、比较法等）分析实验数据，验证理想气体状态方程的正确性。（科学探究与实践）4.鼓励学生分组进行实验，培养团队合作精神和良好的沟通能力，学会在团队中分工合作，共同完成任务。（科学态度与责任）教学重点：理想气体状态方程的理解与应用教学难点：气压计的使用与大气压强的测量教学方法：讲授法、讨论法、实验法教学准备：多媒体材料：PPT课件，动画、案例视频。教学过程：一、导入新课：在之前的学习中，我们就已经学习过了理想气体状态方程，它告诉我们,一定质量的理想气体,它的压强和体积的乘积与热力学温度之比,在状态变化过程中保持不变。下面我们通过实验来研究一定质量的气体在温度变化时,压强、体积和温度三者的关系所符合的规律。二、新课讲解：（一）实验目的本次实验的实验目的有两个，分别是(1)验证理想气体状态方程。(2)学会使用气压计测量大气压强。（二）实验器材在本次实验中，采用的实验器材有:气压计(公用)、温度计、烧杯、小型水银气压计(它是固定在刻度尺上的一端封闭的U形均匀玻璃管,其一端有一段用水银封在里面的气柱)。（三）实验方案当一定质量的气体在压强不太大、温度不太低的情况下状态发生变化时,能近似遵循理想气体状态方程,即它的压强跟体积的乘积与热力学温度之比保持不变,用公式表示为P本实验是让气体在均匀玻璃管中改变状态。气体的体积变化完全取决于气柱长l的变化,因此上述方程可写为P测出气体在每一个状态下的压强p、气柱长度l和热力学温度T,即可进行验证。（四）实验步骤(1)从公用气压计上读出大气压p0(用毫米水银柱高表示)。(2)把U形玻璃管竖直插入冷水中,水银封闭的气柱全部没入水中(图6.3.1)。读出刻度尺尺上所示的气柱长度l和U形管两侧水银面的高度差h0(毫米水银柱高)。(3)用温度计测出烧杯内的水温t,它就是封闭端内气体的温度。(4)向烧杯内注入适量热水改变水温,使封闭端气体状态发生变化,重复上述步骤(2)、(3)进行测量。(5)再向烧杯内注入热水改变水温,重复步骤(2)、(3)进行测量。（五）数据记录与处理完成实验操作后，将数据填写在表格中，并得出实验结论交流与评价：1.结果与分析通过实验发现,一定质量的理想气体,其压强和体积的乘积与热力学温度之比,在状态变化过程中保持不变,符合理想气体状态方程。2.交流与讨论实验中得到的气体压强和体积的乘积与热力学温度之比实际上并不严格相等,向学生提问：简要分析产生这一误差的原因。DIS拓展实验：本实验也可以利用ESP32开发板、BMP180数字气压传感器和Phyphox专用实验软件搭建数字化实验平台来探究。ESP32开发板是一系列低成本、低功耗的单片机微控制器,集成了Wi-Fi和双模蓝牙,可作蓝牙外接设备与手机建立连接。基于ESP32搭建的数据采集系统,利用ArduinoIDE编程软件将测量所需的代码上传烧录进开发板中,与BMP180数字气压传感器连接,测量外界的温度与气压。搭建流程图如下:通过编写程序,连接计算机和开发板,再通过计算机USB端口将ArduinoIDE中的程序上传烧录进ESP32中。组装好实验仪器,打开Phyphox专用实验软件,通过蓝牙建立连接,单击“开始实验”即可实时采集数据。绘制压强随温度变化的图像,利用平移和缩放功能、选取数据功能,记录各时间点压强与温度的数据,导出到计算机进行数据处理。三、课堂小结：知识梳理：进行了验证理想气体状态方程的实验重点强调：准确使用气压计测量压强四、课后作业：1.本实验采用了水银液封U形管内气体的方法。液封的例子在生活中还有很多,比如喝可乐时就利用可