2.4《实验：探究气体等温变化的规律》课时教案（表格式）-2025--2026年教科版高中物理选择性必修第三册

2.4《实验：探究气体等温变化的规律》课时教案 学科 物理 年级册别 高三上册 共1课时 教材 教科版高中物理选择性必修第三册 授课类型 实验探究课 第1课时 教材分析 教材分析 本节内容位于教科版高中物理选择性必修第三册第二章第4节，是热学部分的核心实验之一。教材通过引导学生设计并完成“探究气体等温变化的规律”实验，帮助学生理解玻意耳定律的物理内涵，掌握控制变量法在热学实验中的应用。该实验不仅是对理想气体状态方程的初步验证，也为后续学习查理定律、盖-吕萨克定律奠定基础，在整个热力学知识体系中具有承上启下的作用。 学情分析 高三学生已具备一定的实验操作能力和数据分析能力，掌握了压强、体积、温度等基本概念，并熟悉理想气体模型。但在实际操作中，对密闭系统内气压微小变化的测量仍存在困难，容易忽视环境温度波动对实验结果的影响。此外，部分学生在处理P-V与P-1/V图像时缺乏数形结合意识。针对这些问题，教学中将采用数字化传感器实时采集数据，辅以小组合作探究方式，提升实验精度与思维深度。 课时教学目标 物理观念 1. 理解一定质量的气体在温度不变时，压强与体积之间的反比关系，建立等温过程的物理图景。 2. 掌握玻意耳定律的表达式及其适用条件，能用微观解释说明宏观现象。 科学思维 1. 能运用控制变量法设计实验方案，合理选择实验器材和测量方法。 2. 能根据实验数据绘制P-V和P-1/V图像，通过图像分析判断是否符合反比关系，培养数形结合的思维能力。 科学探究 1. 经历完整的实验探究过程：提出问题→设计方案→进行实验→收集数据→分析论证→得出结论。 2. 学会使用压强传感器和注射器组成的数字化实验装置，提高现代实验技术的应用能力。 科学态度与责任 1. 在实验过程中养成严谨求实的科学态度，尊重实验数据，敢于质疑异常结果。 2. 认识到气体定律在医疗、航天、气象等领域的广泛应用，增强社会责任感和技术伦理意识。 教学重点、难点 重点 1. 设计并完成探究气体等温变化规律的实验，获得压强与体积的关系数据。 2. 理解玻意耳定律的内容及数学表达形式，掌握其图像特征。 难点 1. 实验中保持气体温度恒定的操作技巧及误差分析。 2. 对P-V曲线非线性特征的理解，以及如何通过P-1/V图像线性化处理来验证反比关系。 教学方法与准备 教学方法 情境探究法、合作探究法、讲授法、实验法 教具准备 数字压强传感器、医用注射器（60mL）、数据采集器、计算机、DISLab软件、恒温水浴槽、温度计 教学环节 教师活动 学生活动 情境导入 【5分钟】 一、创设真实情境，引发认知冲突 （一）、播放视频：潜水员上升过程中的减压病案例 教师播放一段关于深海潜水员快速上浮导致体内气泡膨胀引发“减压病”的科普视频。画面中展示潜水员在高压环境下呼吸压缩空气，氮气溶入血液；当上升过快，外界压力迅速降低，溶解的气体析出形成气泡，堵塞血管或压迫神经。引导学生思考：“为什么压力变化会影响气体体积？如果温度保持不变，压强和体积之间是否存在某种定量关系？” （二）、提出驱动性问题，激发探究欲望 教师提问：“假设我们有一个封闭的注射器，里面封有一定质量的空气。当你慢慢推动活塞压缩气体时，你能感觉到什么？这说明了什么物理量发生了变化？如果我们想研究这个过程中压强和体积的关系，最关键的是要控制哪个变量不变？”鼓励学生基于生活经验进行猜想：“你认为压强P和体积V可能是正比、反比还是其他关系？”记录学生的多种假设，如“P∝V”、“P∝1/V”、“P+V=常数”等，为后续实验验证埋下伏笔。 （三）、回顾已有知识，搭建思维桥梁 教师引导学生回忆初中所学的“波义耳实验”，简要介绍17世纪英国科学家罗伯特·波义耳通过U形管实验发现气体压强与体积成反比的历史背景。强调 ... ...