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1、 高考資源網(wǎng)
第六章 C 氣體壓強與溫度的關系
一、教學任務分析
本節(jié)內容是學生在學習了分子動理論和波意耳定律等知識后,對氣體狀態(tài)變化規(guī)律的研究過程和方法有一定了解的基礎上,進一步研究氣體的等容變化過程及其規(guī)律。從科學研究方法高考資源網(wǎng)來看,熱學作為一個獨立的知識體系,它在繼承力學的許多研究方法的同時,又增添一些新的研究方法——外推法(也稱極限思維法),并導致熱力學溫標的創(chuàng)立;建立微觀氣體模型對宏觀規(guī)律獲得本質的認識等。
學習本節(jié)內容需要理解氣體的體積、壓強和溫度這三個狀態(tài)參量和氣體的狀態(tài)變化之物理意義,并且要了解探究氣體狀態(tài)變化規(guī)律常用的方法——控制變量法和使用DIS實驗
2、器材的一些必備技能。
通過氣球加熱后破裂等情景引入,使學生定性認識到一定質量的氣體在體積不變時其壓強變化與溫度變化的趨向相同。
通過對不同種類、不同體積的氣體進行DIS實驗探究,在計算機上得到p-t圖像,并要求學生作圖,然后通過對p-t圖像的分析、討論,理解壓強隨溫度變化是線性的關系和圖線在縱軸與橫軸上截距的物理意義。
應用外推法合理外推圖線,創(chuàng)建熱力學溫標,并得到查理定律。
本節(jié)課的學習體現(xiàn)出以學生為學習的主體,在獲得知識的同時,感受科學探究的過程與方法,學會應用DIS實驗研究實際問題,應用物理思維方法進行推理分析、得出結論,促使學生形成樂于探究的情感。
二、教學目標
1.知識與
3、技能
(1)知道一定量的氣體在體積不變的情況下壓強和溫度間關系的圖象表達,即p-t圖像和p-T圖像。
(2)知道熱力學溫標,知道絕對零度的物理意義。
(3)理解查理定律。
(4)學會用DIS實驗器材完成一定量的氣體在體積不變的情況下壓強和溫度間關系的
探究任務,并正確處理實驗數(shù)據(jù)。
2.過程與方法
(1)運用控制變量的方法進行DIS實驗。
(2)運用外推法建立熱力學溫標,并在對p-T圖像分析的基礎上得出查理定律。
3.情感、態(tài)度價值觀
(1)領略物理思維方法在探究、分析推理過程中的作用。
(2)由日常生活中的氣體等容變化現(xiàn)象養(yǎng)成觀察身邊的物理現(xiàn)象的習慣。
(3)在探究過
4、程中體驗合作的意義和樂趣,養(yǎng)成共享各自的探究成果的習慣。
三、教學重點與難點
重點:對p-t圖像的分析討論,得到查理定律。
難點:對p-t圖像物理意義的分析討論,歸納得出結論,應用外推法建立熱力學溫標。
四、教學資源
器材
演示實驗:
投影儀、玻璃試管、橡皮塞、熱水、冷水等。
學生實驗:
DIS(壓強傳感器、溫度傳感器、數(shù)據(jù)采集器和計算機等)、分別裝有二氧化碳、氧氣、空氣等各種形狀的玻璃燒瓶,遠紅外加熱器。
五、教學設計思路
本設計內容包括三個方面:一是實驗探究一定質量的氣體在等容過程中的壓強與溫度的線性關系;二是熱力學溫度與攝氏溫度的關系;三是查理定律及溫度升高導致氣體
5、壓強增大的微觀原因。
本設計的基本思路是:從氣體在等容過程中壓強隨溫度的升高而增大的定性認識到DIS實驗定量研究,然后從圖像分析歸納得出壓強與溫度的線性關系,在熱力學溫標得基礎上得到定量規(guī)律——查理定律。
本設計要突破的重點是:DIS實驗和數(shù)據(jù)的分析討論。方法是:通過對不同體積、不同種類的氣體的研究和計算機處理數(shù)據(jù)與學生作圖相結合,從圖線的物理意義入手認識到氣體在質量一定、體積不變的情況下其壓強與溫度的變化關系。
本設計要突破的難點是:從圖像分析討論得出壓強與溫度的數(shù)學關系。方法是:通過觀看演示實驗,學生舉例等,定性得到封閉在容器內的空氣其壓強的大小變化趨向與溫度變化相同的結論的,在定量
6、探究實驗的基礎上充分討論,分析推理、歸納整理得出p-t數(shù)學關系,利用外推法建立熱力學溫標并進而得到查理定律。
本設計強調學生的自主探究與討論、重視規(guī)律形成的過程,以及伴隨這一過程的物理方法的應用。培養(yǎng)學生對實驗結果的分析討論、歸納概括的能力。
完成本設計的內容約需1課時。
六、教學流程
1、教學流程圖
問題
設問Ⅱ
活動II
自主探究
實 驗
活動I
氣體壓強大
小隨溫度變
化而變化
情景
演示實驗
問題
設問Ⅰ
大家談
討論、交流
活動III
作p-t圖
p與t的關系是線性關系
活動Ⅳ
討論圖
7、像的
物理意義
熱力學溫標
T=(t+273)K
查理定律
實際應用
2、流程圖說明
情景 演示實驗
改變玻璃試管中空氣的溫度,通過設問1使學生感悟到氣體溫度的變化可能會引起壓強跟著變化。
活動I 大家談
通過學生聯(lián)系生活實際中的例子,討論歸納出“壓強隨溫度的升高而增大、隨溫度的降低而
減小”的結論。
通過設問2引導學生關注一定質量的氣體在體積不變時其壓強與溫度變化的定量關系,并注意應用控制變量法進行DIS實驗
活動II DIS實驗
由學生自主進行實驗,探究一定質量的各種氣體在體積不變時壓強與溫度的關系。
活動II
8、I 作圖分析
通過計算機作圖和學生描點作圖,分析交流得出壓強與溫度的具體關系。
活動Ⅳ 分析外推
分析p-t的物理意義,得到p-t的數(shù)學關系、熱力學溫標、查理定律。
實際應用 反饋練習
通過對所學知識的運用,解決生活中相關的運動學問題,感悟知識與生活的聯(lián)系。
3、教學主要環(huán)節(jié) 本設計可分為三個主要的教學環(huán)節(jié)。
第一環(huán)節(jié),通過演示實驗及學生舉例,通過討論交流,得到氣體的壓強與溫度變化之間的定性關系。
第二環(huán)節(jié),通過DIS實驗等活動得出氣體壓強與溫度的數(shù)學關系。
第三環(huán)節(jié),通過熱力學溫標的建立得到查理定律的表達式。
七、教案示例
(一)情景引入:
[演示實驗] 使用酒
9、精燈對開口端用小木塞封閉的玻璃試管加熱使木瓶塞彈出,把同樣的玻璃管放入冰水中,要求一個學生用手捏住瓶塞。
[提出問題] 為什么木瓶塞會彈出?為什么感覺瓶塞往下滑?
[歸納小結] 在請學生例舉各種生活中的氣體壓強隨溫度變化的例子、并予以解釋后,教
師在學生討論的基礎上予以小結得出定性的結論,
(二)自主探究
[提出問題] .一定質量的氣體在體積不變時其壓強與溫度變化的定量關系究竟是怎樣的?我們應該采取怎樣的方法和器材進行探究?
[實驗探究] 1、分組討論構思實驗方案,選擇實驗器材。
2、小組實驗。
[作圖分析] 1、在計算機處理實驗數(shù)據(jù)的基礎上完成實驗報告上的p-t圖。
2、小組討論分析得出壓強與溫度的具體關系。
3、各組交流自己的實驗結果。
[分析外推] 教師引導學生進一步加深理解p-t圖的物理意義,得出p-t的數(shù)學關系。利用外
推法建立熱力學溫標,理解絕對零度的物理意義。
(三)得出定律:利用熱力學溫標得到查理定律。
(四)作業(yè)布置(略)