2.4 实验：探究气体等温变化的规律教学设计（表格式）

教学设计 课程基本信息 学科 高中物理 年级 高二 学期 秋季 课题 实验：探究气体等温变化的规律 教科书 书 名：普通高中教科书 物理选择性必修 第三册 -出卷网-：教育科学-出卷网- 教学目标 1. 物理观念：知道什么是等温变化，掌握气体等温变化的规律及公式表达，能用此规律解释生活中的相关现象，完善有关气体分子的运动观。 2. 科学思维：通过实验探究能够自主建构探究的气体模型，并通过对实验结果的质疑不断完善实验，提高科学推理和论证的能力。 3. 科学探究：能基于生活中的现象提出问题，并设计实验寻找证据，能够通过对实验数据和图像的分析得出结论解释问题，体会科学探究过程。 4.科学态度与责任：通过对实验结果和理论结果的对比论证培养严谨认真、实事求是、不断探索的科学态度， 激发探索学习的兴趣。 教学内容 教学重点： 气体等温变化过程中压强与体积的变化规律，认识玻意耳定律。 教学难点： 1. 设计实验探究气体等温变化的规律。 2. 应用气体等温变化的规律解决实际问题。 教学过程 结合情境，引入新课 活动1：“空气炮”引出气体状态变化的问题 学生观看“空气炮”视频。 教师提出问题：“为什么瓶盖能被发射出去那么远？瓶内的气体发生了怎样的变化？”。随后教师补充要先明晰描述气体状态变化的物理量，进而提出体积、温度、压强三个状态参量。 图 1 “空气炮” 【设计意图】：通过生活中“空气炮”的实例能够极大地提高学生的学习兴趣，同时为什么能够形成这样一个空气炮的问题也能够提起学生的探索欲望。最后对描述气体状态的物理量的补充，也能够为后续的探究打下基础。 气体等温变化的概念 （1）活动1：结合具体情境判断状态参量的变化情况 教师根据“空气炮”的具体情境，提出问题：发射前瓶内的气体质量、压强、温度、体积四个量，哪些发生了变化，哪些未发生变化 学生根据刚才观看的视频回答：发射前，瓶内气体的质量和温度几乎没有发生变化，压强和体积发生了变化。 （2）活动2：归纳“等温变化”的概念 学生根据前面对“空气炮”的分析归纳得到“等温变化”的概念。 教师提出问题“等温变化过程中压强与体积有何具体关系？”，引出后续对于此关系的实验探究。 【设计意图】：继续分析“空气炮”的实例，学生思考此过程中几个物理量的变化情况，明晰质量和温度不变，进而自然的引出对此过程中压强与体积变化规律的探究，得到实验目的。 探究等温变化中压强与体积的关系 （1）活动1：猜想和实验规划 学生先结合“空气炮”的例子猜想等温变化过程中压强与体积的关系，根据此例学生不难发现等温变化中压强的变化趋势与体积相反，但学生会在具体的反比关系上产生分歧。 此时教师进行引导补充，需要由定性到定量地探究，即寻找证据，指出需要设计实验，收集数据，并通过分析数据最后得到实验结论。 （2）活动2：设置问题，引导学生设计实验 ①问题1：怎么测量气体的压强和体积？ 学生回答：利用压强计或者压强传感器测量压强，体积可以通过活塞的刻度体现。 ②问题2：改变气体体积还是改变压强？怎么改变？ 学生回答：改变气体体积更容易，可以上下拉动筒内的活塞改变气体体积。 ③问题3：如何保证气体质量和温度不变？ 学生回答：将一定的气体封闭在密闭容器内，置于常温的环境下并在改变体积时注意缓慢推动活塞。 ④问题4：测量的p与V数据用图像怎么分析？ 学生回答: 可以用图像分析，p与V的变化趋势相反，p-V图像看不出具体的反比次数。可以考虑p图像，通过此图像形状，能够得到p、V之间的具体关系。 （3）活动3：用压强计设计实验方案1，展开实验 教师展示实验装置图片，播放实验视频，学生记录实验数据在表格中。随后使用excel分析数据，生成p图像，学生根据此图像归纳压强与体积变化的具体关系 ... ...