《氣體等溫變化》-教學(xué)設(shè)計--徐文暉

1、高中物理選修3-3 氣體的等溫變化 教案設(shè)計氣體的等溫變化 教案設(shè)計南京九中震旦校區(qū) 徐文暉【教材分析】 “氣體的等溫變化”是普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書·物理（選修3-3）（人民教育出版社，2007年版）第八章第一節(jié)內(nèi)容。在上一章中，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了分子動理論，為本章的學(xué)習(xí)打下了基礎(chǔ)。作為理想氣體三大實驗定律之首，學(xué)好本節(jié)內(nèi)容，掌握其科學(xué)探究的方法，為學(xué)生學(xué)習(xí)“氣體的等容變化”及“氣體的等壓變化”作鋪墊。因此，這節(jié)課在教材中起到了承上啟下的重要作用。本節(jié)課的教學(xué)要求是“探究氣體等溫變化”，這是課程目標(biāo)中嘗試用科學(xué)探究的方法研究物理問題的一個具體實施過程。在前面的學(xué)習(xí)中，學(xué)生對探究式教學(xué)

2、已有一定的基礎(chǔ)，并了解科學(xué)探究的一般方法與探究程序。因此，在本節(jié)內(nèi)容實施教學(xué)的過程中，學(xué)生在教師的引導(dǎo)下進(jìn)行自主探究，鼓勵學(xué)生自己完成探究的每一個過程，如提出疑問、猜想與假設(shè)、實驗設(shè)計、實驗數(shù)據(jù)采集與處理、實驗結(jié)論的分析與評估。從而進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力和創(chuàng)新精神。【學(xué)情分析】在學(xué)習(xí)這節(jié)內(nèi)容之前，學(xué)生已經(jīng)對氣體有了感觀上的認(rèn)識，并且通過分子動理論的學(xué)習(xí)，積累了一定的理論基礎(chǔ)。但是分子動理論過于抽象，學(xué)生通過對力學(xué)的學(xué)習(xí)，已經(jīng)習(xí)慣對看的見摸的著的宏觀物體進(jìn)行狀態(tài)和過程的分析，對于看不見摸不著的氣體，學(xué)生感性上可能認(rèn)識不到位。氣體是選修3-3中的核心內(nèi)容。而本章理想氣體三大實驗，又是重中之重。

3、因此，學(xué)好本節(jié)內(nèi)容，為學(xué)生本章后面知識的學(xué)習(xí)奠定扎實的基礎(chǔ)。另外，培養(yǎng)學(xué)生對本節(jié)課內(nèi)容的興趣，可以為本章學(xué)習(xí)提供飽滿激情的學(xué)習(xí)基調(diào)?！窘虒W(xué)目標(biāo)】n 知識與技能1、理解一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的情況下氣體壓強(qiáng)和體積的關(guān)系；2、會通過實驗的手段研究問題，探究物理規(guī)律，學(xué)習(xí)用電子表格與圖像對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，體會科學(xué)探究過程；3、理解氣體等溫變化p-V圖像的物理意義；4、會用玻意耳定律計算有關(guān)問題。n 過程與方法1、通過生活中的一些實例，激發(fā)學(xué)生興趣，啟發(fā)他們大膽猜想；2、通過觀察和實驗探究氣體壓強(qiáng)和體積的關(guān)系。n 情感態(tài)度與價值觀1、讓學(xué)生獲得對科學(xué)的親近感和熱愛 ； 2、培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目?/p>

4、學(xué)態(tài)度與實事求是的科學(xué)精神?！窘虒W(xué)重點】 通過實驗使學(xué)生知道并掌握一定質(zhì)量的氣體在等溫變化時壓強(qiáng)與體積的關(guān)系，理解p-V圖像的意義，在實驗注意事項中強(qiáng)調(diào)玻意耳定律的適應(yīng)條件?！窘虒W(xué)難點】 學(xué)生對探究實驗的設(shè)計及實驗數(shù)據(jù)的處理。【教學(xué)模式】對于學(xué)生來說，記住玻意耳定律并不困難，而運(yùn)用玻意耳定律分析問題對于學(xué)生來說則是個難點。因此在這節(jié)課的教學(xué)中，我將主要采用“探究發(fā)現(xiàn)”模式進(jìn)行教學(xué)，即在教學(xué)中不斷指導(dǎo)學(xué)生通過觀察發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，讓學(xué)生在解決問題的同時加深對所學(xué)知識的理解和進(jìn)一步的思考?！窘虒W(xué)用具】實驗器材：針筒，水槽，燒瓶（帶雙孔橡皮塞），玻璃管，藍(lán)色鋼筆水，DIS實驗系統(tǒng)（壓強(qiáng)傳感器、數(shù)據(jù)

5、采集器和計算機(jī)等），壓力表，注射器；課件：PPT課件氣體的等溫變化（包括圖片，視頻）?！窘虒W(xué)過程】教學(xué)過程教師教學(xué)行為設(shè)計意圖學(xué)生學(xué)習(xí)行為教學(xué)媒體一導(dǎo)入新課師：在炎熱的夏天，給自行車打氣應(yīng)注意什么？ 為什么（物理角度）？ 從學(xué)生平常生活中熟悉的現(xiàn)象、經(jīng)歷入手，引起學(xué)生興趣，增加學(xué)生對本節(jié)課內(nèi)容的親近感，激發(fā)其探究欲望。對教師創(chuàng)設(shè)情境積極思考，作出回答。生：不要給自行車打太多氣，防止爆胎。 溫度升高，壓強(qiáng)增大，氣體分子數(shù)增多，體積膨脹。PPT圖片展示。師：有一個壓癟了的乒乓球沒有破，同學(xué)們有什么辦法讓它恢復(fù)原狀？能說明這樣做的道理嗎？ 生：放入熱水中，乒乓球內(nèi)氣體溫度升高，壓強(qiáng)增大，氣體體積也增

6、大。師：從剛剛舉的那兩個例子中，我們可以猜想，影響氣體的狀態(tài)參量有哪些？師：在研究多變量問題時，我們應(yīng)采用什么方法來探究每兩個量之間的關(guān)系？師：我們這節(jié)課，就在一定質(zhì)量的氣體，溫度不變的情況下，探究氣體壓強(qiáng)和體積的關(guān)系。生：氣體的多少，溫度，體積和壓強(qiáng)。生：控制變量法。二講授新課（1）啟發(fā)猜想（定性）師：牛頓說過，沒有大膽的猜想，就沒有偉大的發(fā)現(xiàn)。下面同學(xué)們結(jié)合生活中一些切身體會，大膽猜想一下氣體壓強(qiáng)和體積之間存在什么樣的關(guān)系？ 對生活中常見的現(xiàn)象，鼓勵學(xué)生動腦思考，喚醒學(xué)生的原有認(rèn)識。聯(lián)系生活中一些現(xiàn)象和自己的體會，積極思考，起來發(fā)言。(2)設(shè)計實驗師：現(xiàn)在給你水槽，帶雙孔橡皮塞的燒杯，玻璃

7、管，針筒，水，你能否設(shè)計實驗證明你的猜想？在老師的指導(dǎo)下，設(shè)計實驗。教學(xué)過程教師教學(xué)行為設(shè)計意圖學(xué)生學(xué)習(xí)行為教學(xué)媒體 兩個噴泉實驗。讓學(xué)生通過積極參與設(shè)計實驗，激發(fā)其興趣，通過觀察實驗現(xiàn)象，更加深刻體會氣體壓強(qiáng)與體積定性關(guān)系，激發(fā)其對定量關(guān)系強(qiáng)烈的探究欲望。注意力集中到教學(xué)活動中，積極思考，學(xué)習(xí)興趣和探究欲望得到激發(fā)。水槽，燒瓶（帶雙孔橡膠塞），玻璃管，針筒，滴有藍(lán)色鋼筆水的液體。（3）啟發(fā)猜想 （定量）師：通過同學(xué)們身邊的實例和剛剛的實驗，我們可以定性地知道，一定質(zhì)量的氣體，溫度不變的情況下，隨著氣體體積的減小，壓強(qiáng)增大，隨著氣體體積的增大，壓強(qiáng)減小。那氣體壓強(qiáng)和體積定量之間存在什么樣的關(guān)系

8、呢？師：是不是簡單的正比呢？我們接下來進(jìn)一步探究。先提出猜想，后實驗驗證，經(jīng)歷科學(xué)探究的整個過程。猜測會不會是正比關(guān)系，或者二次方，三次方關(guān)系。（4）引入實驗簡單介紹一下研究氣體等溫變化的實驗裝置。請同學(xué)們設(shè)計一個實驗。讓學(xué)生自己設(shè)計實驗，體會科學(xué)的探究方法。生：可以用氣壓表測量氣壓，用一個有刻度的注射器，改變體積量出氣壓，作圖分析。氣壓表，注射器師：思考兩個問題：1. 怎么保證氣體的質(zhì)量是一定的？2. 怎么保證氣體的溫度是一定的？通過自己總結(jié)實驗操作注意事項，加深對玻意耳定律條件的認(rèn)識。生：氣密性好；緩慢移動活塞，筒不與手接觸。氣壓表，注射器（5）數(shù)據(jù)處理巡視學(xué)生實驗操作及數(shù)據(jù)采集，從旁指導(dǎo)

9、。第谷和開普勒的例子證明，物理不僅需要采集數(shù)據(jù)，更需要對數(shù)據(jù)的敏銳觀察力合處理數(shù)據(jù)的能力。通過對p，V數(shù)據(jù)的處理，培養(yǎng)學(xué)生對數(shù)據(jù)的觀察力和研究數(shù)據(jù)的方法。學(xué)生開始動手實驗，將采集的數(shù)據(jù)計入表中。分析數(shù)據(jù)，繪制p-V圖像。教學(xué)過程教師教學(xué)行為設(shè)計意圖學(xué)生學(xué)習(xí)行為教學(xué)媒體注：1.表格學(xué)生自己設(shè)計，建議以1,1.5,2,2.5,3,3.5,4個體積單位，分別測出它們所對應(yīng)的壓強(qiáng)。2有條件的情況下建議學(xué)生將數(shù)據(jù)輸入Excel作圖，這樣簡潔方便，可以提高課堂效率，并讓學(xué)生體會用計算機(jī)處理數(shù)據(jù)的方法。 3.老師可選用DIS實驗系統(tǒng)作為課堂演示實驗，精確度高，可以多采集數(shù)據(jù)，實驗結(jié)果更令人信服。 4.如果有

10、學(xué)生直接看出p，V的關(guān)系，應(yīng)值得鼓勵。順序1234567體積V11.522.533.54壓強(qiáng)p 師：曲線能確定體積和壓強(qiáng)的關(guān)系嗎？師：我們之前的學(xué)習(xí)中有沒有類似的情況出現(xiàn)？師：我們當(dāng)時是如何處理的？師：那我們這邊應(yīng)該如何證明p與V成反比？通過前后知識的管理，讓學(xué)生進(jìn)一步理解“化曲為直”的物理思想，體會圖像法研究物理規(guī)律的思想。生：好像是反比，但不能確定。生：探究加速度和質(zhì)量關(guān)系的時候出現(xiàn)過。生：為證明a與m成反比，繪制a-1/m圖像。重新建立坐標(biāo)系，先求出1/V，描點繪出p-1/V圖像。（6）圖像分析師：可以看出是一條直線，如果是正比，應(yīng)該通過原點。他們之間不是正比關(guān)系，還是存在實驗誤差？ 師

11、：誤差的來源是什么？（注：若用DIS系統(tǒng)，此誤差較為明顯，注射器與傳感器相聯(lián)部分體積較大）師：那么如何減小誤差呢？誤差的產(chǎn)生式實驗中不可避免的，我們的學(xué)生得到的圖像不是我們想要的時，應(yīng)引導(dǎo)其正確的誤差分析，培養(yǎng)他們實事求是，積極思考的科學(xué)素養(yǎng)。生：理論分析，當(dāng)V非常大時1/V趨于0，氣體近似真空，壓強(qiáng)應(yīng)該為零，所以直線不經(jīng)過原點當(dāng)時實驗誤差。生：注射器底部體積沒有考慮。生：應(yīng)用容積較大的注射器。教學(xué)過程教師教學(xué)行為設(shè)計意圖學(xué)生學(xué)習(xí)行為教學(xué)媒體（7）得出結(jié)論師：實驗 表明，一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的情況下，壓迫p與體積V成正比。這就是英國科學(xué)家玻意耳和法國科學(xué)家馬略特各自通過實驗得出的結(jié)論

12、。(8)玻意耳定律師：文字表述：一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強(qiáng)p與體積V成反比。 數(shù)學(xué)表述：pV=C或例：一定質(zhì)量的氣體，體積是20L，壓強(qiáng)為。當(dāng)氣體體積減小到16L時，壓強(qiáng)為多大？設(shè)此過程中氣體溫度保持不變。明確解題規(guī)范，檢驗學(xué)生對玻意耳定律的理解和公式的運(yùn)用能力。自己運(yùn)用所學(xué)知識解題，熟悉公式。師：我們在探究一定質(zhì)量氣體，在溫度不變情況下，氣體壓強(qiáng)和體積關(guān)系實驗中，為了檢驗這兩個物理量之間的線性關(guān)系建立p-1/V坐標(biāo)系。然而，為了直接地描述壓強(qiáng)p跟體積的關(guān)系，通常還是用p-V坐標(biāo)系。 圖像表述：等溫線。特點：1.等溫線是雙曲線的一支。通過圖像的分析讓學(xué)生更加透徹地理解等溫線的

13、內(nèi)涵。積極思考如何從沒有溫度坐標(biāo)軸圖像比較溫度的關(guān)系。教學(xué)過程教師教學(xué)行為設(shè)計意圖學(xué)生學(xué)習(xí)行為教學(xué)媒體師：同一氣體，不同溫度等溫線是不同的，你能判斷那條等溫線溫度高嗎？你是根據(jù)什么理由作出判斷的？ 2.溫度越高，其等溫線離原點越遠(yuǎn)。圖像意義:1.物理意義：反映壓強(qiáng)隨體積的變化關(guān)系。 2.點意義：每一組數(shù)據(jù)反映某一狀態(tài)。生：相同體積比壓強(qiáng)，相同壓強(qiáng)比體積。(9)總結(jié)歸納探究實驗的一般思路；玻意耳定律；氣體等溫變化的p-V圖像的物理意義。（10）課后作業(yè)書P20，問題與練習(xí)1,2,3?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書·物理（選修3-3），人民教育出版社普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書·物理（選修3-3）教師教學(xué)用書，人民教育出版社【板書設(shè)計】幻燈投影氣體的等溫變化一條件：一定質(zhì)量的氣體，溫度不變。二. 1.定性：體積減小，壓強(qiáng)增大； 體積增大，壓強(qiáng)減小。2.定量分析：（1）方法：控制變量法 （2）結(jié)論：p1/V三. 玻意耳定律1.文字表述：氣體的壓強(qiáng)和體積的倒數(shù)成正比2.數(shù)學(xué)表述：3.圖象表述：等溫線【評價與反思】本節(jié)課知識內(nèi)容較為簡單，而探究過程是本節(jié)課的重點。學(xué)生可能通過自己看書對了解本節(jié)課知識，對實驗結(jié)果已經(jīng)