高中物理人教版选择性必修第三册：教学设计 2 气体的等温变化.docx

教学设计

课程基本信息

学科

物理

年级

高二

学期

秋季

课题

气体的等温变化

学情分析

本节内容是人教版新教材选择性必修第三册第二张第2节的内容：气体的等温变化。学生通过之前的学习已经初步建立了热学系统的概念，知道可以用压强、体积和温度来描述气体状态，但并没有意识到各状态参量之间有着特殊的联系。本节内容是第一个气体实验定律，包含的研究方法同样可用于指导后续等容、等压过程的探究活动，具有重要意义。

在实验技能方面，学生对传感器已有了解，但是实际动手操作的机会不多，在教学中主要侧重了解器材的作用，对于器材测量的原理和一些复杂的操作不需要过多强调。

教学目标

1.知道气体的等温变化，能够列举生活中的实例。

2．在实验设计和数据处理过程中，通过科学论证和推理，体验科学探究过程，培养学生严谨的科学态度与实事求是的科学精神。

3．了解玻意尔定律，能用气体等温变化规律求解简单的实际问题。

教学重难点

教学重点：

1.通过探究实验得出压强与体积的反比关系。

2.了解玻意尔定律，能用玻意尔定律解决简单问题。

教学难点：

1.探究实验的设计和数据分析。

教学方法

实验探究、讨论交流

教学过程

教学环节

教师活动

学生活动

设计意图

环节1：

走进问题情境

（课堂导入）

通过展示图片和列举生活实例，使学生认识到温度、体积和压强这三个气体状态参量之间存在联系，引导学生进行下一步的科学探究。

【问题】PPT中图片和视频呈现的是我们生活中气体状态发生变化的实例。在庆典活动中放飞的气球，会飞到我们看不见的地方。随着气球的升空，大气压在减小，温度在降低，气球在膨胀......气球内气体的三个状态参量之间，有着怎样的联系？同学们可以说出自己的观点，并陈述你的理由。

【问题】我们发现，温度、体积和压强这三个气体状态参量之间是相互联系的，但是当三者同时发生变化时情况就变得很复杂。同学们有没有好的科学方法可以帮助我们将问题先简化一下？

【师】温度、体积和压强这三个气体状态参量之间是相互联系的。本节课，我们将采用控制变量法、通过实验探究，寻找一定质量的气体，在温度不变的条件下，其压强与体积变化时的关系。这种变化叫作气体的等温变化。

在问题情境中，通过讨论和交流，发现问题，确定研究的内容。

【生】可以采用控制变量法，先研究某两个状态参量间的关系。例如，先控制温度不变，研究压强随体积的变化关系。

通过情境引入，激发学生的学习兴趣，培养学生从真实情境中发现问题的能力。

环节2：实验探究

（1）实验设计

通过一系列问题，引导学生设计实验、采集数据、分析实验数据并得到实验结论。

【师】我们将通过实验探究的方式，从定性和定量两个层次来研究气体等温变化的规律。

【问题】同学们觉得气体在等温变化过程中，定性地看，压强随体积的减小而增大还是随体积的减小而减小？说出你的判断并陈述你的理由。

【师】同学们说得很好，生活经验启发我们，一定质量的气体，在等温变化过程中，其压强随体积的减小而增大，随体积的增大而减小。但是，为了得到压强和体积之间的定量关系，我们还需要通过物理实验进行定量化研究。

在教师引导下，开展实验探究活动。

【生】我觉得一定质量的气体，在等温变化过程中，其压强随体积的减小而增大。我做出这个判断是缘于我的生活经验：玩注射器玩具时，我发现注射器的小口被堵住后再推活塞，随着气体体积变小活塞越难推动，说明内部气体的压强变大了。

【问题】需要研究的热力学对象是一定质量的气体，我们如何保证实验中气体的质量一定？

【师】本实验我们选用20mL的医用注射器，一端有活塞，另一端可封闭。为了增加气密性，可以涂抹一些凡士林。

【生】找个密封性好、不漏气的容器，还可以改变气体体积，医用注射器就很好。

经历实验设计、数据采集和实验数据的分析处理过程，提高学生科学探究的能力。

通过实验中的讨论与交流活动，培养学生的证据意识，提高科学推理、科学论证的能力，提高核心素养。

【问题】我们如何保证气体发生的是等温变化？请同学们充分讨论并谈谈你们的想法。

【师】我总结一下同学们的观点。本实验中要做好以下两点：一是检查装置的气密性，保证研究的那部分气体质量不变，二是让空气柱的体积变化不要太快，保证温度不发生明显的变化。

【生】可以将实验装置放在恒温的环境里，比如冰水混合物，沸腾的水中。

【生】我觉得在教室里就可以做，教室里的温度几乎是不变的，而且很方便。

【生】我觉得仅仅是环境温度不变还不行。初中我们学过的压燃实验说明，如果迅速挤压气体是会改变气体温度的，所以推活塞时要慢一些。

【生】我也觉得改变气体体积时要缓慢进行，这样可以使注射器内的气体充分和外界进行热交换，保证所研究的气体对象温度不变。

环节2：实验探究

（2）数据采集

指导学生完成传感器的连接和测试，和学生一起协作完成实验操作。

【师】本实验