《壓縮氣體的應(yīng)用》教學(xué)方案

　　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(shí)需理解氣體的兩條實(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(shí)，氣體的壓強(qiáng)會(huì)隨之發(fā)生變化。一定質(zhì)量的氣體，在溫度一定時(shí)，減小氣體的體積可以增加氣體的壓強(qiáng)；在體積一定時(shí)，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(dòng)手實(shí)驗(yàn)——“扁平塑料瓶實(shí)驗(yàn)”，明白一定質(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(duì)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(shí)，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(shí)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(dòng)手制作沉浮子，體會(huì)和解釋潛水艇的工作原理。

　　本節(jié)教學(xué)中，從對(duì)壓縮氣體的實(shí)際運(yùn)用，感悟科學(xué)、技術(shù)和社會(huì)發(fā)展之間的關(guān)系，體會(huì)從生活到物理，再?gòu)奈锢淼缴�活的物理思想方法�?/p>

　　二、教學(xué)目標(biāo)：

　　1、知識(shí)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(duì)“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(jià)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(huì)發(fā)展之間的關(guān)系。￥資%源~網(wǎng)

　�。�2）通過對(duì)生活實(shí)際中壓縮氣體的應(yīng)用實(shí)例的分析和討論，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，體會(huì)從生活到物理，再?gòu)奈锢淼缴�活的思想方法�?/p>

　　（3）通過實(shí)驗(yàn)和討論，體會(huì)分工合作在實(shí)驗(yàn)中的作用，增加合作意識(shí)。

　　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(shí)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(jì)思路：

　　本設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括三個(gè)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(duì)扁平塑料瓶的實(shí)驗(yàn)研究，得到一定質(zhì)量的氣體在溫度一定時(shí)，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(shí)，升高溫度，三是應(yīng)用所學(xué)的知識(shí)解釋實(shí)際生活中壓縮氣體的問題。

　　本設(shè)計(jì)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(jiǎn)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(shí)，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(shí)，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(jì)要突出的重點(diǎn)是：壓縮氣體的獲得以及壓縮氣體在實(shí)際生活中的應(yīng)用。方法是讓學(xué)生自己動(dòng)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(shí)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(shí)解釋實(shí)際的問題，再組織學(xué)生動(dòng)手做沉浮子實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步體會(huì)所學(xué)的知識(shí)，加深對(duì)知識(shí)的理解。

　　本設(shè)計(jì)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(duì)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。

　　本設(shè)計(jì)中通過學(xué)生動(dòng)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(shí)兩個(gè)角度著手，研究壓縮氣體，并運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)解釋壓縮氣體在實(shí)際中的運(yùn)用實(shí)例。通過學(xué)生動(dòng)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(shí)，并學(xué)會(huì)將所學(xué)的物理知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際生活中。

　　完成本設(shè)計(jì)的內(nèi)容需一課時(shí)。

　　六、教學(xué)流程

　　1、教學(xué)流程圖

　　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(huì)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?gòu)牟煌�的方向擠壓塑料瓶，觀察水流的情況。從實(shí)驗(yàn)中體會(huì)，一定質(zhì)量的氣體，當(dāng)溫度不變，減小氣體體積時(shí)，壓強(qiáng)增大，水流加快。

　　實(shí)驗(yàn)3 動(dòng)手制作沉浮子，體會(huì)壓縮氣體的應(yīng)用，學(xué)會(huì)運(yùn)用所學(xué)知識(shí)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(shí)解釋這一現(xiàn)象，體會(huì)壓縮氣體在實(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(huì)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(jì)可分為四個(gè)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(dòng)手操作并觀察“扁平塑料瓶”實(shí)驗(yàn)，體會(huì)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(shí)，減小氣體體積可增加氣體的壓強(qiáng)。再?gòu)?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，在體積一定時(shí)，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(shí)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(cè)中的原因。

　　實(shí)驗(yàn)1 展現(xiàn)一個(gè)充滿空氣的氣球，請(qǐng)學(xué)生用力擠壓，體會(huì)體積不斷減小時(shí)，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(shí)，氣體的壓強(qiáng)會(huì)隨之發(fā)生變化。我們把儲(chǔ)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、壓縮氣體：儲(chǔ)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(qǐng)大家根據(jù)學(xué)過的知識(shí)，提出獲得壓縮氣體的方法。

　　2、壓縮氣體的獲得

　�。ㄒ唬┩ㄟ^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(duì)稱地刺幾個(gè)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(huì)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(huì)流出；從窄的一側(cè)擠壓瓶子，水不會(huì)流出。

　　討論并分析實(shí)驗(yàn)中包含的物理原理

　�。�1）蓋緊瓶蓋，流走部分水，氣體體積增加，根據(jù)玻意耳定律，瓶?jī)?nèi)氣體的壓強(qiáng)減小，比外界大氣壓小，故水不會(huì)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?jī)?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?jī)?nèi)氣體的壓強(qiáng)增大，大于大氣壓，故水會(huì)流出。而從窄的一側(cè)擠壓瓶子，將會(huì)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(huì)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(shí)，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(shí)，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(shí)，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(shí)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(qǐng)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)向右拉動(dòng)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(dòng)活塞，通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，門就被打開。

　　關(guān)門：售票員或司機(jī)向左拉動(dòng)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(dòng)活塞，通過傳動(dòng)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(hào)”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(mèng)想。但在返回飛船時(shí)卻遇到了意想不到的困難，因?yàn)樘�空幾乎為真空，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(jì)宇航員在太空行走時(shí)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

　�。�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×12=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。

　�、谂懦鲆恍┯詈椒�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(xiǎn)）

　　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(gè)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(shí)，氣體就能把限壓閥頂起來，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0.1g，排氣孔直徑為0.3c，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10/s2）

　　分析 什么時(shí)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(shí)，才把限壓閥頂起來。

　　解答 pS-p0S=g

　　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℃+ ℃

　　=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(gè)小實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)大家仔細(xì)觀察并解釋其中的原因。

　　在一個(gè)量筒內(nèi)放入大半筒水，里面放入一個(gè)倒置的小瓶，小瓶?jī)?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(shí)，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(shí)，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?jī)?nèi)，小瓶?jī)?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(shí)，量筒內(nèi)氣體壓強(qiáng)恢復(fù)，小瓶?jī)?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(qǐng)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(shí)，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(shí)，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(duì)一些生活、科技中壓縮氣體的實(shí)例研究，學(xué)會(huì)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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