2.2 气体的等温变化 教学设计-2024-2025学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

《气体的等温变化》教学设计 一、教学目标 1．物理观念 （1）知道气体的等温变化 （2）知道玻意耳定律的内容和公式，知道定律的适用条件 （3）理解气体等温变化的P-V图像的物理意义 2．科学思维 （1）能用玻意耳定律求解简单的实际问题 3.科学探究 （1）学会通过实验的方法研究问题，探究物理规律，学习用图像对实验数据进行处理与分析，体验科学探究过程 4．科学态度与责任 （1）通过对气体等温变化规律的探究，培养学生严谨的科学态度与实事求是的科学精神 （2）在主动参与实验探究的过程中提高团队协作能力 二、教材分析 本节课内容是在学生学习了体积、压强和温度三个状态参量描述气体状态的基础上，进一步研究一定质量的气体状态参量之间的联系，探究气体的等温变化，是研究气体宏观规律的重要内容，其探究思路对学生后续学习等压、等容变化有积极影响。教材先提出问题，在实验探索，进而分析数据，得出定律，最后表达理解定律，解释应用定律。这一知识体系，既是知识的形成过程，也是研究方法的应用过程。 三、学情分析 初中阶段学生接触过气体的有关基础知识，也初步了解了描述气体的状态参量。但是，对于气体的微观解释与宏观物理量之间的规律，学生是不知道的，并且学生已经使用过控制变量、图像分析等实验方法。本节研究的玻意耳定律，是对气体宏观物理量规律的第一次实验探究，也是后面研究其他规律的基础。 四、教学重难点 重点：通过实验自主探究，进行数据处理与分析阐述实验结果，得出玻意耳定律的内容；不同温度下，一定质量的气体的等温线的对比 难点：了解玻意耳定律的实际应用、理解等温曲线图的物理意义 5、 教学过程 教学过程分析与设计 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 创设情境 设疑导入 1.赛一赛：分别找一名男同学和一名女同学吹在哈勃瓶中的气球。 2.揭秘瓶中吹气球的秘密：一个底部有小孔，一个没有。 3.提出问题，为什么没有孔的瓶中气球很难吹大 1.女生吹玻璃瓶的塞子扎孔的气球。男生吹玻璃瓶的塞子不扎孔的气球。其他同学观察现象。 2.针对提出问题思考 1.女生很容易将气球吹大，男生尽最大力气未将气球吹大，形成冲突。 2. 让学生带着问题进入本节课的学习。 新新课教学 研究方法 回顾上节课所学的内容，提出问题，引出本节课要将的内容 思考 引出控制变量的研究方法 探究：一定质量的气体，在温度不变时，压强和体积的关系 1.提出问题：“气体在温度不变时，压强会随体积发生变化，生活中有这样的例子吗？” 2.教师补充举例之后，让学生用手将注射器的一端堵住，感受用力压活塞，越来越难推动。 3.根据刚才学生举例和亲身感受，定性分析压强和体积的关系 4. 让学生利用手边的实验器材设计实验来证明自己的猜想？ 5.介绍老师提供的实验仪器，适当演示实验操作。 6.进一步引导学生：从5个角度综合考虑，设计实验方案以及具体实验时需要注意的问题； 7. 找学生分享实验方案 8.来回巡视，指导学生实验操作 9. 提出问题：如何处理实验数据，才能判断猜想是否正确？ 10.找小组代表分享实验数据处理的结果，引导学生回答P-V图像是曲线能否得到压强和体积成反比的结论，进一步让学生用excel 表格处理数据，得到P-1/V 的图像 10. 理论分析P-1/V 的图像是否过坐标原点。引导学生分析实验误差，减小误差的实验方案。 11、得到结论：一定质量的气体在温度不变时，它的压强与体积成反比。 1.学生举生活中的例子，定性分析温度一定时，压强和体积的关系； 2.用注射器封闭一定质量的气体，推拉活塞感受压强和体积的关系。 3.猜想：温度一定时，压强和体积成反比 4. 设计实验：根据教师提供的实验仪器，小组讨论设计实验方案，找两个小组代表分享实验方案： ①注射器和数显气压计实验 ②U型实验 5. 小组实验：根据学生分享的实验方案，采用小组合作的方式进行实验。 6. 数据记录：学生将测量的数据记录在表格里。 7. 数据处理：表格法算PV的乘积在误差允许范围是否相同；图像法：画P-V图像，学生展示 8. 学生展示坐标纸的实验结果，经分析P-V图像是曲线，不能得到P与V成反比的结论，要想得到P与V的关系，还需要进一步分析P与1/V，P与1/V2…的关系； 9. 用pad的excel表格处理数据并展示； 10. 理论分析P-1/V 的图像是否应该过原点； 11. 分析误差的原因，并找到减小误差的实验方案。 1. 让学生经历科学探究的过程，通过设计实验来亲自探究一定质量的气体，在温度不变时，压强和体积的关系 2.让学生经历用坐标纸处理数据的过程。 3.通过实验结果分提出化曲为直的方法，引导学生画出P-1/V的图像，并进行误差分析。 4.冲突的出现和课堂生成的把握调动了学生探究的积极性，将课堂氛围推向高潮，鼓励学生尊重事实的实验数据，严谨细致得分析误差原因，培养实事求是。敢于质疑的科学态度与精神。 玻意耳定律 1.讲解玻意耳定律 ①内容：一定质量的气体在温度不变时，它的压强与体积成反比。 ②公式：PV=C P1V1=P2V2 ③适用条件：压强不太大（和大气压相比），温度不太低（和室温相比）的任何气体 2.介绍玻意耳定律的物理学史以及玻意耳在得到玻意耳定律所使用的实验设计。 学生听讲并思考 1.总结归纳玻意耳定律的内容。 2.回顾玻意耳在发现玻意耳定律的历史，让学生了解我们刚刚经历的一个实验方案是玻意耳当时发现玻意耳定律的方案。让学生了解玻意耳在物理学史上所做出重要贡献。 探究一定质量的气体，在不同温度下等温线的比较 1.引导学生探究一定质量的气体，当温度升高时，等温线将怎样移动？教师提供实验仪器，一个注射器放在一个盒子里，盒子里可以加热水，在短时间内进行实验可近似认为等温变化。可将前后两次的实验数据输入到同一个P-V图像中，进行对比。 2.再找从理论上解释为什么温度越高，等温线就越远离坐标轴。 分析P-1/V图像 1.学生将盒子里装热水，保持与上一次相同体积的初始体积，进行实验操作，记录数据，将数据输入到pad里，得到两次数据的等温线。得到实验结果，温度越高，等温线将远离坐标原点。 2.学生从理论角度解释，两条等温线的温度高低：在P-V图像做一条竖直的线表示体积相同，根据压强的微观表示，温度越高，压强越大，得到T1 >T2 ，进一步得到一定质量的气体，温度越高，C越大。 3.分析P-1/V图像，斜率越大，温度越高。 1.用实验和理论两种方法得到一定质量的气体，当温度升高，等温线将远离坐标轴，即温度越高，C越大。让学生体会实验和理论达到完美的统一。 学以致用 1.回扣引入实验：对新课引入的实验进行解释。 2.例题： 一个气泡从水底升到水面上，它的体积变为原来的2倍，设水的密度为ρ＝1×103kg/m3，大气压强P0＝1.0×105Pa，水底与水面温差不计，求水的深度。(g＝10m/s2) 1.根据所学解释实验现象：没有小孔的瓶子，当我们向A处吹气时，B处被封闭的气体，体积减小，压强增加，难以吹大。 2.做例题，学生展示解题过程。 1.前后呼应，开始提出问题，通过本节课所学解决了问题。 2.通过学生展示解题过程，总结这类题的解题步骤。 生活中的 等温变化 1.呼气和吸气的原理，播放时进行讲解。 2.安排课下任务：通过查询资料，了解洗衣机进水量的控制和气压式保温瓶的工作原理 1.观看视频，了解呼气和吸气的原理。 2.课下查阅资料了解洗衣机进水量的控制，气压式保温瓶和注射器吸取药液的工作原理 物理规律来源于生活，也要应用生产生活，让学生体会本节内容与的紧密联系，培养其观察、关注生活的意识。在日常生活要多观察，多思考。 课堂小结 谈谈你们这节课的收获 教师做点评 学生谈本节课收获 实验得出的规律是重要的，但方法和过程更重要。 1.知识上 ①玻意耳定律的内容 ②公式 ③使用条件 ④P-V图像，P-1/V图像的等温线的分析 2.方法：控制变量 化曲为直 3.实验探究的过程：发现问题-猜想-定性分析-设计实验-数据记录-数据处理-分析误差-得出结论。 结束语：以玻意耳的名言作为结尾，提出同学们在今后的学习生活中要：勤于观察 ，敢于假说，长于建模，善于实验，精于演算，擅于总结。 鼓励学生日常生活要多观察，多思考。 六、板书设计 第二节 气体的等温变化 1、 玻意耳定律 1、内容：一定质量的某种气体，在质量不变的情况下，压强与体积成反比 2、表达式： PV=C P1V1=P2V2 3、条件：温度不太低，压强不太高 学科网（北京）股份有限公司 $$