第二节 气体的实验定律

教学设计方案

教学用具：验证玻意耳定律和查理定律的实验装置各一套．

教学主要过程设计：在教师指导下学生认识实验并帮助记录数据，在教师启发下学生自己分析总结、推理归纳实验规律．

课时安排：2课时

教学步骤

（一）课堂引入：

　　教师讲解：我们学习了描述气体的三个物理参量——体积、温度、压强，并知道对于一定质量的气体，这三个量中一个量变化时，另外两个量也会相应的发生变化，三个量的变化是互相关联的，那么，对于一定质量的气体，这三个量的变化关系是怎样的呢？这节课，我们便来研究一下！

（二）新课讲解：

　　教师讲解：在物理学中，当需要研究三个物理量之间的关系时，往往采用“保持一个量不变，研究其它两个量之间的关系，然后综合起来得出所要研究的几个量之间的关系”，我们研究一定质量的气体温度、体积、压强三者的关系，就可以采用这种方法．首先，我们设定温度不变，研究气体体积和压强的关系．

　　1、气体的压强与体积的关系——玻意耳定律

　　演示实验：一定质量的气体，在保持温度不变的情况下改变压强，研究压强与体积的关系．让学盛帮助记录数据．

　　以横坐标表示气体的体积，纵坐标表示气体的压强，作出压强p与体积的关系如图所示．

　　可见，一定质量的气体，在体积不变的情况，压强P随体积V的关系图线为一双曲线，称为等温线．①见等温线上的每点表示气体的一个状态．②同一等温线上每一状态的温度均相同．③对同一部分气体，在不同温度下的等温线为一簇双曲线，离坐标轴越近的等温线的温度越高．

　　通过实验得出，一定质量的某种气体，在温度保持不变的情况下，压强p与体积V的乘积保持不变，即： 常量

　　或压强p与体积V成反比，即：

　　这个规律叫做玻意耳定律，也可以写成： 或

例如：一空气泡从水库向上浮，由于气泡的压强逐渐减小，因此体积逐渐增大．

例题1：如图所示，已知： ，求： 和

　　解：根据图像可得：

　　　　

　　∵ 封闭在管中的气体质量、温度均不变．



　　即：

　　解得：

　　2、气体的压强与温度的关系——查理定律

　　演示实验：一定质量的气体，在体积保持不变的情况下改变温度，研究压强与温度的关系．让学生帮助记录数据．

　　以横坐标表示气体的温度，纵坐标表示气体的压强，作出压强p与温度T的关系如图所示．

　　可见，一定质量的气体，在体积不变的情况下，压强p与热力学温度的关系，图线为通过原点的一条直线，称为等容线．

　　①等容线上的每一点表示气体的一个状态．②同一等容线上每一状态的体积均相同．③对同一部分气体，在不同体积下的等容线为一簇通过原点的直线，离横轴越远的等容线的体积越大（ ）．

通过实验得出，一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强p与热力学温度T之比保持不变，即： 常量

　　或压强p与热力学温度T成正比，即：

　　这个规律叫做查理定律，也可以写成： 或

例如：乒乓球挤瘪后，放在热水里泡一会儿，由于球内气体温度升高，压强增大，就把乒乓球挤回球形．

例题2：一定质量的某种气体在20℃时的压强是 Pa，保持体积不变，温度升高到50℃，压强是多少？温度降到－17℃时，压强是多少？

　　解：∵  因气体的质量和体积均不变

　　∴ 

　　即



　　3、气体的体积和温度的关系——盖·吕萨克定律

　　教师讲解：由前面我们得到： ； ；

　　则可以得到：

　　也就是说：一定质量的气体，在压强不变的情况下，体积与热力学温度成正比，即： ，

　　这个规律叫做盖·吕萨克定律，也可以写成： 或

　　一定质量的气体，在压强不变的情况下，体积V与热力学温度的关系图线为通过原点的直线，称为等压线．

　　①等压线上每一点表示气体的一个状态．②同一等压线上每一状态的压强相等．③对同一部分气体，在不同压强下的等压线为一簇通过原点的直线，离横轴越远的等压线的压强越大（ ）．

　　教师总结：理想气体的状态方程是由实验定律推证出来的，我们也可以把玻意耳定律、查理定律、盖·吕萨克定律分别看成是在温度、体积、压强不变的情况下理想气体状态方程的特殊情况，或者说，理想气体的状态方程包括了三个实验定律．

（三）板书设计

二、气体实验定律

1、气体的压强与体积的关系——玻意耳定律

　　内容：                  图像：

　　表达式：

2、气体的压强与温度的关系——查理定律

　　内容：                 　图像：

　　表达式：

3、气体的温度与体积的关系——盖·吕萨克定律：

　　内容：                      图像：

　　表达式：