高三一輪復(fù)習(xí)選擇性必修第三冊(cè)熱學(xué)部分《氣體實(shí)驗(yàn)定律》教學(xué)設(shè)計(jì)教材分析熱學(xué)部分《氣體實(shí)驗(yàn)定律》是人教版高中物理選擇性必修第三冊(cè)第二章的內(nèi)容。本章從描述氣體的狀態(tài)的三個(gè)重要狀態(tài)參量和氣體狀態(tài)變化導(dǎo)入，通過(guò)建立理想氣體模型，探究一定質(zhì)量的氣體在經(jīng)歷等溫，等壓以及等容變化過(guò)程中所遵循的三個(gè)重要?dú)怏w實(shí)驗(yàn)定律即玻意耳-馬略特定律，蓋-呂薩克定律，查理定律等內(nèi)容，表達(dá)式和圖像的含義，并作出微觀解釋。進(jìn)一步研究并得到一定質(zhì)量的理想氣體的三個(gè)狀態(tài)參量都發(fā)生變化時(shí)，三者間滿足的規(guī)律，即理想氣體狀態(tài)方程。本章內(nèi)容重要，與生活實(shí)際聯(lián)系緊密，對(duì)應(yīng)的習(xí)題形式多樣，靈活多變，經(jīng)常與熱力學(xué)第一定律以及圖像想結(jié)合出題，是高考的必考知識(shí)點(diǎn)，也是重點(diǎn)和熱點(diǎn)內(nèi)容，突出體現(xiàn)對(duì)學(xué)科素養(yǎng)中科學(xué)思維的考查。學(xué)情分析高三學(xué)生在之前的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上已初步掌握熱現(xiàn)象，熱運(yùn)動(dòng)，以及熱力學(xué)系統(tǒng)等基本概念，掌握了描述氣體狀態(tài)的三個(gè)重要參量，學(xué)習(xí)了分子動(dòng)理論和統(tǒng)計(jì)物理方法，能從微觀角度和宏觀角度深化對(duì)熱現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)。已學(xué)習(xí)三個(gè)氣體實(shí)驗(yàn)定律和理想氣體方程，認(rèn)識(shí)理想氣體這一理想化模型，能運(yùn)用氣體定律分析解決實(shí)際問(wèn)題。但部分學(xué)生掌握的不夠深刻和牢固，因而無(wú)法靈活應(yīng)用。有些學(xué)生停留于淺表認(rèn)識(shí)，不能理解定律的深刻內(nèi)涵，在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)定律的理解。三、學(xué)習(xí)目標(biāo)1、掌握三個(gè)實(shí)驗(yàn)定律的內(nèi)容，公式，圖像及微觀解釋。2、掌握理想氣體狀態(tài)方程。3、通過(guò)生活實(shí)例，課本習(xí)題和高考真題的分析與討論，使學(xué)生掌握利用氣體實(shí)驗(yàn)定律和理想氣體狀態(tài)方程解決熱力學(xué)問(wèn)題的思路和方法。4、培養(yǎng)學(xué)生在科學(xué)思維中構(gòu)建物理模型的意識(shí)和能力。認(rèn)識(shí)氣體實(shí)驗(yàn)定律在社會(huì)生活中的重要應(yīng)用。重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)：掌握氣體實(shí)驗(yàn)定律和理想氣體狀態(tài)方程難點(diǎn)：應(yīng)用氣體實(shí)驗(yàn)定律解決實(shí)際問(wèn)題。教學(xué)方法問(wèn)題導(dǎo)學(xué)，講授法，小組交流，多媒體輔助學(xué)法指導(dǎo)學(xué)思結(jié)合法，合作探究法，學(xué)練結(jié)合法課型高三復(fù)習(xí)課課時(shí)一課時(shí)教學(xué)過(guò)程情境導(dǎo)入，復(fù)習(xí)回顧老師：同學(xué)們，生活中有這樣兩個(gè)現(xiàn)象，想請(qǐng)大家共同分析。第一，蒸鍋上的熱鍋蓋取下后扣在廚房平整的臺(tái)面上，過(guò)一會(huì)再想拿起，發(fā)現(xiàn)鍋蓋好像被牢牢的粘在臺(tái)面上，任憑怎么用力拔都無(wú)濟(jì)于事。第二，瓶口密封的口服液，插上吸管吸里面的藥液，發(fā)現(xiàn)吸起來(lái)越來(lái)越費(fèi)勁了。請(qǐng)大家討論，并嘗試用我們學(xué)習(xí)過(guò)的熱學(xué)知識(shí)來(lái)分析出現(xiàn)上述現(xiàn)象的原因。學(xué)生：學(xué)生經(jīng)過(guò)獨(dú)立思考與小組討論，得出結(jié)論：鍋蓋與臺(tái)面間有熱的氣體，可以假設(shè)氣體質(zhì)量不變，而隨著時(shí)間的推移，氣體的溫度會(huì)降低，根據(jù)查理定律所描述的一定質(zhì)量氣體，在體積不變的情況下，壓強(qiáng)與熱力學(xué)溫度成正比的規(guī)律，得出鍋蓋下所包含的氣體的壓強(qiáng)減小，內(nèi)外有壓力差，我們需要很大的力才能從臺(tái)面上揭開(kāi)鍋蓋。瓶中藥液上方封閉了一定質(zhì)量的氣體，假設(shè)在喝藥過(guò)程中氣體經(jīng)歷等溫變化，根據(jù)玻意耳定律所描述的一定質(zhì)量氣體，在溫度不變的情況下，壓強(qiáng)與體積成反比的規(guī)律，得也瓶中氣體體積變大，壓強(qiáng)變小，用吸管吸藥變得更加困難。老師：大家能過(guò)通過(guò)所學(xué)習(xí)的氣體實(shí)驗(yàn)定律分析實(shí)際中的問(wèn)題，做到理論聯(lián)系實(shí)際，學(xué)有所用，非常棒。我們發(fā)現(xiàn)生活中和工業(yè)中的諸多問(wèn)題都與熱現(xiàn)象有關(guān)。在高考中，熱學(xué)部分的計(jì)算題也多以氣體實(shí)驗(yàn)定律的形式來(lái)考查。今天我們一起來(lái)復(fù)習(xí)這一章?，F(xiàn)在我們請(qǐng)同學(xué)在黑板上板書下三個(gè)氣體實(shí)驗(yàn)定律和理想氣體狀態(tài)方程，其它同學(xué)請(qǐng)認(rèn)真書寫在練習(xí)本上。合作互助，學(xué)習(xí)探究老師：讓我們一起應(yīng)用復(fù)習(xí)的知識(shí)解決具體問(wèn)題。問(wèn)題一，用打氣筒給一個(gè)自行車內(nèi)胎打氣，設(shè)每按一次打氣筒，可打入壓強(qiáng)為1.0×105Par的空氣125cm3，這個(gè)自行車內(nèi)胎的容積是2.0L，假設(shè)胎內(nèi)原來(lái)沒(méi)有空氣，那么按了20次后，胎內(nèi)空氣的壓強(qiáng)是多大？設(shè)打氣過(guò)程中溫度不變。學(xué)生回答：已知，一定質(zhì)量的氣體經(jīng)歷等溫變化，得：變式一，打氣筒體積為V1，內(nèi)有壓強(qiáng)為P1的氣體，筒內(nèi)上方活塞固定，自行車內(nèi)胎容積為V2,假設(shè)胎內(nèi)原來(lái)沒(méi)有空氣，連接打氣筒與自行車內(nèi)胎，最終自行車內(nèi)胎空氣壓強(qiáng)為多大？設(shè)該過(guò)程中溫度不變。甲容器體積為V1，內(nèi)有壓強(qiáng)為P1的氣體，乙容器體積為V2,假設(shè)其內(nèi)部原來(lái)沒(méi)有空氣，連接兩容器，最終兩容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)為多大？變式二，如圖所示是農(nóng)村中常用來(lái)噴灑農(nóng)藥的小型壓縮噴霧器。其貯液筒A的容積為7.5L，現(xiàn)裝入6升的藥液。關(guān)閉閥門K，用打氣筒B每次打入1.0105Pa的空氣300cm3。設(shè)下列過(guò)程中溫度都保持不變。要使藥液上方氣體的壓強(qiáng)為4105Pa，就按壓幾次打氣筒？變式三，一容器體積為V1，內(nèi)有壓強(qiáng)為P1的氣體，另一容器體積為V2,內(nèi)部有壓強(qiáng)為的同種氣體，連接兩容器，最終兩容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)為多大？設(shè)該過(guò)程中溫度不變。變式四：甲容器體積為V1，內(nèi)有壓強(qiáng)為P1的氣體，乙容器體積為V2,假設(shè)其內(nèi)部原來(lái)沒(méi)有空氣，連接兩容器，最終兩容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)為多大？設(shè)該過(guò)程中溫度不變?，F(xiàn)在甲容器中氣體的質(zhì)量與原來(lái)甲容器中氣體質(zhì)量之比？變式五：甲容器體積為V1，內(nèi)有壓強(qiáng)為P1的氣體，乙容器體積為V2,內(nèi)部有壓強(qiáng)為的同種氣體，連接兩容器，最終兩容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)為多大？設(shè)該過(guò)程中溫度不變?，F(xiàn)在甲容器中氣體的質(zhì)量與原來(lái)甲容器中氣體質(zhì)量之比？真題訓(xùn)練：甲、乙兩個(gè)儲(chǔ)氣罐儲(chǔ)存有同種氣體（可視為理想氣體）。甲罐的容積為V，罐中氣體的壓強(qiáng)為p；乙罐的容積為2V，罐中氣體的壓強(qiáng)為?，F(xiàn)通過(guò)連接兩罐的細(xì)管把甲罐中的部分氣體調(diào)配到乙罐中去，兩罐中氣體溫度相同且在調(diào)配過(guò)程中保持不變，調(diào)配后兩罐中氣體的壓強(qiáng)相等。求調(diào)配后（i）兩罐中氣體的壓強(qiáng)；（ii）甲罐中氣體的質(zhì)量與甲罐中原有氣體的質(zhì)量之比。問(wèn)題二，為了估測(cè)湖的深度，將一根試管開(kāi)口向下緩緩壓至湖底，測(cè)得進(jìn)入管中的水的高度為管長(zhǎng)的3/4，湖底水溫為4，湖面水溫為10，大氣壓強(qiáng)為76cmHg,則湖水深為多少？變式一，將一根試管開(kāi)口向下從湖面緩緩壓至湖底，設(shè)湖深為H，試管長(zhǎng)度為h，水的密度為ρ，重力加速度大小為g，大氣壓強(qiáng)為p0，Hh，忽略溫度的變化和水密度隨深度的變化，求進(jìn)入圓筒內(nèi)水的高度l。變式二，接變式一，若要給試管中壓入氣體，將水排出，則壓入空氣在p0時(shí)的體積是多少？真題訓(xùn)練：潛水鐘是一種水下救生設(shè)備，它是一個(gè)底部開(kāi)口、上部封閉的容器，外形與鐘相似。潛水鐘在水下時(shí)其內(nèi)部上方空間里存有空氣，以滿足潛水員水下避險(xiǎn)的需要。為計(jì)算方便，將潛水鐘簡(jiǎn)化為截面積為S、高度為h、開(kāi)口向下的圓筒；工作母船將潛水鐘由水面上方開(kāi)口向下吊放至深度為H的水下，如圖所示。已知水的密度為ρ，重力加速度大小為g，大氣壓強(qiáng)為p0，Hh，忽略溫度的變化和水密度隨深度的變化。（i）求進(jìn)入圓筒內(nèi)水的高度l；（ⅱ）保持H不變，壓入空氣使筒內(nèi)的水全部排出，求壓入的空氣在其壓強(qiáng)為p0時(shí)的體積。卷三（2）（10分）如圖，兩側(cè)粗細(xì)均勻、橫截面積相等、高度均為H=18cm的U型管，左管上端封閉，右管上端開(kāi)口。右管中有高h(yuǎn)0=4cm的水銀柱，水銀柱上表面離管口的距離l=12cm。管底水平段的體積可忽略。環(huán)境溫度為T1=283K。大氣壓強(qiáng)P0=76cmHg。（i）現(xiàn)從右側(cè)端口緩慢注入水銀（與原水銀柱之間無(wú)氣隙），恰好使水銀柱下端到達(dá)右管底部。此時(shí)水銀柱的高度為多少?（ii）再將左管中密封氣體緩慢加熱，使水銀柱上表面恰與右管口平齊，此時(shí)密封氣體的溫度為多少?卷二（2）（10分）潛水鐘是一種水下救生設(shè)備，它是一個(gè)底部開(kāi)口、上部封閉的容器，外形與鐘相似。潛水鐘在水下時(shí)其內(nèi)部上方空間里存有空氣，以滿足潛水員水下避險(xiǎn)的需要。為計(jì)算方便，將潛水鐘簡(jiǎn)化為截面積為S、高度為h、開(kāi)口向下的圓筒；工作母船將潛水鐘由水面上方開(kāi)口向下吊放至深度為H的水下，如圖所示。已知水的密度為ρ，重力加速度大小為g，大氣壓強(qiáng)為p0，Hh，忽略溫度的變化和水密度隨深度的變化。（i）求進(jìn)入圓筒內(nèi)水的高度l；（ⅱ）保持H不變，壓入空氣使筒內(nèi)的水全部排出，求壓入的空氣在其壓強(qiáng)為p0時(shí)的體積。卷三（2）（10分）甲、乙兩個(gè)儲(chǔ)氣罐儲(chǔ)存有同種氣體（可視為理想氣體）。甲罐的容積為V，罐中氣體的壓強(qiáng)為p；乙罐的容積為2V，罐中氣體的壓強(qiáng)為?，F(xiàn)通過(guò)連接兩罐的細(xì)管把甲罐中的部分氣體調(diào)配到乙罐中去，兩罐中氣體溫度相同且在調(diào)配過(guò)程中保持不變，調(diào)配后兩罐中氣體的壓強(qiáng)相等。求調(diào)配后（i）兩罐中氣體的壓強(qiáng)；（ii）甲罐中氣體的質(zhì)量與甲罐中原有氣體的質(zhì)量之比。（2）解：（i）設(shè)密封氣體初始體積為V1，壓強(qiáng)為p1，左、右管的截面積均為S，密封氣體先經(jīng)等溫壓縮過(guò)程體積變?yōu)閂2，壓強(qiáng)變?yōu)閜2，由玻意耳定律有p1V1=p2V2 ①設(shè)注入水銀后水銀柱高度為h，水銀的密度為ρ，按題設(shè)條件有p1=p0+ρgh0 ②p2=p0+ρgh ③V1=（2H–l–h0）S，V2=HS ④聯(lián)立①②③④式并代入題給數(shù)據(jù)得h=12.9cm ⑤（ii）密封氣體再經(jīng)等壓膨脹過(guò)程體積變?yōu)閂3，溫度變?yōu)門2，由蓋—呂薩克定律有 ⑥按題設(shè)條件有V3=（2H–h）S ⑦聯(lián)立④⑤⑥⑦式并代入題給數(shù)據(jù)得T2=363K ⑧（2）解：（i）設(shè)潛水鐘在水面上方時(shí)和放入水下后筒內(nèi)氣體的體積分別為V0和V1，放入水下后筒內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為p1，由玻意耳定律和題給條件有p1V1=p0V0 ①V0=hS ②V1=（h–l）S ③p1=p0+ρg（H–l） ④聯(lián)立以上各式并考慮到Hh>l，解得 ⑤（ⅱ）設(shè)水全部排出后筒內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為p2；此時(shí)筒內(nèi)氣體的體積為V0，這些氣體在其壓強(qiáng)為p0時(shí)的體積為V3，由玻意耳定律有p2V0=p0V3 ⑥其中p2=p0+ρgH ⑦設(shè)需壓入筒內(nèi)的氣體體積為V，依題意V=V3–V0 ⑧聯(lián)立②⑥⑦⑧式得 ⑨（2）解：（i）假設(shè)乙罐中的氣體被壓縮到壓強(qiáng)為p，其體積變?yōu)閂1，由玻意耳定律有①現(xiàn)兩罐氣體壓強(qiáng)均為p，總體積為(V+V1)。設(shè)調(diào)配后兩罐中氣體的壓強(qiáng)為p′，由