2019-2020年高中物理 《饱和蒸汽 空气的湿度》教案 粤教版选修3-3

2019-2020年高中物理饱和蒸汽空气的湿度教案粤教版选修3-3（一）教学目的1. 理解什么是液体和蒸汽之间的动态平衡.2. 知道什么是饱和汽.3. 了解饱和汽压的概念.知道温度不变时饱和汽压不随体积变化.4了解空气湿度的概念，知道绝对湿度和相对湿度（二）教具水银,水银槽,长玻璃管,乙醚,弯曲的滴管,装有水银的深容器.（三）教学过程:引入新课装在敞口容器里的液体,蒸发出来的汽分子能够分散到周围空间里去,所以过一段时间液体会全部蒸发完盛在密闭容器里的液体,即使过很长时间,也不会蒸发完,这是什么原因呢？要回答这个问题就要先知道什么是饱和汽和什么是未饱和汽.进行新课【板书】一、饱和汽和未饱和汽图1启发分析:同学们已经知道,蒸发是液体分子飞出液面成为汽分子的过程,飞出液面的分子在液面上方做无规则运动时,会有一部分重新撞回液体内,而被撞回分子的多少,是跟液面上的汽的密度有关的.同样,在容器中的液面上同时进行着两种相反的过程：一方面分子从液面飞出来,另一方面液面上的汽分子又撞到液面上,会回到液体中去,如图1所示.在密闭的容器中,随着液体的不断蒸发,液面上汽的密度不断增大,回到液体中分子数也逐渐增多最后,当汽分子的密度增大到一定程度时,就会达到这样的状态：在单位时间内回到液体中的分子数等于从波面飞出去的分子数这时汽的密度不再增大,液体不再减少,液体和汽之间达到了平衡状态,这种平衡叫做动态平衡【板书】跟液体处于动态平衡的汽叫做饱和汽，没有达到饱和状态的汽叫做未饱和汽.1. 在一定温度下，饱和汽的密度是一定的，未饱和汽的密度小于饱和汽的密度.2. 饱和汽的密度随温度的升高而增大.饱和汽的密度要随温度改变而改变.由于温度升高,液体分子平均动能增大,单位时间里从液体飞出的分子数增多,原来的动态平衡要被破坏,液体就要继续蒸发,汽的密度继续增大.直到达到新的动态平衡为止.【板书】二、饱和汽压演示】用如图2所示的实验装置可以测量饱和汽的压强.把两根装满水银的细长玻璃管倒立在水银槽中.a管做气压计用弯曲的滴管向b管中注入一些乙醚，乙醚的密度比水银图2小，便浮到水银面上，并在水银面上方的真空中蒸发，同时b管中的水银面开始下降当乙醚的密度达到饱和时，水银面上还剩一点乙醚,b管中的水银面就稳定在一定的高度不再下降，a、b两管中水银面的高度差h就表示乙醚饱和汽压的大小.【板书】饱和汽所具有的压强叫做这种液体的饱和汽压.启发思考:饱和汽压和哪些因素有关?板书】1.饱和汽压和液体的种类有关实验表明，在相同的温度下，不同液体的饱和汽压一般是不同的.挥发性大的液体，饱和汽压大.例如20时，乙醚的饱和汽压为，水为.水银的饱和汽压很小，20时仅为，所以水银气压计水银柱上方的空间可以认为是真空.板书】2饱和汽压和温度有关【演示】用热毛巾包住有乙醚的玻璃管，水银柱下降.实验表明，饱和汽压随温度的升高而增大.这是因为温度升高时，液体里能量较大的分子增多，单位时间内从液面飞出的分子也增多，致使饱和汽的密度增大，同时汽分子热运动的平均动能也增大，这也导致饱和汽压增大.【板书】3.饱和汽压跟体积无关【演示】饱和汽压跟体积无关，实验装置如图3所示.图3实验还表明，在温度不变的情况下，饱和汽的压强不随体积而变化其原因是，当体积增大时，容器中汽的密度减小，原来的饱和汽变成了未饱和汽，于是液体继续蒸发，直到未饱和汽成为饱和汽为止由于温度没有改变，饱和汽的密度跟原来的一样，汽分子热运动的平均动能也跟原来一样，所以压强不改变体积减小时，容器中汽的密度增大，回到液体中的分子数多于从液面飞出的分子数，于是一部分汽变成液体，直到汽的密度减小到等于该温度下饱和汽的密度为止由于温度跟原来相同，饱和汽密度不变，汽分子热运动的平均速率也跟原来相同，所以压强也不改变.板书】三、空气的湿度所谓空气的湿度，就是空气的潮湿程度.通常空气的湿度又有绝对湿度和相对湿度之分.板书】1.绝对湿度空气的湿度可以用空气中所含水蒸气的密度，即单位体积的空气中所含水蒸气的质量来表示.由于直接测量空气中水蒸气的密度比较困难，而水蒸气的压强随水蒸气的密度的增大而增大，所以通常用空气中水蒸气的压强来表示空气的湿度，这就是空气的绝对湿度.板书】空气中水蒸气的压强叫做空气的绝对湿度.板书】2.相对湿度实际上，水蒸发的快慢、动物感觉到的干燥或湿润，不是完全由空气的绝对湿度的大小决定的，而是跟空气中的水蒸气离饱和状态的远近有关系.为了表示空气中水蒸气离饱和状态的远近，物理学中引入了相对湿度的概念.板书】某温度时空气的绝对湿度跟同一温度下水的饱和汽压的百分比叫做这时空气的相对湿度.相对湿度用数学式可表示为【板书】上式中B表示空气的相对湿度，P表示空气的绝对湿度，表示同一温度下水的饱和汽压.空气的绝对湿度不变时，温度降低，空气的相对湿度就增大.因为水的饱和汽压随温度的降低而减小.在住人的房间里，相对湿度为60%70%比较适宜.板书】3、露点空气的绝对湿度不变，当气温降低时，空气中未饱和的水蒸气将逐渐接近饱和.当气温降低到某一温度时，水蒸气达到饱和状态，这时水蒸气将凝结成水板书】使空气里的水蒸气刚好达到饱和时的温度叫做露点露点温度时水的饱和汽压就是空气的绝对湿度，查得当时气温下的水的饱和汽压，就可求得当时的空气的相对湿度.因此根据露点和气温的差值，可以大致判断出空气的相对湿度.【板书】露点的测定露点可以用图13-22所示的装置来测定.光亮的不锈钢杯里装入半杯水,用泡沫塑料杯盖盖严杯盖上分别插入温度计A（温度计的下端不与水接触）和两根弯曲的玻璃管B、C.管C的一端插在水中,另一端接打气球.管B是出气用的.逐渐加入少量的碎冰使水温慢慢下降,并用打气球向杯里打气,水迅速蒸发,杯子和周围图13-22空气的温度降低.当降低到某一温度时,杯子周围空气中的水蒸气达到饱和,会在光亮的杯壁上出现一层露珠,这时温度计指示的温度就是露点.板书】4、湿度计空气的湿度可以用湿度计来测量.实验室、家庭常用的湿度计是干湿泡湿度计,它是由两只完全相同的温度计构成的,其中一只温度计感温泡裸露在空气中用于测气温,另一只温度计的感温泡上包着棉纱,棉纱的下端浸在水中.由于水的蒸发湿泡温度计的温度总是低于气温,根据两只温度计的读数,从表或曲线上很快就可以得出空气的相对湿度.巩固练习用露点计测得露点为17C，求空气的绝对湿度？若当时的气温为25C，那么空气的相对湿度是多少？由课本101页的表中可查得17C时水的饱和汽压为1.937XPa,表明空气中水蒸气的压强为，即空气的绝对湿度为p=1.937XPa.又从该表中查得25C时水的饱和汽压为3.167XPa，贝V：B=X100%=X100%=61%,即空气的相对湿度是61%.引导学生小结:在有液体存在时,只要液体和汽的温度不变,无论饱和汽的体积增加还是减小,饱和汽的压强并不改变.即某种液体的饱和汽压只和温度有关,和它的体积无关.教师总结:1.饱和汽不遵守气体的实验定律.饱和汽的压强跟体积没有关系,饱和汽的压强与温度的关系也不是线性的.可见饱和汽不遵守气体的实验定律,也就是说,理想气体定律对饱和汽完全不适用.2. 当饱和汽体积变化时,汽的质量是要变化的.3. 饱和汽压的大小不因有其它气体存在而有所改变.4. 未饱和汽近似地遵守理想气体定律巩固练习解释下面的现象:密闭容器中装有少量乙醚,当容器的温度升高时,液态乙醚逐渐减少;容器升高到一定温度时,液态乙醚消失;容器冷却时,容器中又重新出现液态乙醚.作业1. 复习本节课文.2. 试回答下列问题:(1) 什么叫饱和汽?(2) 什么叫未饱和汽?(3) 饱和汽压跟温度有什么关系?跟体积有什么关系?(四) 说明1.饱和汽的知识是理解空气湿度和露点等知识的基础.在引导学生理解饱和汽的概念时,关键在于使学生正确理解动态平衡的含义.要注意纠正那种认为“汽和液达到动态平衡时,液体就不再蒸发了,所以液体才不再减少,液面上方汽的密度液不再增加”的错误认识.2.关于饱和汽压及影响饱和汽压大小的因素,最好由实验得出，增强学生的感性认识.(五) 参考资料过饱和汽在通常的情况下,当温度降低到使未饱和汽变为饱和汽时蒸气就要凝结为液体.这是因为一般蒸汽中都含有尘埃和杂质,成为蒸气凝结的凝结核.对于纯净的蒸气,即使温度降低到使它超过饱和的程度.蒸气液不会凝结为液体,这种超过饱和汽密度而仍不液化的蒸气,叫做过饱和汽.过饱和汽液是不稳定,如果其中有凝结核出现,就会发生凝结,使蒸气回到饱和状态.在原子核物理研究中观测微观粒子径迹的仪器“威尔逊云室”就利用了过饱和汽.2019-2020年高中物理验证玻意耳定律教案沪科版选修3-3一、教学目标1通过实验证明：一定质量的气体，在温度不变的情况下，压强和体积成反比或压强和体积的乘积为一常量2通过实验了解气体状态参量的测量方法，学习计算封闭容器中气体的压强3培养学生的动手能力和良好的实验习惯二、重点、难点分析1本实验为验证性的学生实验，要求学生必须明确验证什么、依据是什么、使用什么设备、实验怎么做所以实验原理、实验器材、实验步骤是本实验的重点到活塞和固定在它上面的框架的压力作用的同时，还受到我们施加的拉力或压力的作用，这些力的合力是F.对于这一点，也经常出问题.3由于学生缺乏操作经验，靠自测判断竖直方向，再加上实验器材本身的质量问题，注射器或实验器竖直难于保证.三、实验器材1. 框架和100g钩码若干；测力计；铁架台及铁夹；水银气压计(共用)；带刻度的注射器(5mL)；刻度尺.2. 若使用带有长度刻度的注射器型的“玻意耳定律实验器”做本实验，请将刻度尺换为游标卡尺.四、主要教学过程1.明确实验原理(1) 掌握实验所依据的公式pV=常量； pO表示实验时的大气压强； S表示活塞的横截面积； F表示封闭气体所受的合力；会运用此公式计算封闭气体的压强.(3)知道本实验应满足的条件： 等温过程t=常量； 研究对象即封闭气体的质量不变.2.实验器材1）认识实验器材（2）了解水银气压计的构造，知道使用方法（3）通过实物观察，了解注射器与玻意耳定律实验器上的刻度的区别3实验步骤（1）用测力计称出活塞和框架所受重力G.（2）按图1所示，把注射器固定在铁架台的铁夹上，保持注射器竖直（3）把适量的润滑油抹在注射器的活塞上，再上下拖动活塞，使活塞与器壁间被油封住.当活塞插进注射器内适当位置后，再套上橡皮帽，将一定质量的气体封闭在注射器内.（4）从注射器上读出空气柱的体积V,用刻度尺测出这个空气柱的长度，计算出活塞的横截面S.5）记下大气压强p0.（6）在框架两侧挂钩码，总质量为M,记下相应的气体体积.(7) 框架两侧不挂钩码，用测力计向上拉活塞，拉力为F0,记下相应的气体体积.(8) 改变所挂钩码质量或测力计拉力，共做四次实验，分别计算出pV值并加以比较.4. 保证实验条件(1)m一定：加润滑油密封，套橡皮帽；(2) t一定：不用手握注射器，施力时动作要缓慢，保持环境温度的稳定；(3) 减小摩擦：加润滑油，力要沿活塞中轴线，注射器保持竖直及对称地悬挂钩码.5. 数据处理实验时的大气压强p0=Pa注射器活塞横截面积S=m2注射器活塞、框架总重G0=N在活塞上施加的力测力计拉力F0=N悬挂钩码总重G=N环境温度t=C压强的计算6. 实验结论(略)7. 误差分析本实验的误差主要来自活塞所受的摩擦力.五、说明1.若使用玻意耳定律实验器做实验，需用游标卡尺测出活塞直径D,表示.2为保证实验效果，在正式实验之前安排一定的时间让学生对照实物进行预习以下预习题供参考：（1）实验是验证性的实验，它的实验原理是什么？（2）采取什么措施可保证气体质量一定，温度保持不变？（3）本实验误差的主要来源是什么？可采取什么措施减小误差？（4）你能想出其他办法验证玻意耳定律吗？3. 建议：在学生认真预习的基础上，自行设计、书写实验报告.