【教学目标】
一、知识目标
1.掌握理想气体状态方程的内容和表达式，能够由气体实验定律推出理想气体的状态方程。
2.知道什么是理想气体，知道气体实验定律的适用条件。
3.能用理想气体的状态方程解决有关的问题。
二、能力目标
通过由气体的实验定律推出理想气体的状态方程培养学生的推理能力。
三、情感目标
通过理想气体的教学，培养学生的抽象思维能力。
【教学建议】
一、教材分析
在物理研究中，有一种重要的研究方法——为了减少问题的复杂性，运用抽象的思维方式，从繁杂的实际问题中抽象出科学合理的简化模型，研究此模型而得出规律或结论，再对规律或结论进行修正，使之复归到实际原型中。解决实际问题。理想气体就是从实际气体中抽象出来的理想化模型，教师在教学中注意培养学生这种抽象模型的能力。
二、教法建议
本节主要讲解由气体的实验定律推导气体状态方程，教材对理想气体的定义只是简单的定义为：严格的遵守pVT=C（恒量）这一关系的气体叫做理想气体。教材在《气体分子动理论》时提到了理想气体的微观模型。基础较好的学生可能会提出：“理想气体和实际气体的差别是什么？”，对于这部分学生，教师可以简单地讲一讲理想气体模型的主要内容：每一个分子都可以看作是弹性小球，气体分子本身的大小不计，除碰撞的瞬间外，气体分子之间没有相互作用。
在讲解例题时，教师需要注意对初末状态量的确定，过程的分析。由于气态方程是热学部分的重点内容，在这部分的教学中，要适当安排一些练习课，加强学生解题能力的训练，备课中要认真仔细的挑选习题，设计好引导学生解题的思路。注意在题目的选择上，不能阶梯跨度太大。另外：加强对图像的应用，在讲述气体的实验定律时，已经介绍了p-T图、p-V图以及V-T图，借助图线，可以帮助学生加对“始态”、“中间态”和“末态”以及过程的理解，有助于学生以后相关知识的学习
【教学设计示例】
一、课程引入
通过复习上一节的三个实验定律，进一步推导理想气体状态方程。
二、新授课
1.理想气体状态方程。
设一定质量的某种气体，由状态1（p1、V1、T1）经等温到状态3（p3、V3、T3），再经等容到状态2（p2、V2、T2），由学生推证理想气体的状态方程，教师巡回检查并指导，然后让推证快的同学上台板演，教师最后再分析一下。
由状态1→状态3符合玻意耳定律：
∴T3=T1，p3V3=p1V1……………①
由状态3→状态2符合查理定律：
∴V2=V3，p2T2=p3T3………………②
①×②并消去状态3的各参量得：
p2V2T2=p1V1T1即pVT=常量
由此可见，一定质量的气体状态发生变化时，它的压强p和体积V的乘积与热力学温度的比保持不变，这个规律叫做一定质量的理想气体状态方程。
2.理想气体。
严格遵守气体实验定律的气体，叫做理想气体。
教师强调：理想气体是一种理想化的模型，实际并不存在，实际气体在压强不太大、温度不太低的情况下，都可看成理想气体。
三、例题讲解
参考备课资料中的典型例题
四、解决课后练习，布置作业
【教学设计方案】
一、教学目标
1.知识目标
（1）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。
（3）熟记盖？吕萨克定律及数学表达式，并能正确用它来解答气体等压变化的有关问题。
2.能力目标
通过推导理想气体状态方程及由理想气体状态方程推导盖？吕萨克定律的过程，培养学生严密的逻辑思维能力。
3.情感目标
通过用实验验证盖？吕萨克定律的教学过程，使学生学会用实验来验证成正比关系的物理定律的一种方法，并对学生进行“实践是检验真理唯一的标准”的教育。
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、教具
1.投影幻灯机、书写用投影片。
2.气体定律实验器、烧杯、温度计等。
四、主要教学过程
（一）引入新课
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。
出示投影片（1）：
p(×1.013×105Pa)pV值（×1.013×105PaL）H2N2O2空气
11.0001.0001.0001.000
1001.06900.99410.92650.9730
2001.13801.04830.91401.0100
5001.35651.39001.15601.3400
10001.72002.06851.73551.9920
说明讲解：投影片（1）所示是在温度为0℃，压强为1.013×105Pa的条件下取1L几种常见实际气体保持温度不变时，在不同压强下用实验测出的PV乘积值。从表中可看出在压强为1.013×105Pa至1.013×107Pa之间时，实验结果与玻意耳定律计算值近似相等，当压强为1.013×108Pa时，玻意耳定律就完全不适用了。
这说明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），如投影片所示。
出示投影片（2）：
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。）
基本方法是：解方程p1V1=PcV2
pcp2=T1T2或p1p′c=T1T2p′cV1=p2V2消去中间状态参量或均可得到：p1V1T1=p2V2T2
这就是理想气体状态方程。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.推导并验证盖？吕萨克定律。
设问：（1）若上述理想气体状态方程中，p1=p2，方程形式变化成怎样的形式？
答案：V1T1=V2T2或V1V2=T1T2
（2）p1=p2本身说明气体状态变化有什么特点？
答案：说明等效地看作气体做等压变化。（即压强保持不变的变化）
由此可得出结论：当压强不变时，一定质量的理想气体的体积与热力学温度成正比。
这个结论最初是法国科学家盖？吕萨克在研究气体膨胀的实验中得到的，也叫盖？吕萨克定律。它也属于实验定律。当今可以设计多种实验方法来验证这一结论。今天我们利用在验证玻意耳定律中用过的气体定律实验器来验证这一定律。
演示实验：实验装置如图所示，此实验保持压强不变，只是利用改变烧杯中的水温来确定三个温度状态t1、t2、t3，这可从温度计上读出，再分别换算成热力学温度T1、T2、T3，再利用气体实验器上的刻度值作为达热平衡时，被封闭气体的体积值，分别为V1、V2、V3，填入下表：
t1t2t3
T1T2T3
V1V2V3
V1T1V2T2V3T3
然后让学生用计算器迅速算出V1T1、V2T2、V3T3，只要读数精确，则这几个值会近似相等，从而证明了盖？吕萨克定律。
4.课堂练习。
例题：一水银气压计中混进了空气，因而在27℃，外界大气压为758毫米汞柱时，这个水银气压计的读数为738毫米汞柱，此时管中水银面距管顶80毫米，当温度降至－3℃时，这个气压计的读数为743毫米汞柱，求此时的实际大气压值为多少毫米汞柱？
教师引导学生按以下步骤解答此题：
（1）该题研究对象是什么？
答案：混入水银气压计中的空气。
（2）画出该题两个状态的示意图：
（3）分别写出两个状态的状态参量：
p1=758-738=20mmHgV1=80Smm3
（S是管的横截面积）。T1=273+27=300K
p2=p-743mmHg
V2=(738+80)S-743S=75Smm3
T2=273+(-3)=270K
（4）将数据代入理想气体状态方程：p1V1T1=p2V2T2
得20×80S300=(p-743)×75S270
解得p=762.2mmHg
（三）课堂小结。
1.在任何温度和任何压强下都能严格遵循气体实验定律的气体叫理想气体。
2.理想气体状态方程为：p1V1T1=p2V2T2
3.盖？吕萨克定律是指：一定质量的气体在压强不变的条件下，它的体积与热力学温度成正比。
五、说明
1.“理想气体”如同力学中的“质点”、“弹簧振子”一样，是一种理想的物理模型，是一种重要的物理研究方法。对“理想气体”研究得出的规律在很大温度范围和压强范围内都能适用于实际气体，因此它是有很大实际意义的。
2.本节课设计的验证盖？吕萨克定律的实验用的是J2261型气体定律实验器；实验中确定的三个温度状态应相对较稳定（即变化不能太快）以便于被研究气体与烧杯中的水能达稳定的热平衡状态，使读数较为准确。建议选当时的室温为t1，冰水混合物的温度，即0℃或0℃附近的温度为t2，保持沸腾状态的温度，即100℃或接近100℃为t3。这需要教师在课前作充分的准备，才能保证在课堂得出较理想的结论。
【典型例题】
关于等压、等容、等温方程的综合运用
例：一个质量可不计的活塞将一定量的理想气体封闭在上端开口的直立圆筒形气缸内，活塞上堆放铁砂，如图。
最初活塞搁置在气缸内壁的固定卡环上，气柱高度为H0，压强等于大气压强P0，现对气体缓慢加热，当气体温度升高了ΔT=60K时，活塞（及铁砂）开始离开卡环而上升，继续加热直到气柱高度为H1=1.5H0。此后，维持温度不变的条件下逐渐取走铁砂，直至铁砂全部取走时，气柱高度变为H2=1.8H0，求此时温度。（不计摩擦）
解析：活塞离开前，气体做等容变化，则
P0/T1=P2/T2①
活塞离开卡口后，气体做等压变化，则：
H0S/T2=1.5H0S/T3②
取走铁砂过程，气体作等温变化，则：
P2×1.5H0S=P0×1.8H0③
又T2=T1=600K④
由①②③④，得：T2=540K
【习题精选】
1.封闭在容器中的气体，当温度升高时，下面哪个说法是正确的（容器的膨胀忽略不计）
A.密度和压强均增大B.密度增大，压强不变
C.密度不变，压强增大D.密度和压强均不变
2.一定质量的某种气体的体积为20L，压强为1.0×105Pa，当气体发生等温变化，体积减小到16L时，压强为多大？
3.如图所示，竖直玻璃管里有一段4cm长的水银柱，水银柱的下面封闭着长60cm的空气柱，玻璃管的截面积是0.1cm2，在温度不变时，如果再向管里装入27.2g的水银，待平衡时，封闭在水银柱下面的空气柱有多长？已知大气压p0=1.0×105Pa，水银的密度ρ=13.6×103kg/m3。
4.抽气机贮气筒的容积为V，抽气机活塞上下往复一次，抽出气体的体积为V/2，设抽气过程中温度不变，贮气筒内原来气体压强为P0，则对容器抽气三次后，贮气筒内气体压强为P0
5.电灯泡内充有氦、氢混合气体，如果要使灯泡内的混合气体在500℃时的压强不超过1atm，则在20℃的室温下充气，电灯内气体压强至多只能充到多少个大气压？
6.气泡从30m深的水底上升到水面，假设水底温度为4℃，水面温度是27℃，则气泡升到水面的体积约是水底时的倍。
7.已知高山上某处的气压为0.4atm，气温为－30℃，则该处每立方厘米大气中的分子数为。
答案：
1.C；2.1.25×105Pa3.47.7cm4.8/275.0.38atm6.4.37.1.2×1019
