张晔
陕西省榆林市第三中学
随着新课标的不断改革，要求我们终身学习做学习型的教师，不断更新教育理念，不断充实自己并超越自我，因此要求教师针对每节课程都能深入研究出一套适合学生的教学设计，来提高整节课的教学效果。下面以“理想气体状态方程”为例研究。
一、教学目标
1．在物理知识方面的要求：
（1）初步理解“理想气体”的概念。
（2）掌握运用玻意耳定律和查理定律推导理想气体状态方程的过程，熟记理想气体状态方程的数学表达式，并能正确运用理想气体状态方程解答有关简单问题。
2．通过推导理想气体状态方程的过程，培养学生严密的逻辑思维能力。
二、重点、难点分析
1．理想气体的状态方程是本节课的重点，因为它不仅是本节课的核心内容，还是中学阶段解答气体问题所遵循的最重要的规律之一。
2．对“理想气体”这一概念的理解是本节课的一个难点，因为这一概念对中学生来讲十分抽象，而且在本节只能从宏观现象对“理想气体”给出初步概念定义，只有到后两节从微观的气体分子动理论方面才能对“理想气体”给予进一步的论述。另外在推导气体状态方程的过程中用状态参量来表示气体状态的变化也很抽象，学生理解上也有一定难度。
三、主要教学过程
（一）引入新课
前面我们学习的玻意耳定律是一定质量的气体在温度不变时，压强与体积变化所遵循的规律，而查理定律是一定质量的气体在体积不变时，压强与温度变化时所遵循的规律，即这两个定律都是一定质量的气体的体积、压强、温度三个状态参量中都有一个参量不变，而另外两个参量变化所遵循的规律，若三个状态参量都发生变化时，应遵循什么样的规律呢？这就是我们今天这节课要学习的主要问题。
（二）教学过程设计
1．关于“理想气体”概念的教学
设问：
（1）玻意耳定律和查理定律是如何得出的？即它们是物理理论推导出来的还是由实验总结归纳得出来的？答案是：由实验总结归纳得出的。
（2）这两个定律是在什么条件下通过实验得到的？老师引导学生知道是在温度不太低（与常温比较）和压强不太大（与大气压强相比）的条件得出的。
老师讲解：在初中我们就学过使常温常压下呈气态的物质（如氧气、氢气等）液化的方法是降低温度和增大压强。这就是说，当温度足够低或压强足够大时，任何气体都被液化了，当然也不遵循反映气体状态变化的玻意耳定律和查理定律了。而且实验事实也证明：在较低温度或较大压强下，气体即使未被液化，它们的实验数据也与玻意耳定律或查理定律计算出的数据有较大的误差。因此，实际气体只有在一定温度和一定压强范围内才能近似地遵循玻意耳定律和查理定律。而且不同的实际气体适用的温度范围和压强范围也是各不相同的。为了研究方便，我们假设这样一种气体，它在任何温度和任何压强下都能严格地遵循玻意耳定律和查理定律。我们把这样的气体叫做“理想气体”。（板书“理想气体”概念意义。）
2．推导理想气体状态方程
前面已经学过，对于一定质量的理想气体的状态可用三个状态参量p、V、T来描述，且知道这三个状态参量中只有一个变而另外两个参量保持不变的情况是不会发生的。换句话说：若其中任意两个参量确定之后，第三个参量一定有唯一确定的值。它们共同表征一定质量理想气体的唯一确定的一个状态。根据这一思想，我们假定一定质量的理想气体在开始状态时各状态参量为（p1，V1，T1），经过某变化过程，到末状态时各状态参量变为（p2，V2，T2），这中间的变化过程可以是各种各样的，现假设有两种过程：
第一种：从（p1，V1，T1）先等温并使其体积变为V2，压强随之变为pc，此中间状态为（pc，V2，T1）再等容并使其温度变为T2，则其压强一定变为p2，则末状态（p2，V2，T2）。
第二种：从（p1；V1，T1）先等容并使其温度变为T2，则压强随之变为p′c，此中间状态为（p′c，V1，T2），再等温并使其体积变为V2，则压强也一定变为p2，也到末状态（p2，V2，T2）。
将全班同学分为两大组，根据玻意耳定律和查理定律，分别按两种过程，自己推导理想气体状态过程。（即要求找出p1、V1、T1与p2、V2、T2间的等量关系。）
推导过程（学生交流中生成）
从A→B为等温变化：由玻意耳定律pAVA=pBVB
从B→C为等容变化：由查理定律
又TA=TB VB=VC
解得：
它说明：一定质量的理想气体的压强、体积的乘积与热力学温度的比值是一个常数。
3.理想气体的状态方程
（1）内容：一定质量的某种理想气体在从一个状态变化到另一个状态时，尽管p、V、T都可能改变，但是压强跟体积的乘积与热力学温度的比值保持不变。
（2）公式：
（3）适用条件:一定质量的某种理想气体。
4.案例分析：例题:?一水银气压计中混进了空气，因而在27℃，外界大气压为758mmHg时，这个水银气压计的读数为738mmHg，此时管中水银面距管顶80mm，当温度降至-3℃时，这个气压计的读数为743mmHg，求此时的实际大气压值为多少毫米汞柱？
5.应用理想气体状态方程解题的一般步骤：
.明确研究对象，即一定质量的气体。
.确定气体在初、末状态的参量P1,V1,T1,及P2,V2,T2；
.由理想气体状态方程求解；
6.理想气体状态方程的特例
1）当T1=T2时，P1V1=P2V2，（玻意耳定律）
2）当V1=V2时，
（查理定律）
3）当P1=P2时，
（盖——吕萨克定律）
7.课堂小结：
一、理想气体及其特点
1.忽略了分子的体积及分子间作用力，即没有分子势能 ；
2、一定质量的理想气体的内能仅由温度决定。
3、是一种理想模型。
二、理想气体的状态方程
1、公式：
2、适用条件:一定质量的某种理想气体。
三、应用理想气体状态方程解题的一般步骤。
结语：通过上述案例让学生学会建立理想模型的方法，并学会利用图像形象直观地表示气体的状态及其变化过程，在掌握图像特点的基础上能利用图像解决实际问题，从而领悟到图像解决问题的重要性；其次理想气体状态方程是在气体实验定律的基础上推理得来的，通过理论推导，学生的科学思维有所提升，并学会了运用数学方法解决物理问题，同时在思想上给学生渗透了严密性的逻辑推理方法。