高中物理教案——气体的状态和状态参量
一、教学目标
（1）知道气体的温度、体积和压强是描述气体状态的状态参量；
（2）理解气体的温度、体积和压强的物理意义；
（3）知道气体的压强是大量气体分子频繁碰撞器壁而产生的；
（4）会用水银压强计测量密闭气体的压强；
（5）会计算气体的压强。
二、教学重点与难点
1．气体的压强是重点，因为它是以后进一步学习气体实验定律和理想气体状态方程的基础。所以要让学生理解压强概念的物理意义，知道压强的单位，会计算气体的压强，会用水银压强计测定气体的压强。
2．正确确定密闭气体的压强是难点，特别是U形管中气体的压强。受重力—压力—压强这样的推理逻辑的影响，学生在理解气体压强产生时会感到困惑。
三、教具
1．演示气体压强的大小
水银气压计（U形管的底部用乳胶管连接，B管为可活动的）。
2．气体压强的模拟实验
气体分子运动模拟实验器。
四、主要教学过程
（一）引入新课
在研究机械运动时，物体的位置、速度确定了，物体的运动状态就确定了。当研究对象转换为气体时，描述气体的状态，显然不能再用位置、速度这样的物理量了。那么应该用什么物理量来描述气体的状态呢？
举例：
凹陷的乒乓球被热水一浇，恢复原状；
充好气的气球，放在暖气片上会爆裂；
自行车内胎在夏天时容易爆胎；
气体被压缩；
压缩气体突然膨胀；
通过学生举出的众多实例，分析得出：对于一定质量的某种气体，描述其状态的物理量有温度、体积和压强。
（二）教学过程设计
1．温度
（1）对温度物理意义的认识
宏观：温度表示物体的冷热程度。
微观：温度标志着物体内部分子无规则运动的剧烈程度；温度是物体分子平均动能的标志。
（2）温度与温标
温标即温度的数值表示法。
摄氏温标——摄氏温度t
热力学温标——热力学温度T
2．气体的体积
（1）气体体积是指气体分子充满的空间，即容器的容积。
（2）这个容积不是气体分子本身的体积之和，气体分子之间是有空隙的。
（3）气体的体积用字母V表示。
（4）国际单位制单位m3、dm3、cm3
1L=10-3m3=1dm3
3．气体的压强
（1）用水银压强计测容器中气体的压强请同学们讨论一下：若实验显示的是图甲所示的情况，那么容器中的气体压强比外界大气压是大还是小？写出数学表达式。若实验显示的是图乙所示的情况，那么容器中的气体压强比外界大气压是大还是小？写出数学表达式。
这里用p0表示大气压强，p表示容器中气体的压强，h表示两个水银面的高度差，ph表示高度为h的水银柱产生的压强，引导学生写出数学表达式：
图甲 p=p0+ph
图乙 p=p0-ph
（2）气体的压强是怎样产生的？
举例1 用一小把针刺手心，随着针刺频率的增加，手心的感觉会有什么变化？
举例2 气体分子运动模拟实验器，定性模拟大量气体分子频繁地碰撞器壁产生持续的均匀压力，形成对器壁的压强。
举例3 大量密集的雨点接连不断地打在雨伞上，对伞面产生一个持续的压力。
在对上述举例讨论、观察后，引导学生归纳出气体压强的产生原因：
大量气体分子对器壁的频繁碰撞，形成了对器壁的压强。
①分子的密度（单位体积内的分子数）——分子密度越大，在单位时间内器壁的单位面积上受到的分子撞击次数就越多，产生的压强也就越大。
而气体的分子密度由气体的摩尔数和气体的体积所决定。
②分子的平均速率——分子运动越剧烈，平均速率越大，那么在单位时间内器壁单位面积上受到分子撞击的次数越多，而且每次撞击的作用也越大，气体的压强也就越大。
而气体分子的平均速率是由气体的温度反映的。
结论：对于一定质量的气体，体积和温度是决定气体压强的因素。
（4）大气压强是怎样产生的？
实验和理论证明：
①大气层中的气体，其单位体积内的分子数是随高度而递减的；
②大气层中不同高度的气体，分子密度不同和温度不同，产生的大气压强也就不同；
③分子的频繁碰撞——大气压强产生的原因。
举例 一只空杯子，在杯口轻轻地盖上一张小纸片，说明你将会看到的现象并说明其原因。
4．气体的状态与状态的变化
（1）对于一定质量的气体，如果温度、体积和压强都不变，就说气体处于一定的状态中。
（2）如果三个量都变了，或其中两个量变了，就说气体的状态变了。
（3）三个量中只有一个量改变而其他两个量不改变的情况不会发生。
5．研究方法
（1）通过实验；
（2）先研究一定质量的气体温度保持不变时，压强和体积的关系；体积保持不变时压强与温度的关系；
（3）在上述研究的基础上，归纳出三个量都发生变化时遵循的规律。
五、课堂小结
1．气体的温度、体积和压强是描述气体状态的状态参量；
2．气体的压强是大量气体分子频繁地碰撞器壁而产生的；
3．一定质量的气体的压强是由气体的体积和温度决定的；
4．用实验的方法和归纳法研究三个状态参量变化时的互相关联。
六、说明
1．教材中提到“对一定质量的气体来说，如果温度、体积和压强这三个量都不改变，我们就说气体处于一定的状态中”。这个“状态”指的是热动平衡态。当一定质量的气体处在外界条件不变的情况下，表征它的宏观状态的物理量，如温度、体积、压强等，保持不变，可被测定，气体就处于热动平衡态。
关键词: 状态 物理 高中 气体 分子 温度 体积 &mdash 产生
