8.1 气体的等温变化教学目标：教学过程：一、引入： 吹气球比赛：准备两个空矿泉水瓶，两瓶内装有气球，气球口和矿泉水瓶口重合并固定，瓶A事先扎了小孔，瓶B完好无损。师：现在请两个同学来进行一场吹气球比赛，看看谁能把气球吹得更大。 活动进行 问：请参加比赛的同学说说看，在瓶子力吹气球时有什么不同的感觉呢？ 关键词：吃力 困难问：请同学分析一下，为什么B瓶中气球比A瓶中的更难以吹鼓起来呢？ A瓶漏气、B瓶中气球漏气师：可以利用身边资源进行验证一下，看看你的猜测是不是正确的。引导学生将A、B两瓶盖上盖子后压入水中，A瓶进了水，B瓶没有进水。说明A瓶漏气。向全体同学展示两瓶的验证结果，明确A瓶漏气，故A瓶内气球更容易吹起来。总结性问题：现在请同学们根据已有的知识解释一下，为什么在密闭的瓶子中更难将气球吹鼓呢?引导学生回答: 密闭瓶子中本身装有有一定量气体，当瓶中气球胀大时，瓶中气体被压缩，瓶中气体压强变大，使得吹大的气球更加困难。而漏气的瓶中的气体由于和外界连通，气压始终等于外界大气压，故吹起气球就和平时无异。总结性问题2：这个比赛告诉我们，对于质量一定的气体，其压强跟什么因素有关呢？体积展示一颗完好的乒乓球，并用脚将它踩扁。（注意形变程度不能过大，必须保证能够恢复原状)师：这里有一颗被踩扁的乒乓球，大家能想想办法将它复原吗？将球泡在热水中，复原后像全体学生展示。问：哪位同学能给我们解释一下热水能使乒乓球复原的原因呢？球内气体受热膨胀，将乒乓球体撑开。问：如果乒乓球被踩破了，还能使用热水复原吗？不能，受热膨胀，球内气体就从缝隙中溢出来，无法撑开乒乓球体。总结性问题3：由此可见，气体的体积、压强还跟什么因素有关呢？温度展示幻灯片：香槟酒、可乐瓶被摇晃后打开的瞬间、炎热夏天鼓胀的自行车轮胎。师：在生活中大家都有这样的经验，炎热的夏天会避免给自行车轮胎气加的太满的气，否则车轮会很容易发生爆胎。这是为什么呢？夏天温度较高，气体高温膨胀使得车轮内气压过大，发生爆胎。总结性问题4：综上所诉，要描述一定气体的状态时，我们必须要考虑到三个因素，分别是哪三个因素呢？温度、压强、体积。总结性问题5：现在请同学们回到课前的比赛，你们在分析瓶中气体的状态变化时，考虑到了温度变化这个因素了吗？没有其实在刚才的分析中，不考虑温度的变化是一个明智的决定。问：为什么可以不考虑温度的变化呢？因为温度变化较小，可以认为恒等于室温。总结：在分析气体状态变化的过程中，如果物体膨胀、压缩的过程比较缓慢，这个时候我们可以认为气体的温度保持恒定。在温度保持恒定的情况下气体的状态变化，称为等温变化。也就是我们今天所要研究的内容。（引入课题）师：即一定质量的气体，在温度不变的情况下，研究其压强和体积的关系。用数学表达，就是（板书） M、T不变 研究 P、V的关系？ 二、 新课进行1、 明确研究内容 问：今天我们就要通过实验来探究，探究什么呢？一定质量的气体在温度保持恒定时，压强P和体积V之间的关系。2、 提出猜想 师：进行探究的第一步就是要提出猜想。 问：现在请大家根据已有经验，大胆的猜测一下，当气体的M和T不变时，P和V会有什么关系呢？ 引导（板书）： 1、压强P和体积V成反比，即 PV=C. 或P=C/V. 2、P与V的n次方反比，即 PVn=C P=C/Vn 3、设计探究方案师：请同学们开动脑筋，以小组的形式讨论，使用老师所在PPT上展示的实验器材设计一个实验方案进行探究。请从PPT上提供的几个问题进行展开。PPT展示： 双通塑胶导管 水 水银、刻度尺 圆柱形双通玻璃容器若干、单通玻璃容器若干、橡皮塞 （均有配图）方案：1.如何保证M、T不变？2.怎么改变V和P?3.如何测出V和P的数值？4.如何处理实验数据？（学生讨论时间）师：现在，哪位小组的同学来展示一下小组的讨论结果呢?实验器材：单双通个圆柱形玻璃容器A、B各一个，两容器之间利用塑胶导管想通制成为连通器，在连通器中充入部分气体，使用水或者水银将气体密封在连通器内、刻度尺备用。1、用液体（水或水银）来密封一段气柱2、缓慢改变气柱的V、P来保证T不变3、利用水银或水的重力作用来改变气柱的压强P从而改变体积V4、V=SH，S为圆柱形容器的横截面积，在S一定的情况下，V可有H替代，气柱高度可以由刻度尺读出。5、通过连通器原理，连通器内液面进行受力分析，根据平衡条件求得密封气体压强，需要先测出大气压P0.如图：6、数据处理：改变P、V测出若干组数据，制成实验表格。a、描点做出P-V图。若P、V成反比，则图像为双曲线。b、描点做出P-1/V图。若P、V成反比，则图像为过原点的直线c、计算各个状态时的P、V乘积。若P、V成反比，P1V1=P2V2=P3V3如图：7、 集思广益，让学生自己提出可能存在的误差并提出改进方案。水银有毒、水在改变压强时水压过低，变化较不明显、读体积时刻度尺存在误差、读室内气体压强存在误差、计算压强不但麻烦又再次引入误差3、 教师演示实验师：为了更加直观精确的测出气体的压强，老师带来了一个压力计，它可以直观的将其下端薄膜所受的压强显示出来。另外，为了这里还提供了一个注射器，我们可以通过它更高效的改变气体的体积，而气体的体积也可以直接由玻璃管上标注的刻度来读出，现在，请大家说明，我们要怎么进行试验呢？1、 明确研究对象注射器内密封的气体2、 缓慢推动注射器，推动过程避免手握气体管壁，改变气温。3、 记录数据。实验进行，教师进行实验操作(6个点)，两名学生进行读读数，班内其余学生记录数据。指示性发言：这个实验需要大家的配合，现在请两名同学上来协助老师进行读数，分别读出气体压强和气柱高度并报给大家。其它同学小组为单位记录实验数据，并进行数据处理。4、 数据处理并得出结论师：大家得出结论了吗？哪个小组成员给我们展示一下时间结果呢？P-V图注意是否双曲线、P-1/V图线画出反向延长线相交于横轴、P1V1P2V2P3V3；大家得出什么结论了呢？在误差允许的范围内，P、V成反比关系。文字：一定质量的气体，在温度保持不变时，其压强和体积成反比数学表达：m、T一定时，PV=C；P1V1=P2V2=P3V3 玻马定律、玻意尔定律误差分析：师：P-V图像应当是一条双曲线；而P-1/V图线于横轴的交点应当在原点位置，严格意义上才能说明P、V成反比关系。那么，实验误差来自于哪里呢？漏气、升温、活塞与玻璃容器之间的摩擦力较大5、 补充说明 1、等温线师：为了更加直观的描述一定质量的气体，在温度保持不变时，其P、V之间的关系，常使用P-V图像。如图所示：A、 每条双曲线上的点都是在恒定温度下测出来的，故双曲线也成为等温线。问：那么，T1和T2的小小关系如何呢？问：如果画成P-1/V图像，应该是怎么样的呢？2、 玻意尔定律的应用师：请大家利用所学知识，尝试解答一下课本课后练习第1小题。讲解：P1V1=P2V2是对于一定质量的气体而言的，实际处理问题的时候应当注意研究对象。如课后练习1。所研究的应当是足球内原有的气体，加上打进去的气体。气体的等温变化引入：小生活大智慧1、 高温下汽车爆胎某夏日中午短短2小时内，我省东线高速路上共3两车发生爆胎事故，右图为其中某车的事故现场。问题1：为什么好好的车胎会变成这样呢？ 受热（T）膨胀（V）挤破（P）2、 凹陷的乒乓球复原 问题2：凹陷的乒乓球能再次鼓起来吗？ 能否？怎么做？试验为什么？ 受热（T）膨胀（V）撑开（P）进入课题： 总结： 一定质量的气体，其温度、压强、体积之间存在相互关系。问题1：那压强、体积、温度之间存在怎么样的相互关系呢？问题2：对于两个以上的变量，我们应该如何研究呢？控制变量法总结：控制T不变，观察V随P改变的情况。 即本节课的主题气体的等温变化。新课进行 科学探究（1） 明确研究对象问题1：首先，我们应当明确我们要研究什么？ 问题2：装气体的容器应当满足什么条件？能漏气吗？ 总结：必须要保证研究对象恒定，也就是一定质量的气体 问题:3：除了气体质量之外，还应当控制什么量恒定？ 总结：温度，等温变化温度不变是前提。 控制：m、T不变（2） 进行合理的实验猜想问题1：气体进行等温变化时，压强和体积之间有什么关系呢？ P变大则V变小问题2：从定量的角度看，P和V可能成反比关系，如何用数学的形式进行表达呢？ 猜想： P反比于V、 PV=常数 （3） 设计实验方案 师：老师为大家准备了一套配套课本的实验装置。问题1：这套装置和课本上的有一点点细微的差别，大家能看出来吗？1、 压力表刻度更加精确。书上每小格0.1；设备每小个0.05；2、 在大气压处有一横线。横线中间的1.0没有标示，横线范围是0.95-0.15。问题2：请前排的同学读一下示数。1.010*105pa ,即小数点后三位。 问题3：研究的气体储存在哪里呢？玻璃柱下端的空气柱中，由橡胶塞和润滑油密封。问题4：空气柱的体积怎么测出来呢？圆柱，均匀，测得S、H后则有V=SH。问题5：每小格表示的是高度吗？无单位、且不像是1cm刻度已经经过换算，可以直接测体积。问题6：体积没有给出单位，会影响实验研究吗？ 我们有必要确切的得出每一个压强状态下具体的体积大小吗？ 关心PV的定量变化，故V具体竖直不重要。总结：体积这里可以直接读成“单位体积”问题7：每个小格表示多少单位体积？0.25单位体积（三）实验操作操作：通过柱塞来改变密封气体的体积，从而读出不同的体积V和压强，并进行记录。问题1：手应该握在哪里呢？为什么？避免接触空气柱以免改变温度。问题2：改变气体体积时，能不能快速的挤压或者抽拉呢？为什么？不能，缓慢的改变体积才能确保研究气体保持室温。（4） 进行实验分工合作：A：同学：读压强 B、C同学：读体积 D同学：在黑板上记录 全体小组：记录并处理实验数据。（5） 处理并分析实验数据1、 学生成果展示问题：采用你们认为最恰当的方法处理实验数据，验证猜想。教师动作：1、巡视 并选择出即将展示的数据、准备好投影仪 2、将数据输入电脑excel 问题1：哪个小组来分享