小學(xué)語(yǔ)文微課教案
發(fā)表時(shí)間:2020-11-02氣體。
一位優(yōu)秀的教師不打無(wú)準(zhǔn)備之仗,會(huì)提前做好準(zhǔn)備,作為教師就要早早地準(zhǔn)備好適合的教案課件。教案可以讓學(xué)生們充分體會(huì)到學(xué)習(xí)的快樂,幫助教師更好的完成實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。那么怎么才能寫出優(yōu)秀的教案呢?為滿足您的需求,小編特地編輯了“氣體”,希望能為您提供更多的參考。
復(fù)習(xí)內(nèi)容第八章氣體
復(fù)習(xí)目標(biāo)1.掌握三個(gè)實(shí)驗(yàn)定律一個(gè)狀態(tài)方程并會(huì)用定律和理想氣體狀態(tài)方程分析定質(zhì)量狀態(tài)變化問(wèn)題。
2.會(huì)計(jì)算封閉氣體壓強(qiáng),會(huì)利用圖象進(jìn)行解題。
考點(diǎn)分析I級(jí)要求,2011年考試說(shuō)明中對(duì)定量計(jì)算不做要求
考查題型概念性選擇題為主,會(huì)出現(xiàn)一些用定律的簡(jiǎn)單真空型計(jì)算
學(xué)習(xí)過(guò)程用案人自我創(chuàng)新
【自主學(xué)習(xí)】
一、氣體實(shí)驗(yàn)定律
玻意耳定律表達(dá)式:,圖象特征:
查理定律表達(dá)式:,圖象特征:
蓋。呂薩克定律:,圖象特征:
二、理想氣體狀態(tài)方程
1.理想氣體是指:
2.方程的表達(dá)式:
三、氣體熱現(xiàn)象的微觀意義。www.lvshijia.net
【知識(shí)點(diǎn)考查】
一、氣體壓強(qiáng)的計(jì)算
例1如圖所示,豎直放置的U型管,左端開口,右端封閉,管內(nèi)有a、b兩段水銀柱,將A、B兩段空氣柱封閉在管內(nèi)。已知水銀柱a長(zhǎng)為10cm,水銀柱b兩個(gè)液面的高度差為5cm,大氣壓強(qiáng)為75cmHg,求氣體A、B的壓強(qiáng)。
二、氣體狀態(tài)變化圖象及應(yīng)用
例2一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷如圖所示的一系列過(guò)程,ab、bc、cd和da這四個(gè)過(guò)程在p—T圖上都是直線段,其中ab的延長(zhǎng)線通過(guò)坐標(biāo)點(diǎn)0,bc垂直于ab而cd平行于ab,由圖可以判斷()
A.a(chǎn)b過(guò)程中氣體體積不斷減小
B.bc過(guò)程中氣體體積不斷減小
C.cd過(guò)程中氣體體積不斷增大
D.da過(guò)程中氣體體積不斷增大
三、氣缸類問(wèn)題處理
一般思路:
⑴弄清題意,確定研究對(duì)象,一般地說(shuō),研究對(duì)象分兩類:一類是熱學(xué)研究對(duì)象(一定質(zhì)量的理想氣體),另一類是力學(xué)研究對(duì)象(氣缸、活塞或某系統(tǒng))。
⑵分析題目所描述的物理過(guò)程,對(duì)熱學(xué)研究對(duì)象分析清楚初、末狀態(tài)及狀態(tài)變化過(guò)程,依氣體實(shí)驗(yàn)定律列出方程;對(duì)力學(xué)研究對(duì)象要正確進(jìn)行受力分析,依力學(xué)規(guī)律列出方程。
⑶注意挖掘題目的隱含條件,如幾何關(guān)系等,列出輔助方程。
⑷多個(gè)方程聯(lián)立求解。對(duì)求解的結(jié)果要注意檢查它們的合理性。
例3一個(gè)質(zhì)量可不計(jì)的活塞將一定質(zhì)量的理想氣體封閉在上端開口的直立圓筒形容器內(nèi),活塞上堆放著鐵砂,如圖所示。最初活塞擱置在容器內(nèi)壁的固定卡環(huán)上,氣體柱的高度為H0,壓強(qiáng)等于大氣壓強(qiáng)p0,現(xiàn)對(duì)氣體緩慢加熱,當(dāng)氣體溫度升高了ΔT=60K時(shí),活塞及鐵砂開始離開卡環(huán)而上升,繼續(xù)加熱直到氣柱高度為H1=1.5H。此后,在維持溫度不變的條件下逐漸取出鐵砂,直到鐵砂全部取走時(shí),氣柱高度為H2=1.8H0,求此時(shí)氣體的溫度(不計(jì)活塞與容器之間的摩擦)。
達(dá)標(biāo)檢測(cè)1.一定質(zhì)量的理想氣體的性質(zhì)和特性有()
A.在溫度不變的條件下,體積與壓強(qiáng)成反比
B.只有在溫度不太低和壓強(qiáng)不太大的情況下,普通實(shí)際氣體才適用理想氣體狀態(tài)方程
c.體積不變時(shí),分子的平均速率越大,氣體壓強(qiáng)也越大
D.理想分子之間沒有相互作用力,除了相互碰撞,或者跟容器壁碰撞外不受力的作用
2.下列過(guò)程可能發(fā)生的是()
A.氣體的溫度變化,但壓強(qiáng)、體積保持不變
B.氣體的溫度、壓強(qiáng)保持不變,而體積發(fā)生變化
C.氣體的溫度保持不變,而壓強(qiáng)、體積發(fā)生變化
D.氣體的溫度、壓強(qiáng)、體積都發(fā)生變化
3.一定質(zhì)量的理想氣體被等溫壓縮時(shí),壓強(qiáng)增大,從微觀上來(lái)分析是因?yàn)?)
A.氣體分子每次碰撞器壁的平均沖量增大
B.器壁單位面積上在單位時(shí)間內(nèi)受到分子碰撞次數(shù)增多
C.氣體分子數(shù)增加
D.氣體分子密度增大
4.已知離地面越高時(shí)大氣壓強(qiáng)越小,溫度也越低?,F(xiàn)有一氣球由地面向上緩慢升起,試問(wèn)大氣壓強(qiáng)與溫度對(duì)此氣球體積的影響如何()
A.大氣壓強(qiáng)減小有助于氣球體積增大,溫度降低有助于氣球體積增大
B.大氣壓強(qiáng)減小有助于氣球體積變小,溫度降低有助于氣球體積減小
c.大氣壓強(qiáng)減小有助于氣球體積增大,溫度降低有助于氣球體積減小
D.大氣壓強(qiáng)減小有助于氣球體積變小,溫度降低有助于氣球體積增大
5.如圖所示,用彈簧測(cè)力計(jì)拉著一支薄壁平底玻璃試管,將它的開口端向下插入水銀槽中,由于管內(nèi)有一部分空氣,此時(shí)試管內(nèi)水銀面比管外水銀面高h(yuǎn)。若試管本身的重力與管壁的厚度不計(jì),此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)()
A.等于進(jìn)入試管內(nèi)的H高水銀柱的重力
B.等于外部大氣壓與內(nèi)部空氣對(duì)試管平底部分的壓力之差
c.等于試管內(nèi)高出管外水銀面的h高水銀柱的重力
D.等于上面A、C所述的兩個(gè)數(shù)值之差
6.如圖所示,一導(dǎo)熱性能良好的汽缸吊在彈簧下,缸內(nèi)被活塞封住一定量的氣體(不計(jì)活塞與缸壁摩擦),當(dāng)溫度升高到某一數(shù)值時(shí),變化了的物理量有()
A.活塞高度hB.缸體高度H
C.氣體壓強(qiáng)pD.彈簧長(zhǎng)度L
7.如圖所示,u形管A、B內(nèi)裝有一部分水銀,通過(guò)橡皮管與玻璃管c相連,c管豎直插入水銀槽中,已知A、B、C三管內(nèi)徑相同,若再往B管內(nèi)注入一些水銀,設(shè)整個(gè)過(guò)程溫度不變,則()
A.A管內(nèi)水銀面上升的距離等于C管內(nèi)水銀槽中的水銀面下降的距離
B.A管內(nèi)水銀面上升的距離大于C管內(nèi)水銀槽中的水銀面下降的距離
C.注入B管內(nèi)的水銀與排出c管中的水銀一樣多
D.注入B管內(nèi)的水銀多于排出C管中的水銀
8.將質(zhì)量相同的同種氣體A、曰分別密封在體積不同的兩個(gè)容器中,保持兩部分氣體體積不變,A、B兩部分氣體壓強(qiáng)隨溫度t的變化圖線如圖所示,下列說(shuō)法正確的是()
A.A部分氣體的體積比B部分小
B.A、B的延長(zhǎng)線將相交于t軸上的同一點(diǎn)
C.A、A、B氣體溫度改變量相同時(shí),壓強(qiáng)改變量也相同
D.A、B氣體溫度改變量相同時(shí),A部分氣體壓強(qiáng)改變量較大
9.一定質(zhì)量的氣體,下列敘述中正確的是()
A.如果體積減小,氣體分子在單位時(shí)間內(nèi)對(duì)單位面積器壁的碰撞次數(shù)一定增大
B.如果壓強(qiáng)增大,氣體分子在單位時(shí)間內(nèi)對(duì)單位面積器壁的碰撞次數(shù)一定增太
C.如果溫度升高,氣體分子在單位時(shí)間內(nèi)對(duì)單位面積器壁的碰撞次數(shù)一定增大
D.如果分子密度增大,氣體分子在單位時(shí)間內(nèi)對(duì)單位面積器壁的碰撞次數(shù)一定增大
10.鋼瓶中裝有一定質(zhì)量的氣體,現(xiàn)在用兩種方法抽取鋼瓶中的氣體,第一種方法是用小抽氣機(jī),每次抽出lL氣體,共抽取三次,第二種方法是用大抽氣機(jī),一次抽取3L氣體,這兩種抽法中,抽取氣體質(zhì)量較多的是()
A.第一種抽法
B.第二種抽法
C.兩種抽法抽出氣體質(zhì)量一樣多
D.無(wú)法判斷
11.對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體,以P、V、T三個(gè)狀態(tài)參量中的兩個(gè)為坐標(biāo)軸建立直角坐標(biāo)系,在坐標(biāo)系上描點(diǎn)能直觀地表示這兩個(gè)參量的數(shù)值。如圖所示,三個(gè)坐標(biāo)系中,兩個(gè)點(diǎn)都表示相同質(zhì)量某種理想氣體的兩個(gè)狀態(tài)。根據(jù)坐標(biāo)系中不同點(diǎn)的位置來(lái)比較第三個(gè)參量的大小。
(1)P一T圖象(如圖甲)中A、B兩個(gè)狀態(tài),狀態(tài)體積小。
(2)V—T圖象(如圖乙)中C、D兩個(gè)狀態(tài),狀態(tài)壓強(qiáng)小。
(3)P—V圖象(如圖丙)中E、F兩個(gè)狀態(tài),狀態(tài)溫度低。
12.如圖所示為一種測(cè)定“肺活量”(標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下人一次呼出氣體的體積)的裝置,A為開口薄壁圓筒,排盡其中的空氣.,倒扣在水中。測(cè)量時(shí),被測(cè)者盡力吸足空氣,再通過(guò)B管用力將氣體吹入A中,使A浮起。設(shè)整個(gè)過(guò)程中呼出氣體的溫度保持不變。
(1)呼出氣體的分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能(填“增大”“減小”或“不變”)。
(2)設(shè)圓筒A的橫截面積為S,大氣壓強(qiáng)為P0,水的密度為ρ,桶底浮出水面的高度為h,桶內(nèi)外水面的高度差為Δh,被測(cè)者的“肺活量”,即V0=.
13(選做題)內(nèi)壁光滑的導(dǎo)熱汽缸豎直浸放在盛有冰水混合物的水槽中,用不計(jì)質(zhì)量的活塞封閉壓強(qiáng)為1.0×105Pa、體積為2.0×10-3m3的理想氣體。現(xiàn)在活塞上方緩緩倒上沙子,使封閉氣體的體積變?yōu)樵瓉?lái)的一半,然后將汽缸移出水槽,緩慢加熱,使氣體溫度變?yōu)?270C。
(1)求汽缸內(nèi)氣體的最終體積。
(2)在下面的P—V圖上畫出整個(gè)過(guò)程中汽缸內(nèi)氣體的狀態(tài)變化。(大氣壓強(qiáng)為1.0×105Pa)
相關(guān)閱讀
氣體的等溫變化
【導(dǎo)學(xué)案】
第八章第1節(jié)氣體的等溫變化
課前預(yù)習(xí)學(xué)案
一、預(yù)習(xí)目標(biāo)
預(yù)習(xí)本節(jié)內(nèi)容,了解氣體的三個(gè)狀態(tài)參量,初步把握氣體等溫實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理、目的要求、材料用具和方法步驟。
二、預(yù)習(xí)內(nèi)容
(一)、氣體的狀態(tài)及參量
研究氣體的性質(zhì),用、、三個(gè)物理量描述氣體的狀態(tài)。描述氣體狀態(tài)的這三個(gè)物理量叫做氣體的。
(二)、玻意耳定律
1、學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)的操作過(guò)程。
2、英國(guó)科學(xué)家玻意耳和法國(guó)科學(xué)家馬略特各自通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):一定質(zhì)量的氣體,在溫度不變的情況下,壓強(qiáng)p與體積v成。這個(gè)規(guī)律叫做玻意耳定律。
3、玻意耳定律的表達(dá)式:pv=C(常量)或者。其中p1、v1和p2、v2分別表示氣體在1、2兩個(gè)不同狀態(tài)下的壓強(qiáng)和體積。
(三)、氣體等溫變化的p—v圖象
1、一定質(zhì)量的氣體發(fā)生等溫變化時(shí)的p—v圖象如圖
8—1所示。圖線的形狀為。由于它描述
的是溫度不變時(shí)的p—v關(guān)系,因此稱它為線。
一定質(zhì)量的氣體,不同溫度下的等溫線是不同的。
2、畫出p—圖象,說(shuō)明圖線的形狀,圖線的斜率與溫度的關(guān)系。
三、提出疑惑
同學(xué)們,通過(guò)你的自主學(xué)習(xí),你還有哪些疑惑,請(qǐng)把它填在下面的表格中
疑惑點(diǎn)疑惑內(nèi)容
課內(nèi)探究學(xué)案
一、學(xué)習(xí)目標(biāo)
1、知道氣體的狀態(tài)及三個(gè)參量。
2、掌握玻意耳定律,并能應(yīng)用它解決氣體的等溫變化的問(wèn)題、解釋生活中的有關(guān)現(xiàn)象。
3、知道氣體等溫變化的p—v圖象,即等溫線。
4、了解用實(shí)驗(yàn)探究氣體等溫變化規(guī)律的方法和思路,培養(yǎng)動(dòng)手操作能力、采集數(shù)據(jù)能力及運(yùn)用計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)的能力。
學(xué)習(xí)重難點(diǎn):
1.重點(diǎn)是通過(guò)實(shí)驗(yàn)使學(xué)生知道并掌握一定質(zhì)量的氣體在等溫變化時(shí)壓強(qiáng)與體積的關(guān)系,理解p-V圖象的物理意義,知道玻意耳定律的適用條件。
2.往往由于“狀態(tài)”和“過(guò)程”分不清,造成抓不住頭緒,不同過(guò)程間混淆不清的毛病,這是難點(diǎn)。
二、學(xué)習(xí)過(guò)程
?1.一定質(zhì)量的氣體保持溫度不變,壓強(qiáng)與體積的關(guān)系
實(shí)驗(yàn)前,請(qǐng)同學(xué)們思考以下問(wèn)題:
①怎樣保證氣體的質(zhì)量是一定的?
??②怎樣保證氣體的溫度是一定的?
??(密封好;緩慢移活塞,筒不與手接觸。)
??2.較精確的研究一定質(zhì)量的氣體溫度保持不變,壓強(qiáng)與體積的關(guān)系
??(1)介紹實(shí)驗(yàn)裝置
??觀察實(shí)驗(yàn)裝置,并回答
??①研究哪部分氣體?
??②欲使管中氣體體積減小,壓強(qiáng)增大,應(yīng)怎樣操作?
??③欲使管中氣體體積增大,壓強(qiáng)減小,應(yīng)怎樣操作?
??④實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的恒溫是什么溫度?操作時(shí)應(yīng)注意什么?)
??(2)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集
??壓強(qiáng)單位:mmHg;體積表示:倍率法環(huán)境溫度:室溫大氣壓強(qiáng):p0=mmHg
①管中氣體體積減小時(shí)(基準(zhǔn)體積為V)
順序12345
體積V
……
壓強(qiáng)
②管中氣體體積增大時(shí)(基準(zhǔn)體積為V′)
順序12345
體積V′2V′3V′……
壓強(qiáng)
??(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)論
??實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明:
??改用其他氣體做這個(gè)實(shí)驗(yàn),結(jié)果相同。
??3.玻意耳定律
??(1)定律內(nèi)容表述之一
??
??數(shù)學(xué)表達(dá)式
????(2)定律內(nèi)容表述之二
??
??數(shù)學(xué)表達(dá)式
???(3)用圖象表述玻意耳定律
??縱軸代表氣體的壓強(qiáng);
??橫軸代表氣體的體積;
??選取恰當(dāng)?shù)姆侄群蛦挝弧?br>
??請(qǐng)學(xué)生討論一下圖線該是什么形狀,并嘗試把它畫出來(lái)。(等溫線)
??(4)關(guān)于玻意耳定律的討論
??①圖象平面上的一個(gè)點(diǎn)代表什么?曲線AB代表什么?線段AB代表什么?
??②pV=恒量一式中的恒量是普適恒量嗎?
??
④在圖8—1中,一定質(zhì)量的氣體,不同溫度下的兩條等溫線,判斷t1、t2的高低。
⑤畫出p—圖象,說(shuō)明圖線的形狀,圖線的斜率與溫度的關(guān)系。
三、課堂小結(jié)
整理總結(jié):
四、當(dāng)堂檢測(cè)
1、如圖8—5所示,一個(gè)橫截面積為S的圓筒形容器豎直放置,
金屬圓板的上表面是水平的,下表面與水平面的夾角為θ,
圓板的質(zhì)量為M,不計(jì)圓板與容器內(nèi)壁間的摩擦。若大氣
壓強(qiáng)為P0,則被圓板封閉在容器中的氣體壓強(qiáng)等于
A、P0+Mgcosθ/SB、P0/cosθ+Mg/Scosθ
C、P0+Mgcos2θ/SD、P0+Mg/S
2、一個(gè)氣泡從水底升到水面上時(shí),增大2倍,設(shè)水的密度為ρ=1×103Kg/m3,大氣壓強(qiáng)P0=1×105Pa,水底與水面溫差不計(jì),求水的深度。(g=10m/s2)
3、如圖8—6所示,為一定質(zhì)量的氣體在不同溫度下的兩條p—圖線。由圖可知()
A、一定質(zhì)量的氣體在發(fā)生等溫變化時(shí),其壓強(qiáng)與體積成正比
B、一定質(zhì)量的氣體在發(fā)生等溫變化時(shí),其p—圖線的延長(zhǎng)
線是經(jīng)過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的
C、T1>T2
D、T1<T2
4、噴霧器筒內(nèi)藥液面上方有打氣孔,可通過(guò)打氣筒將外界空氣壓入筒內(nèi)液面上方,使被封閉的空氣壓強(qiáng)增大。設(shè)噴霧器筒內(nèi)上方的空氣體積為1.5L,然后用打氣筒緩慢向藥液上方打氣,每次打進(jìn)1atm的空氣0.25L,設(shè)打氣過(guò)程中溫度不變,要使噴霧器里的壓強(qiáng)達(dá)到4atm,打氣筒應(yīng)打氣次。
5、如圖8—7所示,若氣壓式保溫瓶?jī)?nèi)水面與出水口的距離為h時(shí),密封空氣體積為V,設(shè)水的密度為ρ,大氣壓強(qiáng)為P0,欲使水從出水口流出,瓶?jī)?nèi)空氣壓縮量(即體積減小量)△V至少為多少?(設(shè)瓶?jī)?nèi)彎曲管的容積不計(jì),壓水前管內(nèi)無(wú)水,溫度保持不變)
課后練習(xí)與提高
1、下列過(guò)程可能發(fā)生的是()
A、氣體的溫度變化,但壓強(qiáng)、體積保持不變
B、氣體的溫度、壓強(qiáng)保持不變,而體積發(fā)生變化
C、氣體的溫度保持不變,而壓強(qiáng)、體積發(fā)生變化
D、氣體的溫度、壓強(qiáng)、體積都發(fā)生變化
2、一定質(zhì)量的氣體發(fā)生等溫變化時(shí),若體積增大為原來(lái)的n倍,則壓強(qiáng)變?yōu)樵瓉?lái)的倍
A、2nB、nC、1/nD、2/n
3、在溫度均勻的水池中,有一空氣泡從池底緩緩地向上浮起,在其上浮的過(guò)程中,泡內(nèi)氣體(可看成理想氣體)()
A、內(nèi)能減少,放出熱量
B、內(nèi)能增加,吸收熱量
C、對(duì)外做功,同時(shí)吸熱,內(nèi)能不變
D、對(duì)外做的功等于吸收的熱量
4、如圖8—8所示,一定質(zhì)量的氣體由狀態(tài)A變到狀態(tài)B再變到狀態(tài)C的過(guò)程,A、C兩點(diǎn)在同一條雙曲線上,則此變化過(guò)程中()
A、從A到B的過(guò)程溫度升高
B、從B到C的過(guò)程溫度升高
C、從A到C的過(guò)程溫度先降低再升高
D、A、C兩點(diǎn)的溫度相等
5、如圖8—9所示,兩端開口的均勻玻璃管豎直插入水銀槽中,管中有一段水銀柱h1封閉一定質(zhì)量的氣體,這時(shí)管下端開口處內(nèi)外水銀面高度差為h2,若保持環(huán)境溫度不變,當(dāng)外界壓強(qiáng)增大時(shí),下列分析正確的是()
A、h2變長(zhǎng)B、h2變短
C、h1上升D、h1下降
6、一個(gè)容積是10升的球,原來(lái)盛有1個(gè)大氣壓的空氣,現(xiàn)在使球內(nèi)氣體壓強(qiáng)變?yōu)?個(gè)大氣壓,應(yīng)向球內(nèi)打入升1個(gè)大氣壓的空氣(設(shè)溫度不變)
7、抽氣機(jī)對(duì)某容器抽氣,已知被抽容器的容積是抽氣機(jī)最大活動(dòng)容積的兩倍,在按最大活動(dòng)容積抽氣2次后,容器中氣體的壓強(qiáng)變?yōu)樵瓉?lái)的倍。
參考答案
[當(dāng)堂達(dá)標(biāo)]
1、D2、10m3、B、D4、185、△V≥ρghv/(ρ0+ρgh)
[課后練習(xí)]
1、C、D2、C3、C、D4、A、D5、D6、407、4/9
氣體摩爾體積
一般給學(xué)生們上課之前,老師就早早地準(zhǔn)備好了教案課件,大家靜下心來(lái)寫教案課件了。必須要寫好了教案課件計(jì)劃,未來(lái)的工作就會(huì)做得更好!你們會(huì)寫一段優(yōu)秀的教案課件嗎?考慮到您的需要,小編特地編輯了“氣體摩爾體積”,相信能對(duì)大家有所幫助。
第二節(jié)化學(xué)計(jì)量在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用—?dú)怏w摩爾體積
【內(nèi)容與解析】
本節(jié)課要學(xué)的內(nèi)容影響物質(zhì)體積的因素和氣體摩爾體積的概念。指的是物質(zhì)體積的取決于粒子數(shù)目、粒子大小和粒子之間的間距,并引入單位物質(zhì)的量的氣體所占有的體積即摩爾體積的概念。其核心是通過(guò)對(duì)影響物質(zhì)體積的因素尤其是氣體體積的因素的理解從抽象思維理解阿伏伽德羅定律和氣體摩爾體積,理解它關(guān)鍵就是要要理解氣體的體積是受溫度、壓強(qiáng)的影響的,溫度越高,體積越大,壓強(qiáng)越低,體積越小,當(dāng)溫度和壓強(qiáng)相同時(shí),粒子間的間距一定,相同數(shù)目的粒子所占體積相同。學(xué)生在初中物理已經(jīng)學(xué)過(guò)氣體體積和溫度、壓強(qiáng)之間的關(guān)系,在前一課時(shí)中已學(xué)了物質(zhì)的量,,本節(jié)課的內(nèi)容氣體摩爾體積就是在此基礎(chǔ)上的發(fā)展。由于它氣體摩爾體積貫穿整個(gè)化學(xué)學(xué)科,所以在本學(xué)科有著關(guān)鍵性的作用,并有聯(lián)系氣體微觀粒子和宏觀物理量的作用,是本學(xué)科化學(xué)實(shí)驗(yàn)計(jì)算部分的核心內(nèi)容。教學(xué)的重點(diǎn)是氣體摩爾體積的概念及相關(guān)計(jì)算,解決重點(diǎn)的關(guān)鍵是要了解氣體體積的影響因素以及氣體摩爾體積通過(guò)物質(zhì)的量與物質(zhì)的質(zhì)量、微粒粒子數(shù)建立起來(lái)的聯(lián)系。
【教學(xué)目標(biāo)與解析】
1.教學(xué)目標(biāo)
(1)了解氣體、液體和固體體積的影響因素,
(2)了解氣體摩爾體積的概念;
(3)掌握氣體摩爾體積與物質(zhì)的量的關(guān)系,以及與相關(guān)物理量的轉(zhuǎn)換。
2.目標(biāo)解析
(1)了解氣體、液體、固體體積的影響因素;理解阿伏伽德羅定律,就是指要了解決定氣體、液體、固體體積的大小的因素分別有粒子數(shù)目、粒子大小和粒子間的距離,了解在一定溫度和壓強(qiáng)下,粒子數(shù)目相同的氣體具有相同的體積。
(2)了解氣體摩爾體積的概念;就是指要了解氣體摩爾體積不是一個(gè)固定值,了解Vm的影響因素,概念、單位及計(jì)算公式。
(3)掌握氣體摩爾體積與物質(zhì)的量的關(guān)系,以及與相關(guān)物理量的轉(zhuǎn)換。就是指要能應(yīng)用氣體摩爾體積、物質(zhì)的量、摩爾質(zhì)量等這些關(guān)系進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。
【問(wèn)題診斷分析】
在本節(jié)課的教學(xué)中,學(xué)生可能遇到的問(wèn)題是忽視氣體摩爾體積僅限于氣體相關(guān)的計(jì)算,同時(shí)認(rèn)為氣體摩爾體積總是22.4L/mol,產(chǎn)生這一問(wèn)題的原因是易混淆和不理解決定氣體體積的因素和決定固體與液體體積的因素有區(qū)別,1mol的氣體體積取決于粒子間距,而1mol固體或液體體積這個(gè)因素是可以忽略的,而氣體粒子間距受溫度和壓強(qiáng)的影響發(fā)生改變,體積隨之改變,氣體摩爾體積也就會(huì)發(fā)生變化。要解決這一問(wèn)題就要了解溫度和壓強(qiáng)兩個(gè)因素和氣體體積大小的關(guān)系,其中關(guān)鍵是從學(xué)生實(shí)際出發(fā),采用貼近學(xué)生生活的實(shí)例來(lái)講解溫度和壓強(qiáng)對(duì)氣體體積的影響。
【教學(xué)支持條件分析】
在本節(jié)課氣體摩爾體積的教學(xué)中,準(zhǔn)備使用多媒體教學(xué)。因?yàn)槭褂枚嗝襟w,有利于使用相關(guān)圖片和數(shù)據(jù)比較講解影響物質(zhì)體積的因素,以及溫度和壓強(qiáng)對(duì)氣體體積的關(guān)系,使學(xué)生更容易理解。
【教學(xué)過(guò)程】
問(wèn)題1:通過(guò)前一節(jié)的學(xué)習(xí),我們將宏觀質(zhì)量與微觀粒子聯(lián)系在一起。那么,物質(zhì)的體積與微觀粒子之間存在什么關(guān)系呢?
設(shè)計(jì)意圖:培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考的能力。
(83—85)根據(jù)n=N/NA=m/M和m=ρV推導(dǎo)出N/NAM=ρV
師生活動(dòng):
問(wèn)題2:觀察和分析上述表格,你發(fā)現(xiàn)1mol固、液、氣態(tài)物質(zhì)的體積有什么特點(diǎn)?
設(shè)計(jì)意圖:培養(yǎng)學(xué)生的觀察和歸納能力。
師生活動(dòng):(1)1mol不同的固態(tài)或液態(tài)物質(zhì)的體積不同。
(2)在相同狀態(tài)下1mol氣體的體積基本相同。
(3)1mol氣體的體積比1mol不同的固態(tài)或液態(tài)物質(zhì)的體積大得多。
(4)氣體體積的計(jì)算給出了一定的條件。
問(wèn)題3:為什么有上述規(guī)律?請(qǐng)你推測(cè),決定固、液、氣物質(zhì)的體積的因素可能有哪些?
設(shè)計(jì)意圖:培養(yǎng)學(xué)生的分析推理能力。
師生活動(dòng):決定物質(zhì)體積大小有三個(gè)因素:①粒子數(shù)目②粒子大?、哿W娱g距。
例如:通常情況下1mol水體積約為18mL,加熱至沸騰1molH2O(g)體積約為3.06×104mL,擴(kuò)大約1700倍,在這個(gè)過(guò)程中粒子數(shù)目和粒子大小相同,只有粒子之間的間距變大了,所以體積也變大了。
對(duì)于氣體,只要溫度、壓強(qiáng)相同,氣體分子間的平均距離就相同,所以具有相同數(shù)目粒子或相同物質(zhì)的量的任何氣體一定具有相同的體積。在標(biāo)準(zhǔn)狀況下1mol任何氣體的體積都是22.4L。
問(wèn)題4:什么是氣體摩爾體積?
設(shè)計(jì)意圖:概念的形成。
師生活動(dòng):定義:?jiǎn)挝晃镔|(zhì)的量的氣體所占的體積較氣體摩爾體積。符號(hào):Vm。
表達(dá)式:Vm=V/n(V為一定溫度和壓強(qiáng)下氣體的體積,n為氣體的物質(zhì)的量)
單位:L/mol標(biāo)準(zhǔn)狀況下,1mol任何氣體的氣體摩爾體積約為22.4L/mol
問(wèn)題5:氣體摩爾體積一定是22.4L/mol嗎?
設(shè)計(jì)意圖:了解Vm不是一個(gè)定值。
師生活動(dòng):根據(jù)表達(dá)式Vm=V/n可知,Vm受體積V的變化影響,而對(duì)于1mol任何氣體來(lái)說(shuō),決定體積大小的主要因素是粒子間距,而溫度和壓強(qiáng)的改變粒子間距也會(huì)發(fā)生改變,所以只有在相同條件下,Vm才是一個(gè)定值,并且任何氣體的Vm都相等,標(biāo)況下Vm約為22.4L/mol。標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體摩爾體積為22.4L。
問(wèn)題6:對(duì)于氣體,物質(zhì)的量、粒子個(gè)數(shù)、質(zhì)量、氣體摩爾體積之間有什么聯(lián)系?
設(shè)計(jì)意圖:鞏固概念,建立物理量之間的聯(lián)系。
師生活動(dòng):n=N/NA=m/M=V/Vm
【課堂小結(jié)】
1、決定物質(zhì)體積大小的因素;阿伏伽德羅定律
2、氣體摩爾體積的概念。
3、氣體摩爾體積和物質(zhì)的量之間的關(guān)系。
【目標(biāo)檢測(cè)】
1、物質(zhì)的量相同的兩種氣體,在相同條件下,它們必然()
A.具有相同數(shù)目的原子B.都占22.4L
C.具有相同數(shù)目的分子D.具有相同的摩爾質(zhì)量
2、下列說(shuō)法正確的是()
A.2gH2的體積為22.4LB.11.2LO2的質(zhì)量為16g
C.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,22.4LH2O含6.02×1023個(gè)分子
D.22gCO2與標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2L的HCl含有相同數(shù)目的分子
3、標(biāo)準(zhǔn)狀況下,下列物質(zhì)所占體積最大的是()
A.98gH2SO4B.6.02×1023個(gè)CO2C.44.8LHClD.6gH2
【配餐作業(yè)】
A組
1、同溫同壓下,兩種氣體的體積如果不同其主要原因是()
A.氣體的分子大小不同B.氣體分子間的平均距離不同
C.氣體的物質(zhì)的量不同D.氣體的性質(zhì)不同
2、下列敘述正確的是()
A.一定溫度壓強(qiáng)下,氣體體積由其分子的大小決定
B.一定溫度壓強(qiáng)下,氣體體積由其物質(zhì)的量的多少?zèng)Q定
C.氣體摩爾體積是指1mol氣體所占有的體積為22.4L
D.不同的氣體,若體積不等,則它們所含的分子數(shù)一定不等
3、NA表示阿伏伽德羅常數(shù)的值,下列說(shuō)法正確的是()
A.在常溫常壓下,11.2L氯氣含有的分子數(shù)為0.5NA
B.在常溫常壓下,1mol氦氣含有的原子數(shù)為2NA
C.32g氧氣所含原子數(shù)目為2NA
D.在同溫同壓下,相同體積的任何氣體單質(zhì)所含的原子數(shù)目相同
B組
1、在23g某氣體中含有3.01×1023個(gè)分子,則該氣體的摩爾質(zhì)量為()
A.23g/molB.60g/molC.46g/molD.92g/mol
2、在體積為V升的密閉容器中通入a摩NO和b摩O2.反應(yīng)后容器內(nèi)氮原子數(shù)和氧原子數(shù)之比為()
3、如ag某氣體中含有的分子數(shù)位b,則cg該氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積(L)為()
A22.4b/acNAB22.4ab/cNAC22.4ac/bNAD22.4bc/aNA
C組
1、有以下四種物質(zhì):①22g二氧化碳②8g氫氣③1.02×1024個(gè)氮分子④4℃時(shí)18mL水。它們所含分子數(shù)最多的是,所含原子數(shù)最多的是,質(zhì)量最大的是,所含電子數(shù)最多的是。(填序號(hào))
2、標(biāo)準(zhǔn)狀況下,112Ml某氣體的質(zhì)量為0.14g,則其摩爾質(zhì)量為,相對(duì)分子質(zhì)量為。
3、2molO3和3molO2的質(zhì)量(填相等、不相等或無(wú)法判斷);分子數(shù)之比為
;含氧原子的數(shù)目之比為;在相同條件下氣體的體積比為。
八、氣體的壓強(qiáng)
一名優(yōu)秀的教師在教學(xué)時(shí)都會(huì)提前最好準(zhǔn)備,作為教師就需要提前準(zhǔn)備好適合自己的教案。教案可以讓學(xué)生們能夠在上課時(shí)充分理解所教內(nèi)容,幫助教師掌握上課時(shí)的教學(xué)節(jié)奏。怎么才能讓教案寫的更加全面呢?下面的內(nèi)容是小編為大家整理的八、氣體的壓強(qiáng),供您參考,希望能夠幫助到大家。
八、氣體的壓強(qiáng)教學(xué)目標(biāo):
1.了解氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)。
2.掌握我們所談的氣體的壓強(qiáng)就是氣體對(duì)容器器壁的壓強(qiáng)。
3.掌握氣體壓強(qiáng)的微觀意義。
重點(diǎn)、難點(diǎn)分析:
重點(diǎn):
氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因,即氣體壓強(qiáng)的微觀解釋。
難點(diǎn):
1.氣體分子的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn);
2.氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因;
3.決定氣體壓強(qiáng)大小的因素。
課時(shí)安排:
1課時(shí)。
課前準(zhǔn)備:
演示1:大針管、橡膠套
演示2:氣球、打氣筒
演示3:彈簧秤、托盤、細(xì)線、水槽、小彈珠
演示4:燒瓶、軟管、玻璃管、微小壓強(qiáng)計(jì)、酒精燈、火柴
演示5:微小壓強(qiáng)計(jì)、大針管
教學(xué)過(guò)程:
引入新課
提問(wèn):分子間作用力的特點(diǎn)如何?氣體分子間作用力的特點(diǎn)如何?
答:分子間同時(shí)存在著引力和斥力,隨著分子間距離的增大,分子間引力和斥力都將減小。氣體分子間距約為平衡距離r0的10倍,分子間引力和斥力減小到幾乎為零。
提出:本節(jié)開始研究氣體的性質(zhì),現(xiàn)在我們學(xué)習(xí)氣體的壓強(qiáng)。
板書:八、氣體的壓強(qiáng)
進(jìn)行新課
板書:1.氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)
演示:利用大針管封閉一段氣體,壓縮活塞做氣體壓縮演示。
板書:(1)氣體很容易被壓縮說(shuō)明氣體分子間有很大的空隙。
演示:用手捏一個(gè)氣球,改變氣球的形狀,引導(dǎo)學(xué)生了解容器形狀的改變表明了氣體的形狀也隨之改變,并提問(wèn)學(xué)生這說(shuō)明了什么,是什么原因造成的。
板書:(2)氣體能夠充滿整個(gè)容器,氣體分子可以自由地運(yùn)動(dòng)。氣體既沒有一定的體積,也沒有一定的形狀。
指導(dǎo)閱讀:課本第111面的《閱讀材料——?dú)怏w分子的速率和統(tǒng)計(jì)規(guī)律》
板書:(3)氣體分子運(yùn)動(dòng)的速率很大,氣體分子的速率分布呈“正態(tài)分布”。
演示:壓縮大針管活塞沖開橡膠塞。
板書:(4)氣體的壓強(qiáng):氣體對(duì)容器的器壁有壓強(qiáng)。單位:帕斯卡(Pa)
提問(wèn):氣體分子對(duì)容器壁的壓強(qiáng)是怎樣產(chǎn)生的?
舉例:(1)擊打球,如籃球、足球、排球,能感到運(yùn)動(dòng)的球?qū)ι眢w的壓力作用。
(2)大風(fēng)天氣,揚(yáng)起的灰塵吹在臉上,有被“打”痛的感覺。
演示3:小彈珠持續(xù)打擊托盤對(duì)托盤產(chǎn)生了壓強(qiáng)。
結(jié)論:氣體的壓強(qiáng)就是大量的氣體分子頻繁地與器壁發(fā)生碰撞的結(jié)果。
板書:2.氣體壓強(qiáng)的微觀意義
板書:(1)產(chǎn)生原因:大量的氣體分子頻繁地與器壁發(fā)生碰撞。
板書:(2)氣體的壓強(qiáng)就是大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力。
演示4:加熱氣體,溫度升高,壓強(qiáng)增大。
演示5:壓縮氣體,壓強(qiáng)增大。
板書:3.影響氣體壓強(qiáng)的因素
板書:(1)微觀——?dú)怏w分子的平均動(dòng)能和分子的密集程度。
板書:(2)宏觀——?dú)怏w溫度和體積。
小結(jié):本節(jié)課知識(shí)及重點(diǎn)內(nèi)容。
隨堂練習(xí):
1.關(guān)于密閉容器中氣體的壓強(qiáng),下列說(shuō)法中正確的是:
A.是由氣體的重力而產(chǎn)生的;
B.是大量氣體分子與器壁發(fā)生頻繁的碰撞而產(chǎn)生的;
C.一定質(zhì)量的氣體的壓強(qiáng)與氣體的溫度有關(guān)而與體積無(wú)關(guān);
D.平均動(dòng)能大的氣體分子產(chǎn)生的壓強(qiáng)一定大。
2.關(guān)于大氣壓強(qiáng),下列說(shuō)法正確的是:
A.是由大氣的重力而產(chǎn)生的;
B.是大量氣體分子與器壁頻繁地發(fā)生碰撞而產(chǎn)生的;
C.隨著高度的增加大氣壓強(qiáng)增大;
D.隨著高度的增加大氣壓強(qiáng)減小。
氣體分子動(dòng)理論
教學(xué)目標(biāo)
知識(shí)目標(biāo)
1、知道氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn).
2、知道分子沿各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)均等,分子速率按一定規(guī)律分布,這種規(guī)律是一種統(tǒng)計(jì)規(guī)律.
3、知道氣體壓強(qiáng)的微觀解釋以及氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋.
能力目標(biāo)
通過(guò)用微觀解釋宏觀,提出統(tǒng)計(jì)規(guī)律,滲透統(tǒng)計(jì)觀點(diǎn),以提高學(xué)生分析、綜合、歸納能力.
情感目標(biāo)
通過(guò)對(duì)氣體分子定律以及氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋,尤其是統(tǒng)計(jì)規(guī)律的滲透,讓學(xué)生體會(huì)其在科學(xué)研究中的作用.培養(yǎng)學(xué)生樹立科學(xué)的探究精神.
教學(xué)建議
用微觀的方法解釋宏觀現(xiàn)象,對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō),這是第一次接觸,應(yīng)從實(shí)際出發(fā),通過(guò)模擬和舉例來(lái)幫助學(xué)生理解統(tǒng)計(jì)規(guī)律的意義.理解氣體壓強(qiáng)的產(chǎn)生并解釋氣體的實(shí)驗(yàn)定律是本節(jié)的重要內(nèi)容,也是提高學(xué)生分析、綜合、歸納能力的有效途徑.
教學(xué)設(shè)計(jì)示例
(一)教學(xué)總體設(shè)計(jì)
1、教師應(yīng)借助物理規(guī)律和課件展示,準(zhǔn)確講解,注意啟發(fā)點(diǎn)撥,以學(xué)生自己討論歸納.
2、學(xué)生應(yīng)積極思考、認(rèn)真觀察、參與討論、總結(jié)規(guī)律、解釋現(xiàn)象.
教師通過(guò)動(dòng)畫模擬引入微觀對(duì)宏觀的解釋、滲透統(tǒng)計(jì)思維,指導(dǎo)學(xué)生觀察動(dòng)畫、分析特點(diǎn),總結(jié)統(tǒng)計(jì)規(guī)律,解釋有關(guān)現(xiàn)象.
(二)重點(diǎn)·難點(diǎn)·疑點(diǎn)及解決辦法
1、重點(diǎn):氣體壓強(qiáng)的產(chǎn)生和氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋.
2、難點(diǎn):用統(tǒng)計(jì)的方法分析氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn).
3、疑點(diǎn)
(1)氣體分子運(yùn)動(dòng)與固體、液體分子運(yùn)動(dòng)有什么區(qū)別.
(2)氣體的壓強(qiáng)是怎樣產(chǎn)生的?它的大小由什么因素決定.
4、解決辦法
用小球模擬分子碰撞器壁,聯(lián)系實(shí)際,從實(shí)例出發(fā)理解氣體壓強(qiáng)的產(chǎn)生機(jī)理,并分析影響氣體壓強(qiáng)的因素.
(三)教學(xué)過(guò)程
1、氣體分子運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)(條件允許,可以播放動(dòng)畫進(jìn)行模擬演示)
在教師引導(dǎo)下得出結(jié)論:
①氣體分子間距較大
②氣體分子充滿整個(gè)容器空間
③氣體分子運(yùn)動(dòng)頻繁碰撞
④氣體分子向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)均等
分析氣體分子運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)及聯(lián)系實(shí)驗(yàn)得出:
①氣體分子間距大,作用力小(可認(rèn)為沒有),所以氣體沒有一定的形態(tài)和體積(由容器決定).
②分子沿各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)均等.
③速率分布是中間大兩頭小的規(guī)律.其速率分布與分子數(shù)的關(guān)系如圖所示.
2、氣體壓強(qiáng)的微觀解釋
大量氣體分子對(duì)器壁頻繁碰撞,就對(duì)器壁產(chǎn)生一個(gè)持續(xù)的均勻的壓強(qiáng).器壁單位面積上受到的壓力,就是氣體的壓強(qiáng).
例如:雨滴撞擊雨傘的例子.
再比如:用一小把針刺手心,當(dāng)針刺的頻率很高時(shí),手心的感覺就不是痛一下,而是成為一種連續(xù)的均勻的痛感了.
氣體的壓強(qiáng)與氣體的密度和氣體分子的平均功能有關(guān).經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算得出:
為氣體單位體積內(nèi)的分子數(shù),E為氣體分子的平均動(dòng)能.
3、對(duì)氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋
(1)玻意耳定律
(2)查理定律
(3)蓋·呂薩克定律
4、總結(jié)、擴(kuò)展
(1)氣體分子運(yùn)動(dòng)有什么特點(diǎn)?
(2)氣體的壓強(qiáng)是怎樣產(chǎn)生的?它的大小由什么因素決定?
(3)怎樣從微觀的方法解釋氣體三實(shí)驗(yàn)定律?
5、板書設(shè)計(jì)
五、氣體分子動(dòng)理論
1、氣體分子運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)
①
②
③
2、對(duì)氣體壓強(qiáng)的微觀解釋
3、對(duì)氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋
教學(xué)設(shè)計(jì)示例參考
氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋
一、教學(xué)目標(biāo)
1、知識(shí)目標(biāo):
(1)能用氣體分子動(dòng)理論解釋氣體壓強(qiáng)的微觀意義,并能知道氣體的壓強(qiáng)、溫度、體積與所對(duì)應(yīng)的微觀物理量間的相關(guān)聯(lián)系.
(2)能用氣體分子動(dòng)理論解釋三個(gè)氣體實(shí)驗(yàn)定律.
2、能力目標(biāo):通過(guò)讓學(xué)生用氣體分子動(dòng)理論解釋有關(guān)的宏觀物理現(xiàn)象,培養(yǎng)學(xué)生的微觀想象能力和邏輯推理能力,并滲透“統(tǒng)計(jì)物理”的思維方法.
3、情感目標(biāo):通過(guò)對(duì)宏觀物理現(xiàn)象與微觀粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的分析,對(duì)學(xué)生滲透“透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)”的哲學(xué)思維方法.
二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析
1、用氣體分子動(dòng)理論來(lái)解釋氣體實(shí)驗(yàn)定律是本節(jié)課的重點(diǎn),它是本節(jié)課的核心內(nèi)容.
2、氣體壓強(qiáng)的微觀意義是本節(jié)課的難點(diǎn),因?yàn)樗枰獙W(xué)生對(duì)微觀粒子復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有豐富的想象力.
三、教具
計(jì)算機(jī)控制的大屏幕顯示儀;自制的顯示氣體壓強(qiáng)微觀解釋的計(jì)算機(jī)軟件.
四、主要教學(xué)過(guò)程
(一)引入新課
先設(shè)問(wèn):氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)有哪些?
答案:特點(diǎn)是:(1)氣體間的距離較大,分子間的相互作用力十分微弱,可以認(rèn)為氣體分子除相互碰撞及與器壁碰撞外不受力作用,每個(gè)分子都可以在空間自由移動(dòng),一定質(zhì)量的氣體的分子可以充滿整個(gè)容器空間.(2)分子間的碰撞頻繁,這些碰撞及氣體分子與器壁的碰撞都可看成是完全彈性碰撞.氣體通過(guò)這種碰撞可傳遞能量,其中任何一個(gè)分子運(yùn)動(dòng)方向和速率大小都是不斷變化的,這就是雜亂無(wú)章的氣體分子熱運(yùn)動(dòng).(3)從總體上看氣體分子沿各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)均等,因此對(duì)大量分子而言,在任一時(shí)刻向容器各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的分子數(shù)是均等的.(4)大量氣體分子的速率是按一定規(guī)律分布,呈“中間多,兩頭少”的分布規(guī)律,且這個(gè)分布狀態(tài)與溫度有關(guān),溫度升高時(shí),平均速率會(huì)增大.
今天我們就是要從氣體分子運(yùn)動(dòng)的這些特點(diǎn)和規(guī)律來(lái)解釋氣體實(shí)驗(yàn)定律.
(二)教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)
1、關(guān)于氣體壓強(qiáng)微觀解釋的教學(xué)
首先通過(guò)設(shè)問(wèn)和討論建立反映氣體宏觀物理狀態(tài)的溫度(T)、體積(V)與反映氣體分子運(yùn)動(dòng)的微觀狀態(tài)物理量間的聯(lián)系:
溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志,對(duì)確定的氣體而言,溫度與分子運(yùn)動(dòng)的平均速率有關(guān),溫度越高,反映氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率()越大.
體積影響到分子密度(即單位體積內(nèi)的分子數(shù)),對(duì)確定的一定質(zhì)量的理想氣體而言,分子總數(shù)N是一定的,當(dāng)體積為V時(shí),單位體積內(nèi)的分子數(shù)與體積V成反比,即體積越大時(shí),反映氣體分子的密度n越小.
然后再設(shè)問(wèn):氣體壓強(qiáng)大小反映了氣體分子運(yùn)動(dòng)的哪些特征呢?
這應(yīng)從氣體對(duì)容器器壁壓強(qiáng)產(chǎn)生的機(jī)制來(lái)分析.
先讓學(xué)生看用計(jì)算機(jī)模擬氣體分子運(yùn)動(dòng)撞擊器壁產(chǎn)生壓強(qiáng)的機(jī)制:
首先用計(jì)算機(jī)軟件在大屏幕上顯示出如圖1所示的圖形:
向同學(xué)介紹:如圖所示是一個(gè)一端用活塞(此時(shí)表示活塞部分的線條閃爍3~5次)封閉的氣缸,活塞用一彈簧與一固定物相連,活塞與氣缸壁摩擦不計(jì),當(dāng)氣缸內(nèi)為真空時(shí),彈簧長(zhǎng)為原長(zhǎng).如果在氣缸內(nèi)密封了一定質(zhì)量的理想氣體.由于在任一時(shí)刻氣體分子向各方向上運(yùn)動(dòng)的分子數(shù)相等,為簡(jiǎn)化問(wèn)題,我們僅討論向活塞方向運(yùn)動(dòng)的分子.大屏幕上顯示圖2,即圖中顯示的僅為總分子數(shù)的,(圖中顯示的“分子”暫呈靜態(tài))先看其中一個(gè)(圖2中涂黑的“分子”閃爍2~3次)分子與活塞碰撞情況,(圖2中涂黑的“分子”與活塞碰撞且以原速率反彈回來(lái),活塞也隨之顫抖一下,這樣反復(fù)演示3~5次)再看大量分子運(yùn)動(dòng)時(shí)與活塞的碰撞情況:
大屏幕上顯示“分子”都向活塞方向運(yùn)動(dòng),對(duì)活塞連續(xù)不斷地碰撞,碰后的“分子”反彈回來(lái),有的返回途中與別的“分子”相撞后改變方向,有的與活塞對(duì)面器壁相碰改變方向,但都只顯示垂直于活塞表面的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),而活塞被擠后有一個(gè)小的位移,且相對(duì)穩(wěn)定,如圖3所示的一個(gè)動(dòng)態(tài)畫面.時(shí)間上要顯示15~30秒定格一次,再動(dòng)態(tài)顯示15~30秒,再定格.
得出結(jié)論:由此可見氣體對(duì)容器壁的壓強(qiáng)是大量分子對(duì)器壁連續(xù)不斷地碰撞所產(chǎn)生的.
進(jìn)一步分析:若每個(gè)分子的質(zhì)量為m,平均速率為v,分子與活塞的碰撞是完全彈性碰撞,則在這一分子與活塞碰撞中,該分子的動(dòng)量變化為2mv,即受的沖量為2mv,根據(jù)牛頓第三定律,該分子對(duì)活塞的沖量也是2mv,那么在一段時(shí)間內(nèi)大量分子與活塞碰撞多少次,活塞受到的總沖量就是2mv的多少倍,單位時(shí)間內(nèi)受到的總沖量就是壓力,而單位面積上受到的壓力就是壓強(qiáng).由此可推出:氣體壓強(qiáng)一方面與每次碰撞的平均沖量2mv有關(guān),另一方面與單位時(shí)間內(nèi)單位面積受到的碰撞次數(shù)有關(guān).對(duì)確定的一定質(zhì)量的理想氣體而言,每次碰撞的平均沖量,2mv由平均速率v有關(guān),v越大則平均沖量就越大,而單位時(shí)間內(nèi)單位面積上碰撞的次數(shù)既與分子密度n有關(guān),又與分子的平均速率有關(guān),分子密度n越大,v也越大,則碰撞次數(shù)就越多,因此從氣體分子動(dòng)理論的觀點(diǎn)看,氣體壓強(qiáng)的大小由分子的平均速率v和分子密度n共同決定,n越大,v也越大,則壓強(qiáng)就越大.
2、用氣體分子動(dòng)理論解釋實(shí)驗(yàn)三定律
(1)教師引導(dǎo)、示范,以解釋玻意耳定律為例教會(huì)學(xué)生用氣體分子動(dòng)理論解釋實(shí)驗(yàn)定律的基本思維方法和簡(jiǎn)易符號(hào)表述形式.
范例:用氣體分子動(dòng)理論解釋玻意耳定律.
一定質(zhì)量(m)的理想氣體,其分子總數(shù)(N)是一個(gè)定值,當(dāng)溫度(T)保持不變時(shí),則分子的平均速率(v)也保持不變,當(dāng)其體積(V)增大幾倍時(shí),則單位體積內(nèi)的分子數(shù)(n)變?yōu)樵瓉?lái)的幾分之一,因此氣體的壓強(qiáng)也減為原來(lái)的幾分之一;反之若體積減小為原來(lái)的幾分之一,則壓強(qiáng)增大幾倍,即壓強(qiáng)與體積成反比.這就是玻意耳定律.
書面符號(hào)簡(jiǎn)易表述方式:
小結(jié):基本思維方法(詳細(xì)文字表述格式)是:依據(jù)描述氣體狀態(tài)的宏觀物理量(m、p、V、T)與表示氣體分子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的微觀物理量(N、n、v)間的相關(guān)關(guān)系,從氣體實(shí)驗(yàn)定律成立的條件所述的宏觀物理量(如m一定和T不變)推出相關(guān)不變的微觀物理量(如N一定和v不變),再根據(jù)宏觀自變量(如V)的變化推出有關(guān)的微觀量(如n)的變化,再依據(jù)推出的有關(guān)微觀量(如v和n)的變與不變的情況推出宏觀因變量(如p)的變化情況,結(jié)論是否與實(shí)驗(yàn)定律的結(jié)論相吻合.若吻合則實(shí)驗(yàn)定律得到了微觀解釋.
(2)讓學(xué)生體驗(yàn)上述思維方法:每個(gè)人都獨(dú)立地用書面詳細(xì)文字?jǐn)⑹龊陀梅?hào)簡(jiǎn)易表述的方法來(lái)對(duì)查理定律進(jìn)行微觀解釋,然后由平時(shí)物理成績(jī)較好的學(xué)生口述,與下面正確答案核對(duì).
書面或口頭敘述為:一定質(zhì)量(m)的氣體的總分子數(shù)(N)是一定的,體積(V)保持不變時(shí),其單位體積內(nèi)的分子數(shù)(n)也保持不變,當(dāng)溫度(T)升高時(shí),其分子運(yùn)動(dòng)的平均速率(v)也增大,則氣體壓強(qiáng)(p)也增大;反之當(dāng)溫度(T)降低時(shí),氣體壓強(qiáng)(p)也減?。@與查理定律的結(jié)論一致.
用符號(hào)簡(jiǎn)易表示為:
(3)讓學(xué)生再次練習(xí),用氣體分子動(dòng)理論解釋蓋·呂薩克定律.再用更短的時(shí)間讓學(xué)生練習(xí)詳細(xì)表述和符號(hào)表示,然后讓物理成績(jī)?yōu)橹械鹊幕蜉^差的學(xué)生口述自己的練習(xí),與下面標(biāo)準(zhǔn)答案核對(duì).
一定質(zhì)量(m)的理想氣體的總分子數(shù)(N)是一定的,要保持壓強(qiáng)(p)不變,當(dāng)溫度(T)升高時(shí),全體分子運(yùn)動(dòng)的平均速率v會(huì)增加,那么單位體積內(nèi)的分子數(shù)(n)一定要減?。ǚ駝t壓強(qiáng)不可能不變),因此氣體體積(V)一定增大;反之當(dāng)溫度降低時(shí),同理可推出氣體體積一定減?。@與蓋·呂薩克定律的結(jié)論是一致的.
用符號(hào)簡(jiǎn)易表示為:
(三)課堂小結(jié)
1、本節(jié)課我們首先明確了氣體狀態(tài)參量與相關(guān)的氣體分子運(yùn)動(dòng)的微觀物理量間的關(guān)系著重從氣體分子動(dòng)理論的觀點(diǎn)認(rèn)識(shí)到氣體對(duì)容器壁的壓強(qiáng)是大量分子連續(xù)不斷地對(duì)器壁碰撞產(chǎn)生的,且由分子的平均速率和分子密度共同決定其大小.
2、本節(jié)課我們重點(diǎn)學(xué)習(xí)了用氣體分子動(dòng)理論的觀點(diǎn)來(lái)解釋氣體三個(gè)實(shí)驗(yàn)定律的方法.
五、說(shuō)明
1、本節(jié)課設(shè)計(jì)用計(jì)算機(jī)模擬氣體分子對(duì)器壁碰撞而產(chǎn)生壓強(qiáng)是為了使學(xué)生有一點(diǎn)感性認(rèn)識(shí),幫助學(xué)生想象,其中有兩點(diǎn)需要說(shuō)明,一是彈簧的形變(活塞的位移)說(shuō)明活塞受到了壓力,二是圖中所示的“分子”數(shù)只是示意圖,其“大量”的含義是無(wú)法(也沒必要)用具體圖形表示.
2、本節(jié)課用氣體分子動(dòng)理論解釋實(shí)驗(yàn)定律的側(cè)重點(diǎn)在于教會(huì)學(xué)生“解釋”的方法,它是一種從宏觀到微觀,又由微觀到宏觀的有序而又嚴(yán)密的推理.因此對(duì)三個(gè)定律解釋方式是先教師示范,講清方法,再讓學(xué)生獨(dú)立思考,自行體驗(yàn),最后反復(fù)練習(xí),熟練掌握.既采用詳細(xì)表述又用符號(hào)簡(jiǎn)易表示,其目的也是為了訓(xùn)練學(xué)生既嚴(yán)密又簡(jiǎn)練的邏輯思維.
3、由于溫度只是氣體分子平均動(dòng)能的標(biāo)志,它與分子平均速率v只能推出定性的相關(guān)關(guān)系,中學(xué)階段無(wú)法得到定量的相關(guān)關(guān)系,因此對(duì)查理定律和蓋·呂薩克定律也只能進(jìn)行定性解釋,不能定量的推出正比關(guān)系.