第四节 气体的压强跟体积的关系

教学设计示例

　　一．素质教育目标

　　（一）知识教学点

　　1．让学生知道在温度不变时，一定质量的气体，体积越小，压强越大；体积越大，压强越小．

　　2．使学生了解打气筒的构造和原理．

　　（二）能力训练点

　　1．让学生进一步在研究问题中了解控制无关变量的思想．

　　2．分析打气筒的工作过程，使学生提高分析．解决问题的能力和语言表达能力．

　　（三）德育渗透点

　　通过训练学生利用所学气体的压强跟体积关系的知识解释日常现象，并用之于实际生产生活，培养学生讲科学、爱科学、用科学的良好习惯．

　　二．重点．难点

　　1．重点：温度一定时，一定质量的气体的压强和体积的关系．

　　2．难点：打气筒的工作过程的叙述．

　　三．课时安排：1课时

　　四．教学步骤

　　前几节我们学习了大气压强，这节课我们主要研究一定质量的气体的压强与气体的体积之间有什么关系．（板书课题）

　　首先，我们一起做一些实验（以下实验教师选用）

　　实验一：1．目的研究一定质量的气体的压强与体积的关系；2．实验用品：一次性注射器；3．实验步骤：做课本Ｐ170页的实验：

　　教师讲解：这是一个注射器，活塞位于筒的中部，用手指堵住前端的小孔，这样筒内就封住了一部分空气，这部分空气跟外界隔绝．这些气体就是一定质量的气体．现在，我们向前推活塞，筒内的一定质量的气体的体积变小，手指有什么感觉？（请几位同学试试看）．这说明了筒内的定量气体的压强发生了怎样的变化？反映了一定质量的气体，在温度不变体积和压强有什么关系？

　　这个实验说明一定质量的气体，体积越小，压强越大．

　　向后拉活塞，手指有什么感觉？反映了一定质量的气体，体积和压强有什么关系？

　　实验说明一定质量的物体，体积越大，压强越小．

　　实验二：拿一根两端开口的玻璃管，一端插入装有水的容器内（边讲解边演示）．用手指堵住上口，管内封住了一些空气，而且这部分空气的质量是不变的．请一位同学用刻度尺测量这段空气柱的长．管内气体的压强等于大气压强．将管轻轻上提，开口仍在水面下，我们看到管内水面上升，说明管内气体的压强变小了．再用刻度尺测量空气柱的长度，显然气体的体积增大了．

　　实验三：①把膜较薄的气球稍吹大一点，扎紧口，问气球内部的压强有多大？（稍大于大气压强）

　　②把气球放入玻璃真空盘．用抽气筒将盘中空气逐渐抽出，观察到气球体积变大．

　　分析：抽气时，真空盘内气压降低，气球内部压强大于外界压强，气体体积要膨胀，气球体积胀大后，达到平衡状态时，球内压强稍大于外界压强．这说明了体积变大，压强变小．．

　　③打开真空盘抽气口，空气又回到真空盘内．观察气球体积大小的变化．

　　④请学生分析：而当真空盘中逐渐放入空气时，气球体积为什么又会减小?此实验表明了什么?

　　在生活中，也会遇到其它因素的变化引起了气体体积发生变化，从而导致气体压强变化．如＜演示实验＞一只被踩瘪的乒乓球，如果放到热水杯里放置一定时间，也可因为气体受热膨胀，体积增大或减小导致压强的变化．而我们今天要研究的只是与气体压强与体积之间的学系．所以在设计做第一个实验时，应使气体的质量和温度都保持一定．我们所得到的结论的条件应是在一定的质量和一定的温度下，气体的压强跟体积的关系．

　　所以，我们得到的结论应当表示为

　　一．实验表明在温度不变时，一定质量的气体，体积越小，压强越大；体积越大，压强越小．

　　这个关系，跟我们日常生活联系很密切．实际上，我们呼吸作用，就是利用了这个规律．

　　请学生深深吸一口气体会吸气原理，并填空：当我们吸气时，胸部（扩张、收缩），胸内肺泡跟着（扩张．收缩），于是肺的容积（增大、缩小），肺内空气压强（增大、减小），（大于、小于）体外的大气压强，大气压将新鲜空气压入肺中．

　　请学生呼气时体会呼气原理，并让学生仿照上面的分析叙述呼气原理：胸部收缩，肺的容积缩小，肺内空气压强增大，大于体外的大气压强，肺中一部分空气被压出体外．

　　这就是我们呼吸的物理依据．青少年积极参加体育锻炼，提高胸部肌肉的力量，有利于增大肺的收缩和舒张，对增大肺活量和改善呼吸大有好处．

　　（可以播放录象）吸气原理 呼气原理 模拟肋骨和膈的运动的实验

　　利用气体压强与体积的关系不仅可以解释呼吸现象，还可以去研究打气筒、空气压缩机，这些都是利用气体压强跟体积的关系制成的．

　　二．应用――打气筒．抽气机．空气压缩机．

　　让我们先研究一下最熟悉的打气筒的构造和工作情况吧．

　　1．请一学生上台演示：分别将气球套在注射器及打气筒嘴上，试推拉活塞打气至气球中，观察两者有何不同的结果？　

　　提问：为何打气筒能借着推拉活塞，将外界的空气不断地打入气球中？而注射器不行呢？

　　想一想此打气筒是如何设计的并画出其构造，与同组同学讨论此构造是否可行．　

　　2．拆开一个打气筒，观察并画出其构造，

　　在金属圆筒中有一个活塞，，活塞稍小于气筒内径，活塞上安装一个皮制的圆盘，俗称皮钱．它向下凹，它和金属筒之间有空隙．当活塞上方气体压强大于下方气体压强时，气体可以从筒壁与橡皮盘的缝隙中通过而流入下方；而当下方气体压强大于上方气体压强时，橡皮盘紧贴金属筒，气体不能流入橡皮盘上方．所以这部分装置相当于一个单向阀门．

　　分析它是如何运作的：使用打气筒时，要把它的出气管接到自行车的气门上．

　　展示气门的图片，并讲解“气门”的主体是一小段上端中空，下端实心的柱体，在下端的侧面开一个小孔与中空部分相联通．下面套上一段有弹性的细橡胶管就构成气门芯的总体．其实它就是一个单向阀门，当你给自行车胎打气时，气筒中的压缩空气由中空部分进入气门芯，把有弹性的橡胶管“顶”起，空气进入车胎；当不打气时，弹性橡胶管收紧，盖住侧面的小孔，使空气不能从车胎中回流．所以气门是一种单向阀门．

　　接好后，打气筒活塞和气门之间有一些气体．（请学生尝试叙述）活塞上提时，活塞下边的气体体积增大，压强减小，筒外的空气顺着橡皮盘周围的缝隙进入活塞下边；活塞下压时，活塞下的定量气体体积变小，压强增大，橡皮盘紧贴筒壁使气体不能漏出，内部气体具有较大的压强冲开轮胎的气门芯进入轮胎．这样往复运动，可以将大量的空气打进轮胎．

　　根据打气筒的原理和工作过程可知，打气筒中的关键部件是橡皮盘，它必须大小合适．且成凹形，必须安装在活塞下方．为保持皮钱柔软，需要用油浸泡皮钱．这为我们维修打气筒提供了线索．

　　请学生与自己画的互相比较，有合理的方案也可请学生展示，或课后交流．

　　课堂有时间教师可介绍手持两用气筒，培养学生灵活运用知识的能力．

　　布置课后探究活动题目：（1）展示另外一种袖珍型的打气筒，它没有推杆，必须靠手指不断地挤压与放松筒身，才能将空气打入气球中．请同学们课后想一想此打气筒又是如何设计的，并画出其构造．　

　　（2）市面上有一种打气筒，不论是推或拉筒身，都可将外界的空气打入气球中．想一想此打气筒是如何设计的，它又是如何运作的？

　　（3）分析市面上的汽枪，（包括学生们的玩具汽枪）的原理，同时分析为什么玩具汽枪对人易造成伤害．

　　（3）日常生活中，你还否见过应用类似打气筒原理的物品？如果有，是什么物品？其原理为何？

　　（4）我国东汉时期就出现了风箱，也是运用了本节的原理，课后查资料弄懂其工作原理．

　　（五）小结

　　今天，我们讲了和生活．生产关系很密切的气体的压强和体积的关系，是很有用的．课下，同学们多留心观察：在生活中，还有哪些跟这节知识有关的现象？只有肯于思考．研究，我们才能真正学好物理知识，提高解决实际问题的能力．

　　（六）板书设计

第四节气体的压强跟体积的关系

　　一．实验表明在温度不变时，一定质量的气体，体积越小，压强越大；体积越大，压强越小

　　二．应用实例：打气筒的构造和工作原理

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