气体的压强与体积的关系教学改进案例.doc

气体的压强与体积的关系教学改进案例上海市合庆中学 陈燕一、背景和教学任务分析执教内容为上海科学技术出版社高中一年级第二学期物理（试验本）第九章B节气体的压强与体积的关系，属于基础型课程部分。合庆中学是一所上海市普通的完全中学，学生的高中录取分数较低，理解能力较弱，缺少学习主动性，但是能配合老师的课堂教学，进行讨论、交流和互动。本节分为两课时，第一课时学习气体的状态参量，压强的计算是难点。在学习玻意耳定律、查理定律等都会涉及到压强的计算。第二课时探究在一定质量气体等温变化时压强与体积的关系，通过DIS实验采集数据，并对数据进行分析，得出玻意耳定律，并通过例题帮助理解定律。本节课为第二课时。二、教学目标1、知识与技能（1）通过DIS实验采集数据、并对实验数据进行分析的过程，学会利用DIS系统研究气体不同参量之间的内在关系，提高应用信息技术进行物理实验，分析处理数据，归纳总结规律的能力（2）理解玻意耳定律的内容，能运用玻意耳定律解决具体问题。2、过程与方法（1）通过DIS实验进一步感受控制变量法在研究多参量内在关系中的作用（2）通过描绘P-V等图像，明白利用图像反映物理规律的方法3、情感态度与价值观（1）通过对一定质量的理想气体压强与体积的关系的探究过程，懂得物理定律是建立在实验研究基础上的，养成尊重事实的科学态度。（2）通过合作实验，增强与同组同学之间相互协作能力，通过交流，学会表达与倾听，学会反思与质疑。三、教学重点和难点1、重点：一定质量气体等温变化时压强与体积的关系2、难点：玻意耳定律的探究过程四、教学资源1、计算机、实物投影仪、大屏幕2、学生用DIS（计算器压强探头）实验系统、DIS专配注射器针筒五、教学设计思想气体压强与体积的关系教学设计的基本思想，是力图以信息技术与课程的整合拓宽学习时空，促进学生以主体参与、相互协作的方式进行物理规律的探究学习，从而获得知识、能力与情感等多个维度的发展。本节课的课堂教学设计充分利用了信息技术的支持，提高课堂教学的效率。通过运用DIS实验，让学生进行自主学习，观察实验中的图线并进行反比拟合，发现问题后，通过讨论解决问题，让学生成为课堂教学过程的主体。六、教学流程1、流程图玻意耳定律活动1学生小实验活动2DIS实验探究交流分析讨论交流、反思引入：复习气体态参量学生猜想：气体压强和体积有何关系例题应用，总结步骤课堂总结布置作业 2、流程说明1、引入：复习气体的三个态参量，回顾研究多变量的方法控制变量法。2、活动1：学生感受封闭活塞内的气体，缓慢拉伸时压强和体积的关系。3、学生猜想：一定质量的气体，温度不变时气体压强和体积的关系。4、活动2：DIS探究一定质量的气体，温度不变时气体压强和体积的关系。5、交流：分析实验过程，交流反思实验误差原因。6、玻意耳定律。包括内容、数学形式、图象和使用范围。7、例题：应用玻意耳定律，归纳出解题步骤。8、课堂总结，布置作业七、教学案例（一）引入我们已经知道描述气体的状态有三个参量：温度、体积、压强，只有这三个状态参量都不发生变化时，我们就说气体处于平衡状态，但在通常情况下，气体状态发生变化时，这三个状态参量都要变化。那么气体的温度、压强、体积这三个物理量间存在怎样的变化规律呢？我们知道对多变量的问题，情况往往比较复杂，此时可以把其他变量固定，只讨论其中一个变量的变化对问题的影响。这种方法叫控制变量法。研究温度、压强、体积这三个同时变化的物理量，也比较困难，这时我们就假设其中一个态参量保持不变，研究另两个态参量之间的关系。今天我们要研究的是温度一定时，一定质量的气体压强与体积的关系。（二）温度不变的条件下，定量气体的压强跟体积的关系我们知道大气压强，就是包围地球周围的大气层中的压强，今天我们介绍某一容器中的气体的压强，例如一个乒乓球内的气体、自行车胎内的气体的压强，其实都是一定质量的气体压强。我们先做一个实验。这是一个注射器，活塞位于筒的中部，用手指堵住前端的小孔，这样筒内就封住了一部分空气，空气跟外界隔绝。这些气体就是一定质量的气体。现在，我们向前推活塞，筒内的定量气体的体积变小，手指有什么感觉？（请同学试试看）。这个实验说明一定质量的气体，体积越小，压强越大。向后拉活塞，手指有什么感觉，怎样解释。说明：一定质量的气体，体积越大，压强越小。实验中，始终注意活塞是被缓慢拉动、推动，是为了保持气体的温度不变。可见，在温度不变时，一定质量的气体，体积越小，压强越大；体积越大，压强越小。请同学们猜想一下，在温度一定时，体积和压强是什么关系？答： DIS实验：用压强传感器与注射器相连，研究针管内气体在温度一定时，体积和压强的关系。体积可在针管上直接观察刻度得到。压强可以通过DIS压强传感器得到，单位：KPa。每增大1ml，记下当时的体积和压强数据，注意：手握的位置不能接触针管 推的过程缓慢 数据显示：体积减小，压强增大猜想： 把数据描点（P-V图）：似乎是双曲线反比拟合后：一条过原点的倾斜直线（可能有误差，不过原点，主要原因是压强传感器管中体积未考虑）说明：压强和体积的倒数成正比，即压强和体积成反比。这个规律是英国科学家玻意耳在1660年发现的，所以称为玻意耳定律。玻意耳定律1、内容：一定质量的气体，在温度不变时，它的压强和体积成反比。注：适用条件：一定质量，温度不变2、数学形式，即P1V1=P2V2 或PV=恒量画出的图象，简称P-V图（纵轴表示压强，横轴表示体积）因为这个状态变化过程是温度不变，所以称过程为等温过程或等温变化。画的P-V图叫等温图线，它是一条双曲线。3、P-V图象：一条双曲线（称为等温线）4、适用范围：温度不太低（和室温相比） 压强不是很大（和大气压相比）根据定律的条件，想想如果实验做出来的P-1/V图象不过原点，误差的原因可能有那些？（注射器漏气，使气体质量发生改变；推时不缓慢，使温度升高发生变化；读体积数时产生误差）例：在一端封闭，另一端开口，内径均匀的直玻璃管管内注入一段长15cm的汞柱，就可以粗略地测大气压。玻璃管水平放置时，被汞柱封闭的空气柱长30cm。将玻璃管缓慢地转动到使开口竖直向上时,空气柱长25cm，求大气压。分析：确定被汞柱封闭的空气柱为研究对象,设其截面积为S。因为整个过程，外界温度不变，所以可视为温度不变。由玻意耳定律P1V1=P2V2 在玻璃管水平时，密闭气体的压强P1等于大气压P0,，体积V1=Sh1=0.3S cm3在玻璃管竖直放置时,气体压强P2=P0+gh=P0+13.61039.80.15Pa=P0+2104Pa, V2=0.25S cm3代入P1V1=P2V2,得 P00.3S=(P0+2104)0.25S， 所以，大气压P0=1105Pa。在应用玻意耳定律解题时，要仔细分析题意，确定哪部分气体是研究对象(注意气体质量一定)，接着要分析这部分气体先后处于怎样的状态，分别确定各个状态下的P、V值，如有连续的变化过程，要找出各状态量之间的区别和联系，然后用公式P1V1=P2V2来求解。（三）总结（四）布置作业八、课堂教学的实施与调整三次较大的教学设计变更，记录如下：第一次我的设计（一）创设情景，提出猜想：通过最简单的推拉活塞的实验感受一定质量的气体，在温度不变时，气体的压强和体积的关系，作出猜想。（二）实验探究，误差分析：用DIS实验得到等温变化过程中气体压强与体积的反比关系，得出玻意耳定律，并对P-V图进行误差分析。（三）整理知识，理清思路：得到玻意耳定律后，强调其使用条件和适用范围。（四）运用定律，联系实际：通过例题分析，总结运用玻意耳定律解题的步骤。（五）拓展联想，课外探究：讨论一定质量的气体，在温度一定时，压强和密度的关系。设计的意图引导学生从创设的情景中发现问题、提出猜想，然后利用DIS实验探究和解决问题，最后通过对该实验的误差分析，引导学生归纳出结论，并能运用定律解决问题。带教老师给我的建议1、玻意耳定律的适用范围：温度不太低、压强不太大，并不一定已液化成液态或是凝固成固体。实际上，温度较低，压强较大，不到液化，气体定律就不再适用。2、双曲线不能看出PV=C，所以应该强调作P-1/V图，讨论P-1/V图不过原点的原因。3、为方便控制时间，不讲拓展，把例题进行灵活改动，如：求再转过90度后气柱的长度。我的体会通过老师帮助修改教案，感到教师在教学过程中不仅要能灵活的利用各种学习资源和信息技术，更要注重对整节课的把握和一些细节问题的研究。第二次设计的改进（一）创设情景，提出设想：全班通过最简单的推拉活塞的实验，感受一定质量的气体在温度不变时，气体的压强和体积的关系，作出猜想。（二）实验探究，误差分析：用DIS实验得到等温变化过程中气体压强与体积的反比关系，得出玻意耳定律，并对P-1/V图进行误差分析。（三）知识迁移，学以致用：讲人体的呼吸原理，进一步巩固玻意耳定律。（四）小结归纳，理清思路：通过例题分析，总结运用玻意耳定律解题的步骤。改进的意图1、使每个学生参与课堂活动，感受一定质量的气体，在温度不变的情况下，气体的压强和体积的关系。2、利用DIS技术优势，进一步把重点放在对玻意耳定律得出过程的“猜想验证”上。3、对误差的分析，让学生从多角度，尤其是定律的使用条件出发，强调使用条件。听课老师的建议1、全班同学推拉活塞感受压强和体积的关系，由于上课时间有限，建议一个同学代表演示实验。2、猜想压强和体积关系时的引导，由于学生水平教低，引导时可以更直接些，可以从数学上1次、2次等函数图象着手。3、误差分析时可着重从读数怎么读、读的是哪一段来引导。4、人体的呼吸原理质量发生变化，不适用玻意耳定律；从控制时间方面考虑，也删掉为好。我的体会通过第一次试讲，感到内容偏多,难度偏高,对教学重点与难点估计不足。上课时间有限，要有所取舍和侧重。教师在教学过程中要注重对学生的引导方式，培养学生的自主探索研究促使学生想学，会学、能学、坚持学。第三次设计的改进（一）创设情景，提出设想：让一个同学代表演示实验，谈推拉活塞的感受。引导学生大胆猜想压强与体积之间可能的函数关系式。（二）实验探究，误差分析：用DIS实验研究等温变化过程中气体压强与体积的关系，得出玻意耳定律，并对这个实验中P-1/V图像不过原点的原因进行分析。（三）知识迁移，学以致用：通过对计算题的讨论分析，巩固玻意耳定律，整理玻意耳定律解题的步骤。（四）小结归纳，理清思路：请一位同学小结一下本节课的内容。改进的意图1、在有限的课堂，请代表谈体会可以节省引入课题的时间。2、利用DIS技术优势，引导学生对玻意耳定律得出的P-1/V图进行误差分析。3、分析结束后，留有时间让学生小结归纳本节课的所学的知识点，及时反馈课堂教学效果。听课老师的建议1、推拉活