高中物理第4章气体41气体实验定律教案鲁科版选修3-3

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1、4.1气体实验定律教学目标1.使学生明确理想气体的状态应由三个参量来决定,其中一个发生变化,至少还要有一个随Z变化,所以控制变量的方法是物理学研究问题的重要方法2.要求学生通过讨论、分析,总结出决定气体压强的因素,重点掌握压强的计算方法,使学生能够灵活运用力学知识来解决热学问题,使学生的知识得到迁移,为更好的解决力热综合题打下良好的基础.3.了解气体实验定律的实验条件、过程,学会研究物理问题的重要方法一一控制变量(单因素)法,明确气体实验定律表达式中各个字母的含义,引导学生抓住三个实验定律的共性,使复习能够事半功倍.教学重点、难点分析1.一定质量的某种理

2、想气体的状态参量P、V、T确定后,气体的状态便确定了,在这里主要是气体压强的分析和计算是重点问题,在气体实验定律及运用气态方程的解题过程中,多数的难点问题也是压强的确定.所以要求学生结合本专题的例题和同步练习,分析总结出一般性的解题方法和思路,使学生明确:压强的分析和计算,其实质仍是力学问题,还是需要运用隔离法,进行受力分析,利用力学规律(如平衡)列方程求解.2.三个气体实验定律从实验思想、内容到解题的方法、步骤上均有很多相似之处,复习时不要全面铺开,没有重点.应以玻-马定律为重点内容,通过典型例题的分析,使学生学会抓共性,掌握一般的解题思路及方法,提高

3、他们的科学素养.教学过程设计教师活动一、气体的状态参量一定质量m的某种(摩尔质量M—定)理想气体可以用力学参量压强(p)、几何参量体积(V)和热学参量温度(T)来描述它所处的状态,当P、V、T一定时,气体的状态是确定的,当气体状态发生变化时,至少有两个参量要发生变化.1.压强(P)我们学过计算固体压强的公式p二F/S,计算液体由于自重产生的压强用p二Pgh,那么(1)对密闭在容器中的一定质量的气体的压强能否用上述公式计算呢?(2)密闭气体的压强是如何产生的呢?和什么因素有关?(3)密闭气体的压强如何计算呢?通过下面的几个例题來分析总结规律.学生活动回答问

4、题:(1)不能.(2)是rh于大量的气体分子频繁的碰撞器壁而形成的,和单位时间内、单位面积上的分子的碰撞次数有关,次数越多,产生的压强越大,而碰撞次数多,需单位体积内的分子数多,所以和单位体积内的分子数有关;还和碰撞的强弱有关,气体的温度越高,分子热运动越剧烈,对器壁的撞击越强.[例1]在一端封闭粗细均匀的竖直放置的u形管内,有密度为p的液体封闭着两段气柱A、B,大气压强为P0,各部分尺寸如图2-1-1所示,求A、B气体的压强.图2-1-12A学生讨论例题1・讣学生在黑板上列出不同的解法,典型解法如下:解法1:取液柱hl为研究对象.设管的横截面积为S,h

5、l受到向下的重力PgShl,A气体向下的压力pAS,大气向上的压力pOS,因为hl静止,所以pAS+PgShl=pOSpA=pO-Pghl再取液柱h2为研究对象,由帕斯卡定律,h2上端受到A气体通过液体传递过来的向下的压力pAS,B气体向上的压力pBS,液柱自身重力PgSh2,由于液柱静止,则pAS+pgSh2=pBSpB=pO-pghl+pgh2解法2:求pB时,由连通器的知识可知,同种液体在同一水平面上的压强处处相等,取同一水平面CD,则pA=pBS-Pgh2pB=pO-Pghl+Pgh2在教师的引导下同学们总结:(1)气体自重产生的压强很小,一般忽

6、略不计;(2)对密闭气体,帕斯卡定律仍适用;(3)当整个系统处于静止或匀速运动中时,气体的压强可以用力的平衡的方法求解,也可以运用连通器的原理,找等压面的方法求解.[例2]如图2-1-2所示,一圆形气缸静置于水平地面上,气缸质量为M,活塞质量为m,活塞面积为S,大气压强是pO.现将活塞缓慢上提,求气缸刚离开地面时,气缸内气体的压强(不计摩擦).图2-1-2此题涉及到活塞、气缸、密闭气体,以谁为研究对象呢?活塞缓慢移动的含义是什么?气缸刚离开地面是什么意思?对例题2学生讨论大致有两种观点:1.以活塞为研究对彖,活塞受向上的外力F、自身的重力mg、大气向下的

7、压力pOS、封闭气体向上的压力pS,因为活塞缓慢移动,所以可以认为活塞的每个态均为平衡态,则F+pS二mg+pOS(1)F、p均是未知数,还需另立方程.再以整体为研究对象,受向上的外力F、自身的重力(M+m)g、地面的支持力N.系统是否受大气的压力呢?讨论结果:受,但是因为整个系统上下左右均受到大气的作用,所以分析受力时可不考虑.系统静止,所以F+N二(M+m)g当气缸刚离开地面时,N二0,F二(M+m)g(2)将(2)代入(1)得p=pO-Mg/S2.以气缸为研究对象,气缸受自身向下的重力Mg、封闭气体向上的压力pS、地面的支持力乂大气对气缸底部向上的

8、压力pOS.(学生对气缸上面是否受大气压力产生疑问.经过讨论学生认识到气缸上方和

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