2020-2021学年高中物理-第8章-气体-1-气体的等温变化教案-新人教版选修3-3.doc

2020-2021学年高中物理 第8章 气体 1 气体的等温变化教案 新人教版选修3-3

2020-2021学年高中物理 第8章 气体 1 气体的等温变化教案 新人教版选修3-3

年级：
姓名：

- 11 -

气体的等温变化
【教材分析】
“气体的等温变化”是普通高中课程标准实验教科书·物理（选修3-3）（人民教育出版社，2007年版）第八章第一节内容。在上一章中，学生已经学习了分子动理论，为本章的学习打下了基础。作为理想气体三大实验定律之首，学好本节内容，掌握其科学探究的方法，为学生学习“气体的等容变化”及“气体的等压变化”作铺垫。因此，这节课在教材中起到了承上启下的重要作用。
本节课的教学要求是“探究气体等温变化”，这是课程目标中尝试用科学探究的方法研究物理问题的一个具体实施过程。在前面的学习中，学生对探究式教学已有一定的基础，并了解科学探究的一般方法与探究程序。因此，在本节内容实施教学的过程中，学生在教师的引导下进行自主探究，鼓励学生自己完成探究的每一个过程，如提出疑问、猜想与假设、实验设计、实验数据采集与处理、实验结论的分析与评估。从而进一步培养学生科学探究能力和创新精神。
【学情分析】
在学习这节内容之前，学生已经对气体有了感观上的认识，并且通过分子动理论的学习，积累了一定的理论基础。但是分子动理论过于抽象，学生通过对力学的学习，已经习惯对看的见摸的着的宏观物体进行状态和过程的分析，对于看不见摸不着的气体，学生感性上可能认识不到位。
气体是选修3-3中的核心内容。而本章理想气体三大实验，又是重中之重。因此，学好本节内容，为学生本章后面知识的学习奠定扎实的基础。另外，培养学生对本节课内容的兴趣，可以为本章学习提供饱满激情的学习基调。
【教学目标】
n 知识与技能
1、理解一定质量的气体，在温度不变的情况下气体压强和体积的关系；
2、会通过实验的手段研究问题，探究物理规律，学习用电子表格与图像对实验数据进行分析和处理，体会科学探究过程；
3、理解气体等温变化p-V图像的物理意义；
4、会用玻意耳定律计算有关问题。
n 过程与方法
1、通过生活中的一些实例，激发学生兴趣，启发他们大胆猜想；
2、通过观察和实验探究气体压强和体积的关系。
n 情感态度与价值观
1、让学生获得对科学的亲近感和热爱 ；
2、培养学生严谨的科学态度与实事求是的科学精神。
【教学重点】
通过实验使学生知道并掌握一定质量的气体在等温变化时压强与体积的关系，理解p-V图像的意义，在实验注意事项中强调玻意耳定律的适应条件。
【教学难点】
学生对探究实验的设计及实验数据的处理。
【教学模式】
对于学生来说，记住玻意耳定律并不困难，而运用玻意耳定律分析问题对于学生来说则是个难点。因此在这节课的教学中，我将主要采用“探究—发现”模式进行教学，即在教学中不断指导学生通过观察发现问题、解决问题，让学生在解决问题的同时加深对所学知识的理解和进一步的思考。
【教学用具】
实验器材：针筒，水槽，烧瓶（带双孔橡皮塞），玻璃管，蓝色钢笔水，DIS实验系统（压强传感器、数据采集器和计算机等），压力表，注射器；
课件：PPT课件《气体的等温变化》（包括图片，视频）。
【教学过程】
新课导入
教学
过程
教师教学行为
设计意图
学生学习行为
教学媒体
导入新课
师：在炎热的夏天，给自行车打气应注意什么？为什么（物理角度）？

从学生平常生活中熟悉的现象、经历入手，引起学生兴趣，增加学生对本节课内容的亲近感，激发其探究欲望。

对教师创设情境积极思考，作出回答。
生：不要给自行车打太多气，防止爆胎。温度升高，压强增大，气体分子数增多，体积膨胀。
PPT
图片展示
师：车手汉密尔顿夺冠庆祝时，摇动香槟瓶之后，香槟会喷涌而出，原因是什么？

生：在摇晃香槟瓶时候，瓶子中气体的压强、体积增大，最终使香槟喷涌而出。
师：从刚刚举的那两个例子中，我们可以猜想，影响气体的状态参量有哪些？
师：在研究多变量问题时，我们应采用什么方法来探究每两个量之间的关系？
师：我们这节课，就在一定质量的气体，温度不变的情况下，探究气体压强和体积的关系。
生：气体的多少，温度，体积和压强。
生：控制变量法。
新课教学
教学过程
教师教学行为
设计意图
学生学习行为
教学媒体
启发
猜想
师：牛顿说过，没有大胆的猜想，就没有伟大的发现。下面同学们结合生活中一些切身体会，大胆猜想一下气体压强和体积之间存在什么样的关系？
对生活中常见的现象，鼓励学生动脑思考，唤醒学生的原有认识。
联系生活中一些现象和自己的体会，积极思考，起来发言。

设计
实验
师：现在给你水槽，带双孔橡皮塞的烧杯，玻璃管，针筒，水，你能否设计实验证明你的猜想？

在老师的指导下，设计实验。

两个喷泉实验。
让学生通过积极参与设计实验，激发其兴趣，通过观察实验现象，更加深刻体会气体压强与体积定性关系，激发其对定量关系强烈的探究欲望。
注意力集中到教学活动中，积极思考，学习兴趣和探究欲望得到激发。

水槽，烧瓶（带双孔橡胶塞），玻璃管，针筒，滴有蓝色钢笔水的液体。
启发
猜想
师：通过同学们身边的实例和刚刚的实验，我们可以定性地知道，一定质量的气体，温度不变的情况下，随着气体体积的减小，压强增大，随着气体体积的增大，压强减小。那气体压强和体积定量之间存在什么样的关系呢？
师：是不是简单的正比呢？我们接下来进一步探究。
先提出猜想，后实验验证，经历科学探究的整个过程。
猜测会不会是正比关系，或者二次方，三次方关系。

设计
实验
定性
探究
简单介绍一下研究气体等温变化的实验装置。请同学们设计一个实验。

让学生自己设计实验，体会科学的探究方法。
生：利用液体封闭气体，可通过刻度尺测量气体高度（体积），通过液面差计算气体压强

生：利用活塞封闭气体，可通过注射器的刻度读出气体高度（体积），通过所挂不同钩码计算每种情况下气体压强

创新
实验
定量
探究
介绍气体传感器，学生分组利用Dislab定量测量压强、体积
师：思考两个问题：
怎么保证气体的质量是一定的？
怎么保证气体的温度是一定的？

通过自己总结实验操作注意事项，加深对玻意耳定律条件的认识。
生：气密性好；缓慢移动活塞，筒不与手接触

数据
处理
巡视学生实验操作及数据采集，从旁指导。
第谷和开普勒的例子证明，物理不仅需要采集数据，更需要对数据的敏锐观察力合处理数据的能力。通过对p，V数据的处理，培养学生对数据的观察力和研究数据的方法。

学生开始动手实验，将采集的数据计入表中。分析数据，绘制p-V图像。

图像
分析
师：曲线能确定体积和压强的关系吗？
师：我们之前的学习中有没有类似的情况出现？
师：我们当时是如何处理的？
师：那我们这边应该如何证明p与V成反比？

通过前后知识的管理，让学生进一步理解“化曲为直”的物理思想，体会图像法研究物理规律的思想。
生：好像是反比，但不能确定。
生：探究加速度和质量关系的时候出现过。
生：为证明a与m成反比，绘制a-1/m图像。
重新建立坐标系，先求出1/V，描点绘出p-1/V图像。

师：可以看出是一条直线，如果是正比，应该通过原点。他们之间不是正比关系，还是存在实验误差？
师：误差的来源是什么？
（注：若用DIS系统，此误差较为明显，注射器与传感器相联部分体积较大）
师：那么如何减小误差呢？
误差的产生式实验中不可避免的，我们的学生得到的图像不是我们想要的时，应引导其正确的误差分析，培养他们实事求是，积极思考的科学素养。

生：理论分析，当V非常大时1/V趋于0，气体近似真空，压强应该为零，所以直线不经过原点当时实验误差。
生：注射器底部体积没有考虑。
生：应用容积较大的注射器。

得出
结论
师：实验表明，一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压迫p与体积V成正比。这就是英国科学家玻意耳和法国科学家马略特各自通过实验得出的结论。

玻
意
耳
定
律
师：文字表述：一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强p与体积V成反比。
数学表述：pV=C或
例：一定质量的气体，体积是20L，压强为。当气体体积减小到16L时，压强为多大？设此过程中气体温度保持不变。

明确解题规范，检验学生对玻意耳定律的理解和公式的运用能力。

自己运用所学知识解题，熟悉公式。

师：我们在探究一定质量气体，在温度不变情况下，气体压强和体积关系实验中，为了检验这两个物理量之间的线性关系建立p-1/V坐标系。然而，为了直接地描述压强p跟体积的关系，通常还是用p-V坐标系。
图像表述：等温线。

特点：1.等温线是双曲线的一支。

通过图像的分析让学生更加透彻地理解等温线的内涵。

积极思考如何从没有温度坐标轴图像比较温度的关系。

师：同一气体，不同温度等温线是不同的，你能判断那条等温线温度高吗？你是根据什么理由作出判断的？
图像意义:
1.物理意义：反映压强随体积的变化关系。
2.点意义：每一组数据反映某一状态。

生：相同体积比压强，相同压强比体积。

总结
归纳
探究实验的一般思路；
玻意耳定律；
气体等温变化的p-V图像的物理意义。

【板书设计】

幻灯投影
气体的等温变化

一．条件：一定质量的气体，温度不变。
二. 1.定性：体积减小，压强增大；
体积增大，压强减小。
2.定量分析：（1）方法：控制变量法
（2）结论：p∝1/V
三. 玻意耳定律
1.文字表述：气体的压强和体积的倒数成正比
2.数学表述：
3.图象表述：等温线

【评价与反思】
本节课知识内容较为简单，而探究过程是本节课的重点。学生可能通过自己看书对了解本节课知识，对实验结果已经知道从而失去探究欲望。所以应强调科学探究的及数据处理的意义，让学生积极参与实验探究中来。建议上课前让学生把书本合上，避免学生过早了解玻意耳定律内容而失去学习的积极性，导致最后捡了芝麻，丢了西瓜。
没有计算机的话，课前建议发坐标纸，一是为了提高课堂效率，二是因为部分学生可能懒的描点作图，会偷工减料，这样可以更直观得看到其作图的准确性。