上海地區(qū)優(yōu)秀高一物理 第六章 D 壓縮氣體的應(yīng)用教案 滬科版
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1、 高考資源網(wǎng)第六章 D 壓縮氣體的應(yīng)用 一、教學(xué)任務(wù)分析 “壓縮氣體的應(yīng)用”這節(jié)是這一章《分子和氣體定律》的最后一節(jié)的內(nèi)容,是在學(xué)習(xí)了氣體的兩條實(shí)驗(yàn)定律——玻意耳定律和查理定律后,應(yīng)用兩條氣體的實(shí)驗(yàn)定律解釋實(shí)際生活中的具體問題。 學(xué)習(xí)本節(jié)的知識需理解高考資源網(wǎng)氣體的兩條實(shí)驗(yàn)定律,即玻意耳定律和查理定律,理解氣體的體積和溫度發(fā)生變化時,氣體的壓強(qiáng)會隨之發(fā)生變化。一定質(zhì)量的氣體,在溫度一定時,減小氣體的體積可以增加氣體的壓強(qiáng);在體積一定時,升高溫度可以增加氣體的壓強(qiáng)。 本節(jié)教學(xué)中,首先通過一些生活中具體的實(shí)例引入壓縮氣體的概念,然后,讓學(xué)生動手實(shí)驗(yàn)——“扁平塑料瓶實(shí)驗(yàn)”,明白
2、一定質(zhì)量的氣體,保持溫度不變并減小其體積,就可以獲得壓縮氣體。通過對氣體實(shí)驗(yàn)定律的復(fù)習(xí),知道一定質(zhì)量的氣體,當(dāng)體積不變時,通過升高溫度的方法也可以獲得壓縮氣體。然后,再運(yùn)用這一知識解釋大客車車門開關(guān)結(jié)構(gòu)和宇航員的宇航服問題,以及解釋高壓鍋的問題。并指導(dǎo)學(xué)生動手制作沉浮子,體會和解釋潛水艇的工作原理。 本節(jié)教學(xué)中,從對壓縮氣體的實(shí)際運(yùn)用,感悟科學(xué)、技術(shù)和社會發(fā)展之間的關(guān)系,體會從生活到物理,再從物理到生活的物理思想方法。 二、教學(xué)目標(biāo): 1、知識與技能: (1)知道壓縮氣體,知道壓縮氣體在實(shí)際生活中有著非常廣泛的應(yīng)用。 (2)知道獲得壓縮氣體的兩種方式:保持一定質(zhì)量的氣體溫度不變,減小
3、氣體的體積;保持一定質(zhì)量的氣體體積不變,升高溫度,以獲得壓縮氣體。 2、過程與方法: (1)通過對“扁平塑料瓶實(shí)驗(yàn)”的分析和研究,明白一定質(zhì)量的氣體,如果溫度不變,減小氣體的體積就能獲得壓縮氣體。 (2)通過氣體實(shí)驗(yàn)定律的復(fù)習(xí),明白一定質(zhì)量氣體,如果體積不變,升高氣體的溫度就能獲得壓縮氣體。 (3)運(yùn)用所學(xué)的氣體實(shí)驗(yàn)定律,通過學(xué)生間的交流與討論,分析并解釋大客車車門的開關(guān)結(jié)構(gòu)、宇航員的宇航服和沉浮子等生活實(shí)際現(xiàn)象中的物理原理。 3、情感、態(tài)度與價值觀: (1)通過了解壓縮氣體在生活中非常普遍的運(yùn)用,感悟科學(xué)、技術(shù)與社會發(fā)展之間的關(guān)系。¥資%源~網(wǎng) (2)通過對生活實(shí)際中壓縮氣體的
4、應(yīng)用實(shí)例的分析和討論,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,體會從生活到物理,再從物理到生活的思想方法。 (3)通過實(shí)驗(yàn)和討論,體會分工合作在實(shí)驗(yàn)中的作用,增加合作意識。 三、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn): 重點(diǎn): (1)了解壓縮氣體的獲得過程。 (2)了解壓縮氣體在實(shí)際生活中的應(yīng)用,并能運(yùn)用所學(xué)的知識解釋這些現(xiàn)象。 難點(diǎn):綜合應(yīng)用氣體的實(shí)驗(yàn)定律來解釋生活實(shí)際中的壓縮氣體的應(yīng)用問題。 四、教學(xué)資源: 器材:充滿氣體的氣球、底部刺孔的扁平塑料瓶、水、量筒、橡膠薄膜,小瓶 五、教學(xué)設(shè)計思路: 本設(shè)計的內(nèi)容包括三個方面:一是通過實(shí)際例子提出壓縮氣體的概念,二是研究獲得壓縮氣體的兩種方法:對扁平塑料瓶的實(shí)驗(yàn)研究,得到一
5、定質(zhì)量的氣體在溫度一定時,減小氣體體積可增加氣體的壓強(qiáng);從氣體的實(shí)驗(yàn)定律出發(fā),得到要獲得壓縮氣體,也可使一定質(zhì)量的氣體,在體積一定時,升高溫度,三是應(yīng)用所學(xué)的知識解釋實(shí)際生活中壓縮氣體的問題。 本設(shè)計的基本思路是:從生活實(shí)際中的問題出發(fā),激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,并提出壓縮氣體的概念,然后,從簡單的實(shí)驗(yàn)著手,加上通過前兩節(jié)所學(xué)的氣體兩條實(shí)驗(yàn)定律的復(fù)習(xí)得出獲得壓縮氣體的兩種方式:一定質(zhì)量的氣體在溫度一定時,減小氣體體積可增加氣體的壓強(qiáng);一定質(zhì)量的氣體,在體積一定時,升高溫度也可得到壓縮氣體。再引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的氣體實(shí)驗(yàn)定律解釋生活實(shí)際中壓縮氣體的問題。 本設(shè)計要突出的重點(diǎn)是:壓縮氣體的獲得以及壓縮
6、氣體在實(shí)際生活中的應(yīng)用。方法是讓學(xué)生自己動手做扁平塑料瓶的實(shí)驗(yàn)和復(fù)習(xí)學(xué)過氣體的兩條實(shí)驗(yàn)定律,將所學(xué)的知識與生活實(shí)際相結(jié)合,先討論得到獲得壓縮氣體的兩種方式,再例舉一些實(shí)際中壓縮氣體的應(yīng)用實(shí)例,引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識解釋實(shí)際的問題,再組織學(xué)生動手做沉浮子實(shí)驗(yàn),進(jìn)一步體會所學(xué)的知識,加深對知識的理解。 本設(shè)計要突破的難點(diǎn)是:綜合應(yīng)用氣體的實(shí)驗(yàn)定律來解釋生活實(shí)際中的壓縮氣體的應(yīng)用問題。方法是:先通過扁平塑料瓶實(shí)驗(yàn)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,引導(dǎo)學(xué)生從現(xiàn)象中找規(guī)律,再通過兩條氣體實(shí)驗(yàn)定律的復(fù)習(xí),加深對壓縮氣體的理解。再通過例舉學(xué)生熟悉的大客車車門、宇航服、高壓鍋以及潛水艇等問題,與學(xué)生共同討論壓縮氣體的問題。
7、 本設(shè)計中通過學(xué)生動手實(shí)驗(yàn)和復(fù)習(xí)學(xué)過的氣體實(shí)驗(yàn)定律的知識兩個角度著手,研究壓縮氣體,并運(yùn)用所學(xué)的知識解釋壓縮氣體在實(shí)際中的運(yùn)用實(shí)例。通過學(xué)生動手實(shí)驗(yàn),可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,感悟生活中的壓縮氣體的實(shí)際運(yùn)用;通過學(xué)生的相互合作,共同討論,培養(yǎng)學(xué)生的合作意識,并學(xué)會將所學(xué)的物理知識運(yùn)用到實(shí)際生活中。 完成本設(shè)計的內(nèi)容需一課時。 六、教學(xué)流程 情景 實(shí)例 實(shí)驗(yàn)1 壓縮氣體 活動I 實(shí)驗(yàn)2 活動II 設(shè)問 氣體溫度不變,減少體積獲得壓縮氣體 氣體體積不變,升高溫度獲得壓縮氣體 活動III 應(yīng)用1 應(yīng)用2 應(yīng)用3 活動IV 實(shí)驗(yàn)3 1、教學(xué)流程圖
8、 2、流程圖說明 情景 例舉實(shí)例,展現(xiàn)圖片。展示生活中爆米花的圖片,體會壓縮氣體在實(shí)際生活中的運(yùn)用,從而引入課題。 實(shí)驗(yàn)1 擠壓充滿氣體的氣球,感悟到氣體體積越小,壓強(qiáng)越大,從而引入壓縮氣體的概念。 實(shí)驗(yàn)2 扁平塑料瓶實(shí)驗(yàn),觀察蓋緊和打開瓶蓋兩種情況下,水流的情況,再從不同的方向擠壓塑料瓶,觀察水流的情況。從實(shí)驗(yàn)中體會,一定質(zhì)量的氣體,當(dāng)溫度不變,減小氣體體積時,壓強(qiáng)增大,水流加快。 實(shí)驗(yàn)3 動手制作沉浮子,體會壓縮氣體的應(yīng)用,學(xué)會運(yùn)用所學(xué)知識進(jìn)一步解釋實(shí)際問題。 應(yīng)用1 展示大客車的車門開關(guān)的原理圖,運(yùn)用所學(xué)的知識解釋這一現(xiàn)象,體會壓縮氣
9、體在實(shí)際中的一種應(yīng)用。 應(yīng)用2 觀察宇航員的宇航服在太空中的情況,討論、分析,如何將膨脹的宇航服體積減小。這一問題可以有不同的解決方法,從而進(jìn)一步理解,獲得壓縮氣體不同途徑。 應(yīng)用3 分析高壓鍋的工作原理。并通過具體的運(yùn)算,體會升高溫度從而獲得壓縮氣體的方法。 3、教學(xué)主要環(huán)節(jié) 本設(shè)計可分為四個主要的教學(xué)環(huán)節(jié)。 第一環(huán)節(jié),從學(xué)生身邊的實(shí)例出發(fā),結(jié)合學(xué)生所熟悉的問題,引入壓縮氣體的概念。 第二環(huán)節(jié),讓學(xué)生動手操作并觀察“扁平塑料瓶”實(shí)驗(yàn),體會獲得壓縮氣體的第一種方式,即一定質(zhì)量的氣體在溫度一定時,減小氣體體積可增加氣體的壓強(qiáng)。再復(fù)習(xí)學(xué)過的氣體實(shí)驗(yàn)定律,歸納得到一定質(zhì)量的氣體,在體
10、積一定時,升高溫度,也可得到壓縮氣體。 第三環(huán)節(jié),應(yīng)用所學(xué)的知識解釋實(shí)際生活中壓縮氣體的問題。 七、教案示例 1、引入課題 情景 展現(xiàn)一組生活實(shí)際中的爆米花的實(shí)例圖片(如圖所示)。 問題 大家看見過爆米花嗎?為什么最后“砰”的一聲巨響后可以把玉米爆成爆米花? 討論 學(xué)生猜測中的原因。 實(shí)驗(yàn)1 展現(xiàn)一個充滿空氣的氣球,請學(xué)生用力擠壓,體會體積不斷減小時,手上感覺到壓力越來越大。 提出概念 像上面所舉的實(shí)例中可看出氣體溫度或體積改變時,氣體的壓強(qiáng)會隨之發(fā)生變化。我們把儲存在高壓容器中的氣體稱為壓縮氣體。 板書 D 壓縮氣體的應(yīng)用 一、壓
11、縮氣體:儲存在高壓容器中的氣體。 啟發(fā) 今天,我們就先來討論,如何獲得壓縮氣體。請大家根據(jù)學(xué)過的知識,提出獲得壓縮氣體的方法。 2、壓縮氣體的獲得 (一)通過減小氣體體積從而得到壓縮氣體 實(shí)驗(yàn)2 “扁平塑料瓶實(shí)驗(yàn)”——將扁平塑料瓶底部的四面用針對稱地刺幾個小孔,灌入大半瓶水。 實(shí)驗(yàn)分兩步完成: (1)擰緊瓶蓋,觀察現(xiàn)象;打開瓶蓋在觀察現(xiàn)象。 現(xiàn)象 蓋緊瓶蓋,水流出少部分后不會再流出,打開瓶蓋,水流出。 (2)從不同方向擠壓瓶蓋,觀察所發(fā)生的現(xiàn)象。 現(xiàn)象 從扁平的一側(cè)擠壓瓶子,水會流出;從窄的一側(cè)擠壓瓶子,水不會流出。 討論并分析實(shí)驗(yàn)中包含的物理原理 (1)蓋緊瓶蓋
12、,流走部分水,氣體體積增加,根據(jù)玻意耳定律,瓶內(nèi)氣體的壓強(qiáng)減小,比外界大氣壓小,故水不會再流出。打開瓶蓋,水上方和下方均為與大氣相通,壓強(qiáng)相等,水由于重力作用而流走。 (2)蓋緊瓶蓋后,瓶內(nèi)氣體質(zhì)量一定,從扁平一側(cè)擠壓瓶子,氣體體積減小,根據(jù)玻意耳定律,瓶內(nèi)氣體的壓強(qiáng)增大,大于大氣壓,故水會流出。而從窄的一側(cè)擠壓瓶子,將會使氣體體積增大,同樣根據(jù)玻意耳定律,氣體壓強(qiáng)將減小,所以水不會流出。 結(jié)論1 (板書結(jié)論)二、壓縮氣體的獲得: 1.一定質(zhì)量的氣體在溫度一定時,減小氣體體積可增加氣體的壓強(qiáng),從而獲得壓縮氣體。 (二)通過升高溫度從而獲得壓縮氣體 啟發(fā) 運(yùn)用我們學(xué)過的氣體的實(shí)驗(yàn)定
13、律思考一下,還有什么方法可以得到壓縮氣體? 復(fù)習(xí)氣體實(shí)驗(yàn)定律 查理定律:一定質(zhì)量的氣體,在體積一定時,壓強(qiáng)與熱力學(xué)溫度成正比。 結(jié)論2 (板書結(jié)論)2.一定質(zhì)量的氣體,在體積一定時,升高溫度,氣體的壓強(qiáng)增大,也可獲得壓縮氣體。 3.運(yùn)用所學(xué)知識分析實(shí)際問題: 引入問題的分析 米為什么能爆成爆米花? 學(xué)生討論并解釋 根據(jù)查理定律,空氣受熱后,壓強(qiáng)增大,打開蓋子瞬間,由于內(nèi)部壓強(qiáng)遠(yuǎn)大于外界大氣壓,米就被炸開了,成了爆米花。 應(yīng)用1 公交車的車門開關(guān)就是應(yīng)用壓縮氣體來工作的,車門是如何被打開和關(guān)閉的?請同學(xué)們觀察圖片加以解釋。 引導(dǎo)學(xué)生邊觀察圖片邊分析 開門:售票員或司機(jī)向
14、右拉動電磁控制閥,壓縮氣體從總進(jìn)氣管進(jìn)入氣缸的左側(cè),壓縮氣體壓強(qiáng)較大,向右推動活塞,通過傳動機(jī)構(gòu),門就被打開。 關(guān)門:售票員或司機(jī)向左拉動電磁控制閥,壓縮氣體從總進(jìn)氣管進(jìn)入氣缸的右側(cè),壓縮氣體壓強(qiáng)較大,向左推動活塞,通過傳動機(jī)構(gòu),門就被關(guān)閉打開。 應(yīng)用2 1965年3月18日,蘇聯(lián)宇航員列昂諾夫離開“上升二號”飛船密閉艙,系者安全帶第一次實(shí)現(xiàn)了人類到茫茫太空中行走的夢想。但在返回飛船時卻遇到了意想不到的困難,因?yàn)樘諑缀鯙檎婵?,他的宇航服有些向外膨脹,很難從密封艙的接口處鉆回艙內(nèi)。試估計宇航員在太空行走時每平方米宇航服上所承受的壓力。他應(yīng)用什么方法可以安全地回到密封艙內(nèi)? 引導(dǎo)學(xué)生思考
15、 (1)由于宇航服內(nèi)部的氣體必須是大氣壓,而外界是真空,壓強(qiáng)幾乎為零。所以每平方米上的氣體壓強(qiáng)就是大氣壓強(qiáng)。 解: F=p0S=1.0×105Pa×1m2=1.0×105N (2)可采取的方法(引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用前面所講的兩種方法著手解決這一問題) ①根據(jù)查理定律,降低宇航服內(nèi)氣體的溫度,從而減少內(nèi)部氣體的壓強(qiáng),使宇航員回密閉艙。 ②排出一些宇航服內(nèi)的氣體,從而減少內(nèi)部氣體的壓強(qiáng),使宇航員回密閉艙。(但此舉很危險) 應(yīng)用3 高壓鍋有很好的密封性,基本上不漏氣。鍋蓋中間有一個排氣閥,上面套有類似砝碼的限壓閥,將排氣孔堵住。當(dāng)加熱高壓鍋,鍋內(nèi)氣體壓強(qiáng)增加到一定程度時,氣體就能把限壓閥頂起
16、來,部分蒸汽即從排氣孔排出鍋外。已知某高壓鍋的限壓閥質(zhì)量是0.1kg,排氣孔直徑為0.3cm,則鍋內(nèi)氣體的壓強(qiáng)最大可達(dá)多少?已知每增加3.5×103Pa,水的沸點(diǎn)相應(yīng)增加1℃,則這只高壓鍋內(nèi)能達(dá)到的最高溫度是多少?(g取10m/s2) 分析 什么時候氣體把限壓閥頂起來?只有當(dāng)內(nèi)部氣體的壓力和外部氣體的壓力之差剛好等于限壓閥的重力時,才把限壓閥頂起來。 解答 pS-p0S=mg p= p0+= p0+ =(1.013×105+)Pa ≈2.428×105 Pa 由于水的沸點(diǎn)每升高1℃,氣體壓強(qiáng)增加3.5×103Pa,,所以高壓鍋內(nèi)氣體溫度最多能達(dá)到的值為t: t=100℃+℃
17、 =140℃ 實(shí)驗(yàn)3 潛水艇是怎樣完成潛入水中和浮起來的工作的呢?我們先來做一個小實(shí)驗(yàn),請大家仔細(xì)觀察并解釋其中的原因。 在一個量筒內(nèi)放入大半筒水,里面放入一個倒置的小瓶,小瓶內(nèi)留有大約一半水,使其能剛好浮出水面;再用橡膠薄膜把量筒口密封,如圖所示。當(dāng)用力擠壓橡膠薄膜時,觀察所發(fā)生的現(xiàn)象,并加以解釋。 學(xué)生觀察現(xiàn)象并做出解釋 當(dāng)用力擠壓橡膠薄膜時,根據(jù)玻意耳定律,量筒內(nèi)氣體壓強(qiáng)增大,將水壓入小瓶內(nèi),小瓶內(nèi)排開氣體的體積減小,所受浮力減小,所以小瓶就下沉。撤去外力時,量筒內(nèi)氣體壓強(qiáng)恢復(fù),小瓶內(nèi)氣體被排出,浮力增加,小瓶又浮出水面。 潛水艇的工作原理與此次相仿,請同學(xué)們回去自己查找相關(guān)資料,大家互相交流一下。 4.課堂小結(jié): 通過本節(jié)課的學(xué)習(xí),我們復(fù)習(xí)了氣體的兩條實(shí)驗(yàn)定律,即玻意耳定律和查理定律,知道了獲得壓縮氣體的兩種方式:一定質(zhì)量的氣體在溫度一定時,減小氣體體積可增加氣體的壓強(qiáng),從而獲得壓縮氣體;一定質(zhì)量的氣體,在體積一定時,升高溫度,氣體的壓強(qiáng)增大,也可獲得壓縮氣體。并且,我們還通過對一些生活、科技中壓縮氣體的實(shí)例研究,學(xué)會了運(yùn)用氣體的實(shí)驗(yàn)定律解釋實(shí)際問題,并能進(jìn)行定量運(yùn)算。 5.課后作業(yè):
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