【教案】氣體的等溫變化+教學(xué)設(shè)計高二下學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第三冊

第2章氣體、固體和液體第2節(jié)氣體的等溫變化教學(xué)內(nèi)容分析《氣體的等溫變化》是《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》選擇性必修第3冊“固體、液體和氣體”主題下的內(nèi)容。課程標(biāo)準(zhǔn)要求為：通過實(shí)驗，了解氣體定律。知道理想氣體模型。能用分子動理論和統(tǒng)計觀點(diǎn)解釋氣體壓強(qiáng)和氣體實(shí)驗定律?！镀胀ǜ咧形锢碚n程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)解讀》對課程標(biāo)準(zhǔn)的解讀為：本條目要求學(xué)生通過實(shí)驗，學(xué)習(xí)氣體的玻意耳定律、查理定理、蓋-呂薩克定律。要求學(xué)生能夠用分子動理論和統(tǒng)計觀點(diǎn)定性地解釋氣體的三個實(shí)驗定律。要知道理想氣體模型，不能僅僅停留在知道什么是理想氣體，而應(yīng)該體會到物理模型的構(gòu)建在解決物理問題中的重要意義。上一節(jié)學(xué)習(xí)了用體積、壓強(qiáng)和溫度三個物理參量描述氣體狀態(tài)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究一定質(zhì)量的氣體在溫度保持不變時，氣體壓強(qiáng)和體積的關(guān)系。本節(jié)課包含兩部分內(nèi)容：一是探究氣體等溫變化規(guī)律的實(shí)驗；二是玻意耳定律。從課程標(biāo)準(zhǔn)要求來看“通過實(shí)驗，了解氣體定律”說明實(shí)驗探究是本節(jié)課的重點(diǎn)，教材編寫圍繞“實(shí)驗思路”“物理量的測量”“數(shù)據(jù)分析”等問題展開，實(shí)驗探究分為定性分析和定量探究兩個過程，教學(xué)中要注重創(chuàng)設(shè)情境、控制實(shí)驗條件，定量測量實(shí)驗數(shù)據(jù)，用圖像處理數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)，得出結(jié)論。學(xué)情分析學(xué)生已學(xué)習(xí)壓強(qiáng)的產(chǎn)生的微觀解釋和影響因素，對于氣體參量關(guān)系有初步認(rèn)識：氣體溫度不變時，體積減小，壓強(qiáng)增大。在實(shí)驗技能方面學(xué)生了解實(shí)驗數(shù)據(jù)常用圖像或表格處理，能夠分析得到規(guī)律。方法上，在研究加速度和質(zhì)量的關(guān)系，為驗證加速度與質(zhì)量是否成反比，可繪制a-eq\f(1,m)圖像，研究p和V的關(guān)系采用類似方法，繪制p-eq\f(1,V)驗證p和V是否成反比，教學(xué)時注意對數(shù)據(jù)處理方法的引導(dǎo)，讓學(xué)生分析實(shí)驗數(shù)據(jù)，得到實(shí)驗結(jié)論。高中學(xué)生喜愛動手操作，忽視對數(shù)據(jù)的分析，科學(xué)探究能力不強(qiáng)，要注重對學(xué)生薄弱處的提升。教學(xué)目標(biāo)（1）物理觀念：知道玻意耳定律的內(nèi)容，通過實(shí)驗得出玻意耳定律并掌握定律的內(nèi)容及公式，具有將玻意耳定律與實(shí)際相聯(lián)系的意識。（2）科學(xué)思維：數(shù)據(jù)處理過程中利用轉(zhuǎn)化思想確定氣體等溫變化規(guī)律；在簡單的情境中用玻意耳定律推理分析實(shí)際問題（3）科學(xué)探究：通過與他人合作交流經(jīng)歷探究實(shí)驗過程探究物理規(guī)律：在實(shí)驗設(shè)計和數(shù)據(jù)處理過程中，學(xué)習(xí)用圖像對實(shí)驗數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與分析，最終得出實(shí)驗結(jié)論學(xué)會，體驗科學(xué)探究過程?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任：通過表格與圖像對實(shí)驗數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與分析，培養(yǎng)實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，激發(fā)探索科學(xué)的興趣。在真實(shí)情境中提高學(xué)生綜合運(yùn)用知識來分析和解決實(shí)際問題的能力。教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：經(jīng)歷實(shí)驗探究等溫變化氣體變化規(guī)律、玻意耳定律內(nèi)容教學(xué)難點(diǎn)：設(shè)計實(shí)驗方案探究氣體等溫變化規(guī)律教學(xué)方法：講授法、實(shí)驗探究法、啟發(fā)式教學(xué)、小組合作法教學(xué)過程教學(xué)情境教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖課題引入吹氣球比賽：兩個氣球套緊在礦泉水瓶上，一個瓶始終與大氣相連，另一個密封不與大氣相連。展示兩個裝有氣球的礦泉水瓶，介紹比賽規(guī)則，請一位體型較大的男生和體型較小的女生參加吹氣球比賽。教師總結(jié)比賽：男生吹氣球遇到了一些困難，我們?nèi)绾稳ソ鉀Q？讓學(xué)生在憤悱之時進(jìn)入新課《氣體的等溫變化》的探究學(xué)習(xí)之中。1.體型較大男生吹封口的氣球，體型較小的女生吹不封口的氣球。其他同學(xué)觀察，看誰吹得快，吹得大。2.學(xué)生觀察到男生氣球吹的比女生小而且更費(fèi)力，覺得不可思議。通過游戲的形式激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。男生吹氣球中遇到的困難成為學(xué)生急待解決的問題使學(xué)生產(chǎn)生探究欲望。描述氣體的物理參量在慶典活動中放飛的氣球，上升過程中會發(fā)生怎樣的變化？我們用哪些物理量進(jìn)行描述？展示生活中慶典活動被放飛的氣球，提出問題。教師總結(jié)：一定質(zhì)量的氣體的壓強(qiáng)、體積和溫度三個狀態(tài)參量之間存在一定關(guān)系，在研究三個物理量之間的關(guān)系時我們采用什么方法？思考并回答：氣球會爆炸，上升過程溫度、壓強(qiáng)、體積都會變化。學(xué)生根據(jù)以往經(jīng)驗：控制變量法。以氣體升空額問題情境，啟發(fā)學(xué)生關(guān)注氣體狀態(tài)變化以及狀態(tài)參量之間的關(guān)系，明確探究方向。通過感受三個物理量同時變化的過程過于復(fù)雜，啟發(fā)學(xué)生在分析多因素影響的問題中，能夠使用控制變量法進(jìn)行分析。探究氣體等溫變化規(guī)律（一）定性感受：健身球表面硬度的變化教師請兩位同學(xué)，引導(dǎo)對氣體等溫變化的定性感受。一位同學(xué)感受健身球表面硬度的變化，一位同學(xué)對健身球進(jìn)行擠壓。同學(xué)描述健身球硬度的變化其他同學(xué)觀察，進(jìn)而得出結(jié)論：質(zhì)量一定，溫度一定的氣體，體積越小，壓強(qiáng)越大采用預(yù)測、觀察、解釋的教學(xué)策略，引導(dǎo)學(xué)生定性感受，收集證據(jù)，推理得到初步結(jié)論，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)推理能力和證據(jù)意識。（二）定量探究：氣體等溫變化的規(guī)律任務(wù)一、實(shí)驗方案設(shè)計1.教師展示問題與實(shí)驗器材，布置任務(wù)：自主閱讀教材，設(shè)計初步實(shí)驗方案。2.組織小組討論，補(bǔ)充交流。3.請小組代表展示交流。4.組織學(xué)生評價，教師總結(jié)補(bǔ)充。5.組織小組實(shí)驗。1.學(xué)生閱讀教材，確定初步的實(shí)驗方案2.小組合作討論交流，對實(shí)驗方案進(jìn)行補(bǔ)充。3.小組代表對本組的實(shí)驗方案進(jìn)行介紹。4.對展示的小組進(jìn)行補(bǔ)充說明，跟隨教師總結(jié)補(bǔ)充。5.小組合作進(jìn)行實(shí)驗。通過閱讀教材自主設(shè)計實(shí)驗方案，發(fā)散學(xué)生的思維，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗方案設(shè)計的能力。1.請小組展示實(shí)驗過程及數(shù)據(jù)處理結(jié)果2.鼓勵其他學(xué)生進(jìn)行評價補(bǔ)充3.教師在展示的基礎(chǔ)之上進(jìn)行追問：p-V圖像是一條曲線，能說明p和V成反比嗎？若不能，如何處理實(shí)驗數(shù)據(jù)？4.教師利用excel繪制p-eq\f(1,V)圖像，引導(dǎo)學(xué)生得到結(jié)論。1.小組展示實(shí)驗過程及數(shù)據(jù)處理結(jié)果：介紹獲取多組p、V數(shù)據(jù)，2.其他小組同學(xué)補(bǔ)充說明3.學(xué)生思考，回顧已知，確定兩個物理量反比中化曲為直的思想。4.學(xué)生觀察數(shù)據(jù)點(diǎn)近似分布在一條過原點(diǎn)的直線上，說明：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。經(jīng)歷科學(xué)探究過程，培養(yǎng)學(xué)生小組合作的能力。讓學(xué)生體驗科學(xué)探究的一般過程，發(fā)展學(xué)生科學(xué)探究能力。最后能夠從科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度出發(fā)，實(shí)事求是分析圖像產(chǎn)生誤差的原因，得出結(jié)論提高科學(xué)推理與論證的能力。根據(jù)實(shí)驗數(shù)據(jù)存在誤差角度引出用更加準(zhǔn)確高效傳感器探究氣體等溫變化的規(guī)律。播放實(shí)驗視頻，指導(dǎo)學(xué)生觀看。學(xué)生觀看用傳感器探究氣體等溫變化的規(guī)律實(shí)驗視頻。二、理解玻意耳定律根據(jù)實(shí)驗結(jié)論，總結(jié)波意耳定律并深入理解。教師提出問題：根據(jù)實(shí)驗如何總結(jié)波意耳定律的內(nèi)容？教師追問：如果用數(shù)學(xué)表達(dá)式如何描述？教師補(bǔ)充：還有其他方式表示嗎？引導(dǎo)學(xué)生回答。介紹等溫線，引出理論分析幫助學(xué)生深入理解。學(xué)生根據(jù)實(shí)驗總結(jié)：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。學(xué)生根據(jù)數(shù)學(xué)關(guān)系思考并進(jìn)行表示。根據(jù)實(shí)驗想到用圖像進(jìn)行表示。在教師的講解下對波意耳定律進(jìn)行理論探究，理解等溫線。從語言描述，數(shù)學(xué)表達(dá)式、圖像三個角度理解波意耳定律，通過問題情境引發(fā)學(xué)生對等溫線的進(jìn)一步認(rèn)識，確定等溫線溫度的判斷方法，總結(jié)歸納。1.教師設(shè)置情境：兩位同學(xué)在冬天和夏天做出的哪條等溫線的溫度高？理由是什么？2.教師總結(jié)。2.學(xué)生獨(dú)立思考，確定答案，并組織語言講解自己的證據(jù)。三、應(yīng)用波意耳定律根據(jù)學(xué)習(xí)到的結(jié)論，解決課前比賽男生吹氣球中遇到的困難。教師解釋在比賽中女生的瓶子始終與大氣相連，男生的瓶子密封不與大氣相連。進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)知識定性分析男生吹氣球中遇到的困難。追問：氣球增加非常的小，真的造成了很大的困難嗎？展示真實(shí)具體的情境，進(jìn)行定量的計算，定量討論男生遇到的困難，學(xué)生根據(jù)波意耳定律進(jìn)行思考，學(xué)生代表解釋：氣球體積增大，瓶內(nèi)氣體體積減小，壓強(qiáng)增大，使男生吹氣球造成困難。根據(jù)展示情境利用波意耳定律的表達(dá)式分析礦泉水瓶的壓強(qiáng)變化。利用所學(xué)知識解決課前問題，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的意識。讓同學(xué)們應(yīng)用剛剛得到的結(jié)論，有助于幫助他們對公式物理意義的理解，感受到生活中處處是物理。課堂小結(jié)在解決問題的過程中，你有哪些收獲？1.給學(xué)生一定的思考，請同學(xué)進(jìn)行回答2.教師從知識、方法和物理探究過程再進(jìn)行補(bǔ)充。學(xué)生代表總結(jié)回答學(xué)生總結(jié)概括，教師補(bǔ)充，幫助學(xué)生把握知識脈絡(luò)，建構(gòu)知識體系，培養(yǎng)學(xué)生的表達(dá)能力。課后思考潛水過程的氣體規(guī)律為什么在潛水上升時，不要憋氣？課下小組思考討論培養(yǎng)學(xué)生知識遷移本領(lǐng)，在應(yīng)用知識，過程內(nèi)化新知。板書設(shè)計§2.2氣體的等溫變化一、探究氣體的等溫變化1.定性感受2.定量探究3.理論分析二、理解玻意耳定律1.內(nèi)容：2.表達(dá)式：pV=Cp1V1=p2V23.等溫變化的圖像三、應(yīng)用玻意耳定律教學(xué)反思本節(jié)課課堂的引入，趣味性強(qiáng)，并以解決困難為線索，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲。各個環(huán)節(jié)整體的邏輯性比較恰當(dāng)，銜接自然。在各個環(huán)節(jié)注重思想方法的滲透，同時兼顧學(xué)生評價與教師評價相結(jié)合。在探究實(shí)驗環(huán)節(jié)，分為了