高中物理-气体的等温变化教学设计学情分析教材分析课后反思

《气体的等温变化》教学设计【设计意图】本章节气体实验定律，主要是探究一定质量的气体P、V、T三个的物理量的关系，通过前面的学习，学生已经了解了，探究三个及以上变量时，要采用控制变量的物理方法，从而构建本节要学习的等温变化模型。气体定律是实验定律，所以要从实验中得到规律，并且要体验得到规律的一般科学方法，从定性到定量，从感性体验到科学的推理、论证、质疑，最后得到科学的结论。所以，本节课从学生的生活体验开始，引导学生发现问题，并激发他们解决问题的内在动力。通过定性实验，到定量实验不断的发现问题，解决问题，逐步深入探究，直到找到问题的答案。在数据处理环节，培养严谨的科学态度，要实事求是，对实验误差进行科学的评估与解释。【教学过程】课前准备观察生活中与气体有关的现象，请同学们录制一个生活中与气体现象有关的微视频。预习教材上《气体等温变化》的内容，设计一个探究等温变化的实验方案。引入新课学生活动一：演示实验：把瘪了的乒乓球放热水中复原；挤压矿泉水瓶，瓶盖被弹出。提出相关疑问。问题1.气体的压强、体积、温度三个状态参量之间具体是什么关系呢？通过什么方法探究这三个量之间的关系呢？探究过程探究过程探究过程建构等温变化的物理模型提出物理方法：要研究三个及三个以上变量的关系时，通常采用控制变量法。即：控制T不变，研究P与V之间的关系控制V不变，研究P与T之间的关系控制P不变，研究V与T之间的关系等温变化：我们把一定质量的气体，在温度不变的条件下发生的状态变化，叫做等温变化。定性探究问题2.一定质量的气体，等温变化时，压强和体积之间有什么关系呢？学生活动二：选择实验器材，推拉注射器、挤压气球、挤压矿泉水瓶等体验,得到定性探究结论。定性探究结论：一定质量的气体，在温度不变时，体积减小，压强增大，体积增大，压强减小问题3：根据体积减小，压强增大，体积增大，压强减小的结论，能不能确定P、V两个量的具体定量关系？学生思考：两个物理量一个增大，一个减小，可能存在怎样的数学关系？满足以上关系的数学表达式，可能是：压强P与V成反比，也有可能P与V2成反比，或者P与V3成反比.。。。。。。，提出进一步探究的要求：设计实验，计采集P、V数据进行，进行数据分析定量探究实验目的：探究一定质量的气体，在温度不变时，压强和体积之间的关系。学生活动三：请同学们，根据以上实验目的，设计探究等温变化的实验方案。学生活动四：同学展示设计方案方案一展示：方案二展示：学生活动四：对同学提供的实验方案，提出改进意见。改进意见：方案一：1、不能用手握注射器，想办法利用别的物体固定住注射器。弹簧秤、挂钩、和注射器要在同一条直线上，不应该让挂钩这样勾住注射器拉杆。方案二：共采集三组数据，数据采集偏少，不易消除偶然误差的影响。学生活动三：进行实验实验器材：带铁夹的铁架台、注射器、压力表、栓塞、橡胶套、刻度尺实验步骤：1.如图所示组装实验器材。2.用手把栓塞缓慢向下压，选取几个位置，同时读出刻度尺读数与压强，记录数据。3.用手把栓塞缓慢向上拉，选取几个位置，同时读出刻度尺读数与压强，记录数据。注意事项：=1\*GB3①缓慢推或拉=2\*GB3②手不要握注射器（二）实验器材：注射器、气压传感器、数据采集器实验步骤：1.把封闭了一段空气柱的注射器，与气体压强传感器、数据采集器和电脑相连。2.把注射器推到某位置不动，从注射器壁的刻度读出气体的体积V，手动输入电脑，点击拍照按钮，计算机就会把这一组体积压强值保存。记下一组P、V值。3.再缓慢推或拉注射器的拉杆到另一位置，再读出对应的体积值输入电脑，拍照后，再记录一组数据。如此重复，可采集多组数据。数据处理问题4.可以采用哪些方法对采集的7组数据进行处理？学生活动五：回顾以前数据处理的方法，给出意见问题5.用计算法，应该进行怎样的计算？学生活动六：学生思考后，给出运算方法，并分析运算结果，得出结论。学生活动七：看P-V图像，和P-1/V图像，给出分析意见问题6：P-1/V图像，没过原点的原因是什么？学生猜想讨论：引导学生得到：这条图像理论上应该过原点，因为，当1/V=0时，就是把注射器内的气体V趋向无限大，压强应该趋向于0。所以，如果没有误差，这是一条过原点的直线。误差分析=1\*GB3①有轻微漏气，=2\*GB3②温度稍微有变化，=3\*GB3③体积读数误差，=4\*GB3④压强测量误差实验结论得出实验结论：一定质量的气体，在等温变式时，压强与体积成反比。(说明：物理规律或定律的得出，是科学家们无数次实验的结晶。)物理学史英国化学家玻意耳，在1662年根据实验结果提出：“在密闭容器中的定量气体，在恒温下，气体的压强和体积成反比关系。”称之为玻意耳定律。这是人类历史上第一个被发现的“定律”。法国科学家马略特在1676年，在两人互不知情的情况下，也发现了这个定律。（鼓励学生要有探究精神，培养科学态度与责任感。）玻意耳定律1、内容：一定质量某种气体，在温度不变的情况下，压强P与体积V成反比2、公式表示：PV=C（常量）或P1V1=P2V2适用条件：气体温度不能过低、压强不能过大图像表述（等温线）应用玻意耳定律解决问题例1：一定质量气体的体积是20L时，压强为1×105Pa。当气体的体积减小到16L时，压强为多大？设气体的温度保持不变。利用玻意耳定律的解题步骤（1）明确研究对象（质量一定的气体）；（2）分析过程特点，判断是否为等温变化；（3）列出各个状态的P、V值(P1、V1，P2、V2)；（4）根据P1V1=P2V2列式求解(统一单位)；变式1．如图所示，一根一端封闭的粗细均匀的细玻璃管，有一段h＝19cm的水银柱将一部分空气封闭在细玻璃管里．当玻璃管开口向上竖直放置时(如图甲)，管内空气柱长L1＝15cm，当时的大气压强p0＝76cmHg.那么，当玻璃管开口向下竖直放置时(如图乙，水银没有流出)，管内空气柱的长度是多少？（设封闭气体的温度保持不变）变式2：一个足球的容积是2.5L,用打气筒给这个足球打气,每打一次都把体积为125mL、压强与大气压强相同的空气打进去,如果足球在打气前就已是球形，内部空气压强与大气压相同,那么打了20次以后,足球内部空气的压强是大气压的多少倍?（设足球内部的温度保持不变）本节课收获玻意耳定律：一定质量的气体，在温度保持不变时，它的压强和体积成反比。会解释生活中与等温变化有关的气体现象。知道实验探究的一般方法：从定性到定量，控制变量的思想善于观察生活，要有探究精神。课后作业请结合分子动理论和气体压强产生的原因，从微观角度解释玻意耳定律？2、观看同学们拍摄的小视频，选择其中一个用玻意耳定律作出解释。3、完成课后反馈  学情分析在本节课前学生已经了解了描述气体的三个状态参量压强、体积、温度，知道探究三个及三个以上变量的关系时要采用控制变量法，计算法和图像法也是处理实验数据常用的方法，在探究合力不变，物体的加速度与质量的关系时，也用到了“化曲为直”的思想。生产生活中，与气体有关的现象无处不在，通过学习能解惑身边的现象，这更易引起学生探究的欲望和兴趣。教师要合理引导学生活动，巧妙的利用学生已有的知识和经验，逐步深入探究，经历思维的碰撞，不断提升学生对现象中蕴含规律的认知，最后，基于对事实数据的科学分析得出结论。效果分析本节课教学目标达成度高，通过明确的问题导向，利用已有知识构建新的知识体系，突破教学重点和难点。通过信息技术和数字教育资源与教学实施过程的深度融合，体现了网络课的优势。课前预习，课堂探究过程，学生参与度高，不同层次的学生均有收获；学生思维积极活跃，有认知冲突，有精彩观念，有不同的问题解决方法等等；师生交流对话充分，教学相长，形成和谐、合作的探究氛围。充分体现了教师主导、学生主体的地位，学生获得了知识，发展了能力。教师通过合理设置问题，引导学生积极探索思考，让学生亲自实验，操作，分析，总结，带着学生走向知识，而非带着知识走向学生。通过对气体等温变化规律的探究过程，学生又一次体会了物理模型建立的重要性，通过观察，引发好奇，经历探究得到结论，体会物理知识来源于生活应用于生活。通过课堂的师生交流，本节课的问题设置符合学生的认知水平，课堂练习和课后测评题目的设置有易、中、难的梯度设置，可以检测是否全班学生都能掌握玻意耳定律的内容并会简单应用，同时又让不同水平能力的同学有不同的收获和提高。教材分析《气体的等温变化》是高中物理选修3-3第八章第一节的内容，本章要求学生通过实验，了解气体实验定律。本节课的玻意耳定律是学生学习的第一个气体实验定律，是第一次定量分析气体状态参量间的关系，是学生进一步学习查理定律、盖-吕萨克定律的基础，所以本节内容是本章的重点。教材通过生活的现象引发学生思考压强、体积和温度三个参量间的关系，重视实验探究和数据分析过程。再一次体会物理模型在解决物理问题中的重要意义，通过亲历实验探究的过程，进一步培养学生基于事实数锯进行科学分析的能力。本节课重视实验定律的得出过程，以玻意耳定律为知识载体，在牛顿运动定律、机械能守恒定律等学习的基础上，进一步提升了学生物理素养水平。测评练习1．一定质量的气体，压强为3atm，保持温度不变，当压强减小了2atm，体积变化了4L，则该气体原来的体积为()A．eq\f(4,3)LB．2LC．eq\f(8,3)L D．3L2．在容积为20L的钢瓶内贮有压强为1.5×107Pa的氧气．打开钢瓶的阀门，把氧气分装到容积为5L的氧气袋中(袋都是真空的)，充气后的氧气袋中氧气压强都是1.0×106Pa．设充气过程不漏气，环境温度不变，则这瓶氧气最多可分装()A．60袋B．56袋C．50袋D．40袋3．如图所示，横截面积为0.01m2的汽缸内被重力G＝200N的活塞封闭了高30cm的气体．已知大气压p0＝1.0×105Pa，现将汽缸倒转竖直放置，设温度不变，求此时活塞到缸底的高度．4．如图所示，封闭端有一段长40cm的空气柱，左右两边水银柱的高度差是19cm，大气压强为76cmHg．要使两边管中的水银面一样高，求需要再注入多长的水银柱？5．某容器的容积是10L，所装气体的压强是20×105Pa．如果温度保持不变，把容器的开关打开后，容器里剩下的气体是原来的百分之几?(假设当时的大气压是1.0×105Pa．)课后反思教学中学生从演示实验、设计实验、到分析数据，充分参与科学探究的全过程，熟悉科学探究未知世界的一般流程，并坚持渗透实事求是和精益求精的科学精神。体现了学生为主体的课堂理念。本节课侧重于方法、侧重于过程、侧重于对规律的探究过程。如：控制变量、直觉猜想及验证、 “化曲为直 ”等； 3.本节课数据处理环节中，较充分地发挥了多媒体电脑的作用；实验数据分析过程中的重复性劳动和计算完全由电脑完成， 使学生有充裕的时间投入实验研究的方法和思路中； 4.物理来源于社会生活实践反之也能解释自然界及生活和生产中的相关现象 ,有效杜绝物理和生活相脱节的