2024-2025学年高中物理第8章气体3理想气体的状态方程教案3新人教版选修3-3

PAGE1-志向气体的状态方程一、教学目标 1、学问目标：（1）理解“志向气体”的概念。（2）驾驭运用玻意耳定律和查理定律推导志向气体状态方程的过程，熟记志向气体状态方程的数学表达式，并能正确运用志向气体状态方程解答有关简洁问题。2、实力目标通过推导志向气体状态方程及由志向气体状态方程推导盖·吕萨克定律的过程，培育学生严密的逻辑思维实力。3、情感目标通过用试验验证盖·吕萨克定律的教学过程，使学生学会用试验来验证成正比关系的物理定律的一种方法，并对学生进行“实践是检验真理唯一的标准”的教化。二、重点、难点分析1、志向气体的状态方程是本节课的重点，因为它不仅是本节课的核心内容，还是中学阶段解答气体问题所遵循的最重要的规律之一。2、对“志向气体”这一概念的理解是本节课的一个难点，因为这一概念对中学生来讲非常抽象，而且在本节只能从宏观现象对“志向气体”给出初步概念定义，只有到后两节从微观的气体分子动理论方面才能对“志向气体”赐予进一步的论述。另外在推导气体状态方程的过程中用状态参量来表示气体状态的改变也很抽象，学生理解上也有肯定难度。三、教具1、投影幻灯机四、主要教学过程（一）引入新课玻意耳定律是肯定质量的气体在温度不变时，压强与体积改变所遵循的规律，而查理定律是肯定质量的气体在体积不变时，压强与温度改变时所遵循的规律，即这两个定律都是肯定质量的气体的体积、压强、温度三个状态参量中都有一个参量不变，而另外两个参量改变所遵循的规律，若三个状态参量都发生改变时，应遵循什么样的规律呢？这就是我们今日这节课要学习的主要问题。（二）教学过程设计1、关于“志向气体”概念的教学设问：（1）玻意耳定律和查理定律是如何得出的？即它们是物理理论推导出来的还是由试验总结归纳得出来的？答案是：由试验总结归纳得出的。（2）这两个定律是在什么条件下通过试验得到的？老师引导学生知道是在温度不太低（与常温比较）和压强不太大（与大气压强相比）的条件得出的。老师讲解：在初中我们就学过使常温常压下呈气态的物质（如氧气、氢气等）液化的方法是降低温度和增大压强。这就是说，当温度足够低或压强足够大时，任何气体都被液化了，当然也不遵循反映气体状态改变的玻意耳定律和查理定律了。而且试验事实也证明：在较低温度或较大压强下，气体即使未被液化，它们的试验数据也与玻意耳定律或查理定律计算出的数据有较大的误差。出示投影片（1）：p（Pa）pV值（PaL）空气110020050010001.0001.06901.13801.35651.72001.0000.99411.04831.39002.06851.0000.92650.91401.15601.73551.0000.97301.01001.34001.9920说明讲解：投影片（l）所示是在温度为0℃，压强为Pa的条件下取1L几种常见实际气体保持温度不变时，在不同压强下用试验测出的pV乘积值。从表中可看出在压强为Pa至Pa之间时，试验结果与玻意耳定律计算值，近似相等，当压强为Pa时，玻意耳定律就完全不适用了。这说明实际气体只有在肯定温度和肯定压强范围内才能近似地遵循玻意耳定律和查理定律。而且不同的实际气体适用的温度范围和压强范围也是各不相同的。为了探讨便利，我们假设这样一种气体，它在任何温度和任何压强下都能严格地遵循玻意耳定律和查理定律。我们把这样的气体叫做“志向气体”。（板书“志向气体”概念意义。）2．推导志向气体状态方程前面已经学过，对于肯定质量的志向气体的状态可用三个状态参量p、V、T来描述，且知道这三个状态参量中只有一个变而另外两个参量保持不变的状况是不会发生的。换句话说：若其中随意两个参量确定之后，第三个参量肯定有唯一确定的值。它们共同表征肯定质量志向气体的唯一确定的一个状态。依据这一思想，我们假定肯定质量的志向气体在起先状态时各状态参量为（），经过某改变过程，到末状态时各状态参量变为（），这中间的改变过程可以是各种各样的，现假设有两种过程：第一种：从（）先等温并使其体积变为，压强随之变为，此中间状态为（）再等容并使其温度变为，则其压强肯定变为，则末状态（）。其次种：从（）先等容并使其温度变为，则压强随之变为，此中间状态为（），再等温并使其体积变为，则压强也肯定变为，也到末状态（），如投影片所示。出示投影片（2）：将全班同学分为两大组，依据玻意耳定律和查理定律，分别按两种过程，自己推导志向气体状态过程。（即要求找出与间的等量关系。）基本方法是：解联立方程或消去中间状态参量或均可得到：这就是志向气体状态方程。它说明：肯定质量的志向气体的压强、体积的乘积与热力学温度的比值是一个常数。4．课堂练习出示投影幻灯片（4），显示例题（1）：例题

一水银气压计中混进了空气，因而在27℃，外界大气压为758毫米汞柱时，这个水银气压计的读数为738毫米汞柱，此时管中水银面距管顶80毫米，当温度降至－3℃时，这个气压计的读数为743毫米汞柱，求此时的实际大气压值为多少毫米汞柱？老师引导学生按以下步骤解答此题：（1）该题探讨对象是什么？答案：混入水银气压计中的空气。

（2）画出该题两个状态的示意图：（3）分别写出两个状态的状态参量：（S是管的横截面积）。

（4）将数据代入志向气体状态方程：得

解得

（三）课堂小结1．在任何温度和任何压强下都能严格遵循气体试验定律的气体叫志向气体。2．志向气体状态方程为：3．盖·吕萨克定律是指：肯定质量的气体在压强不变的条件下，它的体积与热力学温度成正比。五、说明1．“志向气体”犹如力学中的“质点”、“弹簧振子”一样，是一种志向的物理模型，是一种重要的物理探讨方法。对“志向气体”探讨得出的规律在很大温度范围和压强范围内都能适用于实际气体，因此它是有很大实际意义的。2．本节课设计的验证盖·吕萨克定律的试验用的是温州师院教学仪器厂制造的J2261型气体定律试验器；试验中确定的三个温度状态应相对较稳定（即改变不能太快）以便于被探讨气体与烧杯中的水