气体的等温变化玻意耳定律
一、教学目标
．在物理知识方面要求：
（1）知道什么是等温变化；
（2）知道玻意耳定律是实验定律；掌握玻意耳定律的内容和公式；知道定律的适用条件。
（3）理解气体等温变化的 p-V 图象的物理意义；
（4）知道用分子动理论对玻意耳定律的定性解释；
（5）会用玻意耳定律计算有关的问题。
．通过对演示实验的研究，培养学生的观察、分析能力和从实验得出物理规律的能力。
．渗透物理学研究方法的教育：当需要研究两个以上物理量间的关系时，先保持某个或某几个物理量不变，从最简单的情况开始研究，得出某些规律，然后再进一步研究所涉及的各个物理量间的关系。
二、重点、难点分析
．重点是通过实验使学生知道并掌握一定质量的气体在等温变化时压强与体积的关系，理解 p-V 图象的物理意义，知道玻意耳定律的适用条件。
．学生往往由于“状态”和“过程”分不清，造成抓不住头绪，不同过程间混淆不清的毛病，这是难点。在目前这个阶段，有相当多学生尚不能正确确定密闭气体的压强。
三、教具
．定性演示一定质量的气体在温度保持不变时压强与体积的关系
橡皮膜（或气球皮）、直径为5cm左右两端开口的透明塑料筒（长约25cm左右）、与筒径匹配的自制活塞、20cm×6cm薄木板一块。
2．较精确地演示一定质量的气体在温度保持不变时压强与体积的关系实验仪器。
四、主要教学过程
（一）引入新课
对照牛顿第二定律的研究过程先m一定，a∝F；再F一定，a∝
现在我们利用这种控制条件的研究方法，研究气体状态参量之间的关系。
（二）教学过程设计
．一定质量的气体保持温度不变，压强与体积的关系
实验前，请同学们思考以下问题：
①怎样保证气体的质量是一定的？
②怎样保证气体的温度是一定的？
（密封好；缓慢移活塞，筒不与手接触。）
．较精确的研究一定质量的气体温度保持不变，压强与体积的关系
（1）介绍实验装置
观察实验装置，并回答：
①研究哪部分气体？
② A管中气体体积怎样表示？（l·S）
③阀门a打开时，A管中气体压强多大？阀门a闭合时A管中气体压强多大？（p0）
④欲使A管中气体体积减小，压强增大，B管应怎样操作？写出A管中气体压强的表
达式（p=p0+h）。
⑤欲使A管中气体体积增大，压强减小，B管应怎样操作？写出A管中气体压强的
表达式（p=p0-h）。
⑥实验过程中的恒温是什么温度？为保证A管中气体的温度恒定，在操作B管时应
注意什么？（缓慢）
（2）实验数据采集
压强单位：mmHg；体积表示：倍率法环境温度：室温大气压强：
p0= mmHg
① A管中气体体积减小时(基准体积为V)
顺序 1 2 3 4 5
体积V ……
压强
② A管中气体体积增大时(基准体积为V′)
1 2 3 4 5
顺
序
V′2V′3V′……
体
积
压
强
（3）实验结论
实验数据表明：
一定质量的气体，在温度不变的条件下，体积缩小到原来的几分之一，它的压强就增大到原来的几倍；
一定质量的气体，在温度不变的条件下，体积增大到原来的几倍，它的压强就减小为原来的几分之一。
改用其他气体做这个实验，结果相同。
．玻意耳定律
（1）定律内容表述之一
一定质量的气体，在温度不变的情况下，它的压强跟体积成反比。
数学表达式
设初态体积为V1，压强为p1；末态体积为V2，压强为p2。有
p1V1=p2V2
（2）定律内容表述之二
一定质量的气体，在温度不变的情况下，它的压强跟体积的乘积是不变的。
数学表达式
恒量
（3）用图象表述玻意耳定律
纵轴代表气体的压强；
横轴代表气体的体积；
选取恰当的分度和单位。
请学生讨论一下图线该是什么形状，并尝试把它画出来。（等温线）
（4）关于玻意耳定律的讨论
①图象平面上的一个点代表什么？曲线AB代表什么？线段AB代表什么？
② pV=恒量一式中的恒量是普适恒量吗？
引导学生作出一定质量的气体，在不同温度下的几条等温线，比较后由学生得出结论：恒量随温度升高而增大。
③下面的数据说明什么？
一定质量的氦气
压强1atm 500atm 1000 atm
实测
1m3 1.36/500m3 2.068 5/1 000m3
体积
1/500m31/1 000m3
计算
体积
玻意耳定律的适用条件：压强不太大（和大气压比较）、温度不太低（和室温比较）的任何气体。
④你能推导出用密度形式表达的玻意耳定律吗？
⑤你能用分子动理论对玻意耳定律作出解释吗？
例题某个容器的容积是10L，所装气体的压强是20×105Pa。如果温度保持不变，把容器的开关打开以后，容器里剩下的气体是原来的百分之几？设大气压是1.0×105Pa。
解设容器原装气体为研究对象。
初态 p1=20×105Pa
1=10L
1=T
末态 p2=1.0×105Pa
2=？L
2=T
由玻意耳定律 p1V1=p2V2得
即剩下的气体为原来的5％。
题后话：就容器而言，里面气体质量变了，似乎是变质量问题了，但若视容器中气体出而不走，就又是质量不变了。
（三）课堂小结
．一定质量的气体，在温度不变的情况下，它的压强跟体积成反比。
．玻意耳定律可以用p-V图线表示。
．玻意耳定律是实验定律，不论什么气体，只要符合压强不太大（和大气压比较）、温度不太低（和室温比较）的条件，都近似地符合这个定律。
实验五验证玻意耳定律 实验器材 1．橡皮帽2．玻璃管3．体积标尺4．油 5．固定架6．接头7．压强表 准备作业 1．本实验的研究对象是。在保持不变的条件下，来研究它的压强和体积的关系。 2．实验前，在注射器的活塞上均匀地抹上一层轻质润滑油，这样做的目的是，。 3．实验过程中，不能用手握住注射器，其目的是。 4．实验过程中，应避免注射器内外空气的压强差过大，这样做的目的是为了防止，以保持注射器内空气的不变。 5．在实验过程中，应使活塞的运动尽可能慢些，这是为了（） （A）减少活塞所受的摩擦力 （B）避免损坏仪器
（C）防止注射器漏气 （D）使注射器内空气做等温变化 6．如果在实验过程中橡皮帽脱落，能否用它堵住注射器小孔后再继续进行实验？7．实验中，各小组所得的PV值可能都不相同，这是什么原因？ 数据处理 实验次数压强（×105帕）体积（格） 1 2 3 相关习题 1．（1997全国）“验证玻意耳定律实验”实验读数过程中，不能用手握住注射器，这是为了。用橡皮帽封住注射器小孔，这是为了。 2．（1995上海）在“验证玻意耳定律”的实验中，对气体的初状态和末状态的测量和计算都正确无误。结果末状态的pV值与初状态的p0V0值明显不等。造成这一结果的可能原因是在实验过程中（） （A）气体温度发生变化（B）气体与外界间有热交换 （C）有气体泄漏（D）体积改变得太迅速 3．（1999上海）某同学做“验证玻意耳定律”实验时，将注射器竖直放置，测得的数据如下表所示。发现第5组数据中的pV乘积值有较大偏差。如果读数和计算无误，那么造成此偏差的原因可能是或。 实验次序 1 2 3 4 5 p（105Pa） 1.21 1.06 0.93 0.80 0.66 V（ml）33.2 37.8 43.8 50.4 69.2 pV（105Pa·ml）40.2 40.1 40.7 40.3 45.7 4．（2001上海）某同学用同一个注射器做了两次验证波意耳定律的实验， 操作完全正确。根据实验数据却在p－V图上画出了两条不同双曲线。造 成这种情况的可能原因是（）
三、气体的压强跟温度的关系 在日常生活中，我们常会遇到这样一些情况：夏天给旧的自行车车胎打气，不宜打得很足，不然，在太阳下骑行，车胎容易爆裂；卡车在运输汽水等饮料时，由于太阳曝晒，一些质地较差的汽水瓶往往会爆裂。这些现象都表明气体压强的大小跟温度的高低有关。 我们可以用实验的方法来研究一定质量的气体，在体积不变时，它的压强跟温度的关系。 查理定律 通过实验探索，我们初步得出一定质量气体在体积不变时，它的压强随着温度的升高而增大的结论。从实验数据描绘出的p -t 图象，基本上是一条倾斜的直线（图2-7），但是这样还没有反映出压强和温度间确切的关系。 最早定量研究气体压强跟温度的关系的是法国物理学家查理（1746-1823）。我们为了精确测量一定质量气体在体积不变时，不同温度下的压强，采用了图2-8所示的实验装置。容器A 中有一定质量的空气，空气的温度可由温度计读出，空气的压强可由跟容器A 连在一起的水银压强计读出。但温度升高后，容器A 中的空气会膨胀，由于压强计两臂间是用橡皮管相连的，它的右臂可以上下移动。移上时，受热膨胀后的空气就能被压缩到原来的体积。 控制变量法 自然界发生的各种现象，往往是错综复杂的。决定某一个现象的产生和变化的因素常常也很多。为了弄清事物变化的原因和规律，必须设法把其中的一个或几个因素用人为的方法控制起来，使它保持不变，然后来比较、研究其他两个变量之间的关系，这是一种研究问题的科学方法。 例如物体吸收热量温度会升高，温度升高多少是由多个因素决定的，跟吸收的热量、物体的质量以及组成物体的物质性质有关。在研究时，可以先使一些因素保持不变，如在物质 相同、质量相同的情况下，观察物体温度升高跟所吸收热量的关系；接着再研究同种物质， 图2-8 图2-7
实验十七：玻意耳定律 【实验目的】 验证玻意耳定律。 【实验原理】 由玻意耳定律：当温度不变时，一定质量的理想气体，其压强与体积的乘积（PV ）为常量，即体积与压强成反比。 【实验器材】 朗威?DISLab 、计算机等。实验装置图见图1。 【实验过程与数据分析】 1、将压强传感器接入数据采集器； 2、取出注射器，将注射器的活塞置于20ml 处 （初始值可任意选值），并通过软管与压强传感器 的测口紧密连接； 3、打开“计算表格”，增加变量“V ”表示注 射器的体积，拉动注射器的活塞至4ml 处，手动输 入V 值； 4、点击记录压强值； 5、改变并输入V 的值，记录不同的V 值对应的 压强数据； 6、点击“公式”，选取热学公式库中的“玻意耳定律”公式，再输入“自由表达式”k ＝1/V 代表体积的倒数，计算得出一组实验数据（如上左图所示）； 7、观察实验结果，发现压强与体积的乘积基本为一常数； 8、启动“绘图”功能，设定X 轴、Y 轴分别为“V ”与“P 1”，得出一组“P-V ”数据点（如上左图所示）； 9、观察可见，数据点的排列具有明显的双曲线特征。点击“拟合”，选取“反比拟合”，得到一条拟合图线（如下图所示），该图线与数据点完全重合，证明了事先关于压强与体积成反比的猜测（如上右图所示）； 10、设定X 轴、Y 轴分别为“k ”与“P 1”，得出一组“P-k ”数据点。观察可见，数据点的排列具有明显的线性特征。点击“拟合”，选取“线性拟合”，一条非常接近原点的拟合图线（如下图所示），该图线贯穿了所有数据点，证明了事先的猜测：压强与体积的倒数成正比（线性关系）。 图1 实验装置图
玻意尔定律-实验报告 课程名称___________________________ 实验项目__________________________ 专业班级___________________________ 姓名___________ 学号__________ 实验日期____2015年04月08日14:01____ 指导教师___________ 成绩__________ 一、实验目的 验证玻意耳定律。 二、实验仪器 1、Lab Studio系统软件 2、LABPORT数据采集器 3、压强传感器 4、计算机 5、注射器等 三、实验原理 玻意耳定律：当温度不变时，一定质量的理想气体，其压强与体积之间的乘积（PV）为常量，即体积与压强成反比。 四、实验步骤 1.将压强传感器接入LABPORT数据采集器； 2.将注射器的活塞推至于15mL处（初始值可以任选，应尽可能让管内气体体积较大），并通过软管与压强传感器的测量口紧密相连。 3、添加新栏“体积”，并添加数据31-41，设置采集方式为手动采集，设置纵轴坐标参数为压强，横轴坐标参数为体积；（注意：传感器外接塑料管内部容积大约有1mL，输入计算机的气体体积数据应为“注射器读数+1”） 4、点击“开始采集”，开始记录压强值，同时描绘出P、V之间关系曲线； 5、观察实验结果，数据点的排列有着双曲线的特征，对图像进行曲线拟合，选取“反比拟合”，得到一条拟合曲线，可以看出，实验采集所得点均匀分布在拟合曲线附近，基本重合。由此我们可以近似看出压强与体积之间呈现反比关系。 五、实验数据和数据处理 1.实验数据
[table] 2.绘图及处理 六、实验分析讨论 无
玻意耳定律教学设计 Prepared on 24 November 2020
广东省物理师范生教学技能 创新实践大赛参赛教案 课题：玻意耳定律 教材：粤教版高中物理选修3-3 授课对象：高中二年级学生 参赛选手：陈丹纯 参赛单位：华南师范大学 《玻意耳定律》教案 【课题】玻意耳定律 【教学时间】15分钟 【教学对象】高中二年级学生 【教材】粤教版高中物理选修3-3第二章第七节 【教学内容分析】 1.教材的地位和作用 玻意耳定律是热学部分的重点内容，它是在“气体状态参量”的基础上，用实验研究一定质量的气体在温度保持不变时，压强随体积的变化规律。 本节内容在气体性质的教学内容中起着承上启下的作用，它不仅在研究方法上为后面研究气体的等容、等压变化作下铺垫，而且也为得出理想气体状态方程奠定了知识基础。本节内容的学习有利于培养学生通过观察和实验来研究物理问题的思想和方法，同时也可以开拓学生的眼界，初步培养学生探索科学的能力。 2.课程标准对本节内容的要求 第一，从实验入手，在定性和定量结果的基础上，得出玻意耳定律；第二，重视图象的运用，能用图象分析说明物理问题；第三，利用玻意耳定律解释有关的物理现象。
可见课程标准要求从“定性到定量”、从“实践到理论再到实践”等方面理解和掌握玻意耳定律，并注重物理思想和方法的渗透。 3.教材内容安排 粤教版教材体现了课程改革的要求，教材的内容的编排顺序如下： 通过家用气压保温瓶和内燃机气缸的例子引入气体改变状态的现象，提出问题。然后应用DISlab系统进行实验探究玻意耳定律，再通过实验数据和p-V、P-1/V图线的分析得出玻意耳定律，最后让学生运用规律解决有关的物理问题。 教材的这一结构(提出问题→实验探究→分析数据→得出结论→运用知识)体现了自主性学习的一般方法，也体现了科学探究的一般过程。 4.教材的特点 第一，重视“实验与探究”的过程，培养学生的观察和分析能力；第二，突出了得出玻意耳定律的思路和方法。 5.对教材的处理 考虑到玻意耳定律这一知识点的内容较为抽象，在本节课的教学过程中，我做了如下的调整和处理： 通过教师演示气压保温瓶模型的实验导入新课，接着引导学生联系所学知识，采用控制变量法进行分组实验，得到定性的结果。为了更进一步研究问题，教师引导学生结合DISLab系统进行定量实验，分析实验数据和p-V、P- 1/V图线，并启发学生思考实验中存在误差的原因以及拟合图线不合理的地 方。在得出玻意耳定律之后，利用flash动画分析气压保温瓶的原理，解决一开始提出的问题。最后介绍玻意耳定律在生活中的有关应用，培养学生分析和解决问题的能力以及学习物理的兴趣。这样更有助于学生对这一知识的理解、掌握和应用。 【学生情况分析】 1.学生的兴趣 作为高二的学生因果认识兴趣增强，乐于探索事物的因果关系和物理世界的奥秘，并想了解和探索物理规律，表现出一定的概括认识兴趣。 2.学生的知识基础
气体的等温变化玻意耳定律 一、教学目标 ．在物理知识方面要求： （1）知道什么是等温变化； （2）知道玻意耳定律是实验定律；掌握玻意耳定律的内容和公式；知道定律的适用条件。 （3）理解气体等温变化的 p-V 图象的物理意义； （4）知道用分子动理论对玻意耳定律的定性解释； （5）会用玻意耳定律计算有关的问题。 ．通过对演示实验的研究，培养学生的观察、分析能力和从实验得出物理规律的能力。 ．渗透物理学研究方法的教育：当需要研究两个以上物理量间的关系时，先保持某个或某几个物理量不变，从最简单的情况开始研究，得出某些规律，然后再进一步研究所涉及的各个物理量间的关系。 二、重点、难点分析 ．重点是通过实验使学生知道并掌握一定质量的气体在等温变化时压强与体积的关系，理解 p-V 图象的物理意义，知道玻意耳定律的适用条件。 ．学生往往由于“状态”和“过程”分不清，造成抓不住头绪，不同过程间混淆不清的毛病，这是难点。在目前这个阶段，有相当多学生尚不能正确确定密闭气体的压强。 三、教具 ．定性演示一定质量的气体在温度保持不变时压强与体积的关系 橡皮膜（或气球皮）、直径为5cm左右两端开口的透明塑料筒（长约25cm左右）、与筒径匹配的自制活塞、20cm×6cm薄木板一块。 2．较精确地演示一定质量的气体在温度保持不变时压强与体积的关系实验仪器。 四、主要教学过程 （一）引入新课 对照牛顿第二定律的研究过程先m一定，a∝F；再F一定，a∝ 现在我们利用这种控制条件的研究方法，研究气体状态参量之间的关系。 （二）教学过程设计 ．一定质量的气体保持温度不变，压强与体积的关系 实验前，请同学们思考以下问题： ①怎样保证气体的质量是一定的？ ②怎样保证气体的温度是一定的？ （密封好；缓慢移活塞，筒不与手接触。） ．较精确的研究一定质量的气体温度保持不变，压强与体积的关系 （1）介绍实验装置 观察实验装置，并回答： ①研究哪部分气体？ ② A管中气体体积怎样表示？（l·S） ③阀门a打开时，A管中气体压强多大？阀门a闭合时A管中气体压强多大？（p0） ④欲使A管中气体体积减小，压强增大，B管应怎样操作？写出A管中气体压强的表 达式（p=p0+h）。 ⑤欲使A管中气体体积增大，压强减小，B管应怎样操作？写出A管中气体压强的 表达式（p=p0-h）。
验证玻意耳定律 教学目标 通过实验证明：一定质量的气体，在温度不变的情况下，压强和体积成反比或压强和体积的乘积为一恒量. 通过实验了解气体状态参量的测量方法，学习计算封闭容器中气体的压强. 培养学生的动手能力和良好的实验习惯. 重点、难点分析 本实验为验证性的学生实验，要求学生必须明确验证什么、依据是什么、使用什么设备、实验怎么做.所以实验原理、实验器材、实验步骤是本实验的重点. 对公式P=P0±F/S的正确理解、封闭气体的压强计算是难点之一，相当一部分学生处理不好时公式中取P0+F/S，何时取P0-F/S.如果空气柱受到活塞和固定在它上面的框架的压力作用的同时，还受到我们施加的拉力或压力的作用，这些力的合力是F.对于这一点，也经常出问题. 由于学生缺乏操作经验，靠目测判断竖直方向，再加上实验器材本身的质量问题，注射器或实验器竖直难于保证. 实验器材 框架和100g钩码若干；测力计；铁架台及铁夹；水银气压计(共用)；带刻度的注射器(5ml)；刻度尺. 若使用带有长度刻度的注射器型的“玻意耳定律实验器”做本实验，请将刻度尺换为游标卡尺. 主要教学过程 明确实验原理 掌握实验所依据的公式PV=恒量； 理解公式P=P0+F/S中各物理量的意义； P0表示实验时的大气压强； S表示活塞的横戴面积； F表示封闭气体所受的合力； 会运用此公式计算封闭气体的压强. 知道本实验应满足的条件： 等温过程t=恒量； 研究对象即封闭气体的质量不变. 实验器材 认识实验器材. 了解水银气压计的构造，知道使用方法. 通过实物观察，了解注射器与玻意耳定律实验器上的刻度的区别. 实验步骤 用测力计称出活塞和框架所受重力G. 按图1所示，把注射器固定在铁架台的铁夹上，保持注射器竖直. 把适量的润滑油抹在注射器的活塞上，再上下拖动活塞，使活塞与器壁间被油封住.当活塞插进注射器内适当位置后，再套上橡皮帽，将一定质量的气体封闭在注射器内. 从注射器上读出空气柱的体积V，用刻度尺测出这个空气柱的长度，计算出活塞的横戴面S. 记下大气压强P0.
气体的状态参量和玻意耳定律 一、教 法 建 议 抛砖引玉 本章主要研究理想气体在状态发生变化时所遵循的规律。本章在物理学中占有很重要 的地位，尤其是玻意耳定律。 本单元主要侧重于介绍气体的状态参量、气体的状态及在等温条件下气体状态的变化。 在研究本单元内容时，首先要结合初中所学过的知识，让学生掌握温度、体积、压强就是研究气体的三个重要的状态参量，并稍带复习一下气体的密度，指明有时在研究气体质量变化时，要用到该概念。在初中知识的基础上，要充分地复习三个参量，尤其是压强的概念。 在复习了气体三个状态参量后，要引导学生利用分子动理论去分析三个参量的实质。 所以第一节的内容应主要是引导学生在复习的基础上加深对状态参量的认识。 第二节玻意耳定律的内容则主要通过实践去认识，先是老师做实验，而后学生再做实 验，引导学生在实验中去探索知识、总结规律。在此基础上再引导学生利用分子动理论去分析波意耳定律的实质。最后，再用两节课的时间进行习题课，使学生掌握利用玻意耳定律解题的规律和方法。 指点迷津 力学研究了物体的机械运动的规律，分子动理论是研究了组成物体的运动的一般规律， 而具体气体如何运动？它的宏观表现是怎样的？这些规律是很复杂的。 机械运动研究的对象是质点或一个物体，也可以是一个物体系统，解决问题的关键是 弄清物体受力情况与其运动状态变化的关系。而在研究气体变化的规律时就复杂了，我们现在只能研究“理想气体”，即一定质量的气体在压强不太大，温度不太低的条件下，大量分子集体的行为。所以研究对象是容器中的气体，是一个系统。解决问题的关键是弄清气体状态参量如何变化，而且只研究由一稳定状态变成另一稳定状态的情况，对变化的中间过程不研究。这倒有点像力学中的动量和机械能的方法了，而确定的稳定状态的参量就是：温度、体积、压强三个参量。 1.三个参量 温度：在初中就开始研究，现在还在研究。这种研究是逐步深化的。初中的定义是温 度是表示物体温度冷热程度的物理量。现在我们从分子动理论又深入定义为大量分子运动的平均动能的标志。 体积：一定质量的气体（M ），在容器中总是充满整个容器的，这时气体体积为容器的 容积（V ），这时气体的密度ρ=M/V 。这里要求会进行各种体积单位的变换及有关变换。 例：1mol 某气体，在标准状况下其体积为4.224.22104.224.223 3 3==?=dm cm L ×10-3 m 3 压强：可能用到的初中知识，压强定义：p=F/S ，液内压强：p=h ρg 。单位：帕（Pa ）， 毫米汞柱（mmHg ），大气压（atm ），千克/厘米2（kg/cm 3）。 实质：容器壁上单位面积受到的压力，是由气体分子作无规则运动碰撞容器所造成的， 方向与容器壁垂直。
气体压强与温度的关系 第六章c 一、教学任务分析 本节内容是学生在学习了分子动理论和波意耳定律等知识后，对气体状态变化规律的研究过程和方法有一定了解的基础上，进一步研究气体的等容变化过程及其规律。从科学研究方法来看，热学作为一个独立的知识体系，它在继承力学的许多研究方法的同时，又增添一些新的研究方法——外推法，并导致热力学温标的创立；建立微观气体模型对宏观规律获得本质的认识等。 学习本节内容需要理解气体的体积、压强和温度这三个状态参量和气体的状态变化之物理意义，并且要了解探究气体状态变化规律常用的方法——控制变量法和使用DIS实验器材的一些必备技能。 通过气球加热后破裂等情景引入，使学生定性认识到一定质量的气体在体积不变时其压强变化与温度变化的趋向相同。 通过对不同种类、不同体积的气体进行DIS实验探究，在计算机上得到p－t图像，并要求学生作图，然后通过对p －t图像的分析、讨论，理解压强随温度变化是线性的关系和图线在纵轴与横轴上截距的物理意义。
应用外推法合理外推图线，创建热力学温标，并得到查理定律。 本节课的学习体现出以学生为学习的主体，在获得知识的同时，感受科学探究的过程与方法，学会应用DIS实验研究实际问题，应用物理思维方法进行推理分析、得出结论，促使学生形成乐于探究的情感。 二、教学目标 ．知识与技能 知道一定量的气体在体积不变的情况下压强和温度间关系的图象表达，即p－t图像和p－T图像。 知道热力学温标，知道绝对零度的物理意义。 理解查理定律。 学会用DIS实验器材完成一定量的气体在体积不变的情况下压强和温度间关系的 探究任务，并正确处理实验数据。 ．过程与方法 运用控制变量的方法进行DIS实验。 运用外推法建立热力学温标，并在对p－T图像分析的基础上得出查理定律。 ．情感、态度价值观 领略物理思维方法在探究、分析推理过程中的作用。 由日常生活中的气体等容变化现象养成观察身边的物
《玻意耳定律应用》教学设计 一、设计思想 从近几年高考试卷不难看出，在理综合考试的模式下物理学科在选修部分的模式基本上确定，考一个6分的选择题和一个9分的计算题，而这个计算题基本上以气体的实验定律为主，出现几率最大的是玻意耳定律的应用，这部分的命题特点是一般不会是直接应用定律，气体的等温变化适用的条件，气体状态的选择，状态参量的确定，多个研究对性以及一个研究就对象的多个变化问题是这个知识点的命题重点和热点，尤其是气体状态的确定和状态参量的求解时难点。因此本节课从拆分高考真题人手，引导学生学习拆分多研究对象和多过程的等温变化问题。 二、教材分析 本节课选自人教版普通高中物理选修3-3第八章《气体》。《玻意耳定律的应用》这节课是在《气体等温变化实验》之后加的一节专题性质的习题课。是前一节课的应用，也对后面学习《理想气体状态方程》做好铺垫。本节课是选修的内容，从现在的高考试题来看，考生要必选一个模块作答，而这一模块的选取会对考生的成绩产生很大的影响，尤其是计算题的9分，而等温变化又是选修3-3这一部分的常考内容，是热点也是重点。 三、学情分析 本节课的教学对象是高二普通班的学生，他们经过了一年半的高中训练，掌握了一定的学习方法，对自己有比较清晰的认识，有学习热情，这部分知识又和前面的知识联系不大，因此他们有学好的愿望，也有学好的可能，但是他门的分析能力还有待加强，也不太愿意动笔。 四、教学目标 （一）知识与技能 1.掌握判断等温变化的方法 2.学会选择气体的状态并确定状态参量 3.会应用玻意耳定律求解未知参量 （二）过程与方法 通过思考、讨论、阅读，学会审题，明确等温变化的使用条件，尝试拆分高考真题 （三）情感态度价值观 培养学生遇到问题要认真、全面分析的科学态度。引导学生养成面对问题要冷静不要畏难的习惯 五、重点难点 重点：气体进行等温变化过程的判断，状态参量的确定 难点：将高考试题拆解成等温变化的模型 六、教学策略与手段 提问、质疑、讲解、练习反馈及多媒体辅助教学 七、教学过程
实验8 气体三定律及气态方程验证 【实验目的】 ⒈验证气体三定律及气态方程。 ⒉测定摩尔气体常数。 【实验仪器】 气体定律实验仪,温度计,交直流电源()V AC V DC 24,9~6,福廷气压计。 【实验原理】 ⒈气体三定律及气态方程。 一定质量的理想气体，当温度不变时，遵守玻意耳—马略特定律，即 恒量===Λ2211V P V P （3—10—1） 当体积不变时，遵守查理定律，即 恒量===Λ2 211T P T P （3—10—2） 当压强不变时，遵守盖·吕萨克定律，即 恒量===Λ2 211T V T V （3—10—3） 一定质量的理想气体，当P 、V 、T 三个状态参量都变化时，满足气态方程，即 nR T V P T V P ===Λ2 22111 （3—10—4） 式中 n —气体物质的量； R —摩尔气体常数。 在常温常压下，空气近似遵守以上三个定律和气态方程。 由式（3-10-5）可得 nT PV R = （3-10-5） 式中n 的值可如下求得；在标准状态下（Pa P 5010013.1?=，K T 15.2730=），1mol 气体体积为0nV ；当温度变化为'T ，压强仍为标准状态下的0P 值时，根据盖·吕萨克定律，n mol 气体体积为 00 ''T T nV V = 故 0''V T V T n = （3-10-6） ⒉ 气体定律实验仪的结构和原理。 本实验用的气体定律实验仪如图3-10-1所示。它主要由定压气体温度计、控温线路
和体积压强测量计三部分组成。仪器整体固定在一块支撑木板上，并装入一长方形木匣中。使用时，打开木匣，竖立起支撑木板，然后 安装调试。 ⑴定压气体温度计。 它由图中直角玻璃管组成，竖直部分的底封闭，水平部分的2是水银滴，3是注入水银的小口，平时用橡皮帽盖住。水银滴2的左侧与大气相通，右侧则构成密闭容器。 当密闭容器内的气体受热膨胀时，推动水银2向左移动，其右侧压强1P 与左侧大气压强0P 相等（1P = 0P ）时，水银滴停止移动。降温时，密闭容器内气体收缩，水银滴右移，当两侧压强相等时，又停止移动。 在整个移动过程中，密闭容器中的气压始终与大气压强0P 相等；而每一温度值，表现为水银滴的一个特位置。 由于水平的控温臂管上没有设置刻度，所以实验必须与温度计6配合使用，把密闭容器1与温度计6同时插入水中，若温度指示为20℃，则水银滴的停留位置可标记为20℃。 ⑵控温线路。 它由电热丝R 、继电器J 、触针M 和N 及指示灯5等部件组成。 当接通24V 交流电源时，电热丝R 通过继电器J 的常闭触点接入电源开始加热，同时指示灯5亮。 随着温度的升高，气体温度计的水银滴2左移。温度升到某一数值t 时，水银滴与触针M 、N 接触，使继电器J 的线圈绕组电路导通（继电器线圈组电路接V 9~6直流电源），继电器J 做吸合动作，常闭触点1J 断开，指示灯，加热停止。 当温度下降时，水银滴右移，一旦离开触针M 、N ，继电器绕组电路即被切断，继电器复位，常闭触点1J 再度闭合，电热丝R 导通并加热，由此达到自动控温的目的。在实验中调节触针旋钮4，使触针M 、N 置于不同位置上，就能得到不同的温度。 ⑶体积压强测量计。 在图3-10-1中，体积压强测量计由一支带气节门11的长玻璃管13通过橡皮管15与具有长颈漏斗的管14联接，构成U 形管。水银从长颈漏斗14注入。 当管13的气节门11打开时，U 形管两端均与大气相通，两端水银面相平，其高差Δh 造成的压差。当把管14降低时，0P P <，Δh 为负值。 管13的气节门11关闭时，管14提高，管13内空气被压缩，气柱变短，体积减小，气压增加到P 。这时，P 与大气压强0P 之差等于管14和管13水银面高度差Δh 造成的压差。当把管14降低时，0P P <，Δh 为负值。 管13外套的粗玻璃管是盛水管，内装有电热丝R 。水被加热时，热量也传递给管13内的气柱，达到平衡时，气柱的温度与水的温度相同。 这样，通过测量U 形管水银面的高度差Δh(可由管14右侧的标尺读出),可确定封闭在管13中气柱的压强P;通过测量气柱长度L(可由设在管13旁侧的标尺读出),可确定气体的体积；通过插在水中的温度6测得水温,可确定气柱的温度t 。由此可以研究密闭在管13中气体的压强P 、体积V 和温度T 三者之间的关系。
高二新课固体液体和气体 §12.9 气体的压强、体积、温度间的关系 要点：巩固气体压强的微观解释 知道气体压强、体积和温度之间的关系 能用气体参量来叙述生活实例中的变化 教学难点：气体压强、体积和温度三者之间的制约关系 考试要求：高考Ⅰ（气体的状态和状态参量，气体的体积、压强、温度之间的关系），会考 课堂设计：学生已涉及到了气体压强的微观解释，本节可进一步从撞击、作用力、频繁等因素将气体压强转到宏观的决定参量温度和体积上来，并使学生认识到参量之 间是有联系和制约的，也能从一些生活事例中用气体状态参量的眼光观察和解 释。为降低难度，分别将相互关系分立讨论，再通过小结得到实用的定论。为 应付一般习题中的参量定性讨论，可介绍（PV/T＝常量）式。 解决难点：在复习气体压强微观意义的基础上，将微观量转化为宏观的参量，继而结合学生的一些生活经验得出三参量之间的关系，并再在生活实例中应用检验，作为 定性了解可依据课本不再展开。 学生现状：用气体压强的微观意义来理解与温度和体积之间的关系有困难； 用微观意义来理解参量的变化尚不适应； 用微观意义定性知道生活实例不知所措。 培养能力：分析综合能力，理解推理能力 思想教育：唯物主义世界观 课堂教具：针筒，气球 一、引入 【问】气体压强是如何产生的？ 分析：大量气体分子频繁的碰撞器壁而产生的 【问】影响气体压强大小的因素有哪些？ 分析：温度、体积 那么气体的压强与气体的温度、体积之间有什么样的定量关系存在呢？这就是今天这堂课我们要解决的问题。 二、气体压强和体积的关系 学生阅读《气体压强和体积的关系》部分 我们研究的对象是什么？实验的先决条件是什么？得出了什么结论？ 分析：我们研究的对象是密封在注射气内质量一定的气体；实验的先决条件是：气体的温度不变。实验结论：体积减小时，压强增大；体积增大时，压强减小。 【问】用气体分子热运动的理论即从微观方面解释这个实验结论。 分析：温度不变，分子的平均动能不变，质量一定，体积减小，单位体积内的分子数增多，即分子越密集，所以气体压强增大。 【问】如果压缩气体的同时，温度降低，还一定是“体积越小，压强越大”吗？ 分析：温度降低，分子平均动能减小，所以压强不一定增大。 结论：一定质量的气体，温度不变，体积减小，压强增大。PV＝常量
1．玻意耳定律：pV=C或p1V1=p2V2（温度不变）。 2．利用气体实验定律解决问题的基本思路： 【典例】如图所示，U形细玻璃管竖直放置，各部分水银柱的长度分别为L2=25 cm、L3 =25 cm、L4=10 cm，A端被封空气柱的长度为L1=60 cm，BC在水平面上。整个装置处在恒温环境中，外界气压p0=75 cmHg。将玻璃管绕B点在纸面内沿逆时针方向缓慢旋转90°至AB管水平，求此时被封空气柱的长度。 【答案】40 cm 【解析】设细玻璃管的横截面积为S，旋转前，V1=L1S，p1=p0–L2+L4 旋转后，V2=L S，p2=p0+L3 由玻意耳定律：1122 p V p V = 代入数据：()() 7525107525 60L S S -++ ?= 解得：() 6010 36cm cm L L- =< ，不成立 所以设原水平管中有长为x cm的水银进入左管（75–25+10）×60S=（75+25–x）×（60–10–x）S 解得：x=10 cm 所以L′=60?10?x=40 cm 【名师点睛】由玻意耳定律进行分析，即可求得空气柱的长度，再根据实际情况进行计论，明确是否第一部分气体实验定律——玻意耳定律
能符合题意，判断是否有水银进行左管；从而确定长度。 1．如图所示，由导热材料制成的气缸和活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内，活塞与气缸壁之间无摩擦。在活塞上缓慢地放上一定量的细砂。假设在此过程中，气缸内气体的温度始终保持不变，下列说法正确的是 A．气缸中气体的内能增加 B．气缸中气体的压强减小 C．气缸中气体的分子平均动能不变 D．单位时间内气缸中气体分子对活塞撞击的次数不变 【答案】C 【解析】气体做等温变化，而温度是气体是分子平均动能的标志，故气体分子的平均动能不变，理想气体的内能等于分子动能，所以内能不变，A错误，C正确；在活塞上缓慢地、一点点放上一定量的细沙，封闭气体压强增大，故B错误；封闭气体压强增大，温度不变，根据理想气体的状态方程可得气体的体积减小，缸中气体分子数密度增大，单位时间内气缸中气体分子对活塞撞击的次数增大，D错误。 【名师点睛】根据题意可知，被封闭气体作等温变化，在活塞上缓慢地、一点点放上一定量的细沙，压强逐渐增大。 2．一足够长的粗细均匀的玻璃管开口向上竖直放置，管内由15 cm长的水银柱封闭着50 cm长的空气柱。若将管口向下竖直放置，空气柱长变为多少cm？（设外界大气压强为75 cmHg，环境温度不变） 【答案】75 cm 【解析】封闭气体的状态参量：p1=p0+h=75 cmHg+15 cmHg=90 cmHg，V1=L1S=50S p2=p0﹣h=75 cmHg﹣15 cmHg=60 cmHg 气体发生等温变化，由玻意耳定律得p1V1= p2V2 即90×50S=60×LS 解得：L=75cm 3．如图所示，开口向上竖直放置的内壁光滑气缸，其侧壁是绝热的，底部导热，内有两个质量均为m
玻意尔定律练习题 1．一定质量的气体，在等温变化过程中，下列物理量中发生改变的有( ) A ．分子的平均速率 B ．单位体积内的分子数 C ．气体的压强 D ．分子总数 2．如图所示，为一定质量的气体在不同温度下的两条等温线，则下列说法正确的是( ) A ．从等温线可以看出，一定质量的气体在发生等温变化时，其压强与体积成反比 B ．一定质量的气体，在不同温度下的等温线是不同的 C ．由图可知T 1>T 2 D ．由图可知T 1 气体的压强和体积的关系 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： ? A.气体的压强和体积的关系 【基础知识】 1．知道一定质量气体的状态由压强、体积、温度三参量描述;并能从分子动理论角度知道气体压强产生的微观情景 2.掌握气体压强计算的一般方法,掌握压强的国际单位、常用单位及换算关系。 3．学会用DIＳ实验系统研究温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系，并能对实验数据进行探究(图像拟合、简单误差分析) ４．理解玻意耳定律的内容,能运用玻意耳定律求解质量不变气体，与压强、体积有关的实际问题并解释生活中的相关现象 5.会读、画一定质量气体的P—V图。 【规律方法】 1．能将初中有关压强、大气压强、液体内部的压强、连通器原理、托里拆利实验等物理概念、物理模型、实验迁移到本节学习过程中。 2.会求固态物封闭气体的压强、液态物封闭气体的压强。 ３．通过ＤＩS实验进一步感受控制变量法在研究多参量内在关系中的作用 4.通过描绘P-Ｖ、P--－１/V图像,进一步增强利用图像描述物理规律的能力 作业4?气体的压强与体积的关系(玻意耳定律) 一、选择题 １．下列哪个物理量不表示气体的状态参量（) A.气体体积 B.气体密度? C.气体温度??D．气体压强 答案：Ｂ 2.关于气体的体积,下列说法中正确的是() A.气体的体积与气体的质量成正比 B.气体的体积与气体的密度成反比 ?C．气体的体积就是所有气体分子体积的总和 ?D.气体的体积是指气体分子所能达到的空间 答案:D 3．气体对器壁有压强的原因是( ） Ａ.单个分子对器壁碰撞产生压力 Ｂ．几个分子对器壁碰撞产生压力 C.大量分子对器壁碰撞产生压力 Ｄ.以上说法都不对 答案:C 4．如图所示,大气压是１标准大气压(相当于76厘米水银柱）,管内被封闭的气体的压强应是( ) A.30厘米水银柱?C.50厘米水银柱 C.26厘米水银柱 D.46厘米水银柱 答案:C 5.如图所示，在玻璃罩内放入一个充气较多的气球，下列关于玻璃罩内气球的说法中，正确的是（??) A.通过胶管抽玻璃罩内的空气，气球的体积减小 B．通过胶管抽玻璃罩内的空气，气球的体积增大 C.通过胶管向玻璃罩内充气，气球的体积增大 Ｄ．通过胶管向玻璃罩内充气，气球的体积不变50cm 30cm 玻意耳定律练习题 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT 玻意尔定律练习题 1．一定质量的气体，在等温变化过程中，下列物理量中发生改变的有() A．分子的平均速率B．单位体积内的分子数 C．气体的压强D．分子总数 2．如图所示，为一定质量的气体在不同温度下的两条等温线，则下列说法正确的是() A．从等温线可以看出，一定质量的气体在发生等温变化时，其压强与体积成反比 B．一定质量的气体，在不同温度下的等温线是不同的 C．由图可知T1>T2 D．由图可知T1 气体的等温变化主讲人:金连珍 山东临沂一中 2006年11月 气体的等温变化 教学目标： 知识和技能:1.知道什么是等温变化，掌握玻意耳定律的内容，公式和适用条件； 2.掌握等温变化的实验研究方法,培养观察分析和实验设计的能力; 3.理解等温变化p-V图象的意义； 4.能使用玻意耳解释现象,运用公式进行计算. 过程和方法:1.培养学生通过实验分析,概括物理规律的能力. 2.渗透物理研究的一般方法:提出问题――猜想与假设――实验探 究――分析论证――得出结论――总结规律――实践验证. 情感态度价值观:1.鼓励合作探究,发扬团队精神. 2.体验科学发现的乐趣,参与科学制作,增强学生学以致用的 意识和信心. 教材分析： 重点:1.通过实验研究让学生掌握一定质量的气体,在温度不变时，压强与体积的关系; 2.掌握p-V图象的意义. 难点:分清“状态”与“过程”,用玻意耳定律解决问题. 课题引入: 展示与气体热现象相关的图片,激发学生学习兴趣. 轮胎充气太足,被太阳曝晒容易爆胎. 热气球的燃烧器点燃,加热气体,把美丽的气球带上蓝天. 笨重的潜水艇在浩瀚的海洋中自由沉浮. 这些实例都和气体的热现象有关.从这 节课开始学习第八章气体 以上实例的科学原理都可以用本章知识 加以解释.我们学习最简单的一种情况. 看小实验,大家注意观察现象. 为什么会产生这种现象.引入本 节课题. 课程内容: 一.学生阅读课本,回答何谓等温变化? 等温变化:一定质量的气体,温度 不变,体积和压强的关系. 根据启普发生器原理,大家猜想气体体积和压强有什么定量关系呢? 基于生活经验的结论是否正确呢? 我们就通过实验研究一下. 二.实验: 仪器: 气体定律演示仪 大家观察仪器,思考下列问题: 1. 你是如何保证气体质量不变的? 2.为了保证气体温度不变,在操作中应注意那些问题? 附:实验探究卡. 由学生独立完成实验.气体的压强和体积的关系
玻意耳定律练习题
玻意耳定律
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