物理选择性必修 第三册2 气体的等温变化优质第1课时教学设计及反思

这是一份物理选择性必修 第三册2 气体的等温变化优质第1课时教学设计及反思，共8页。教案主要包含了探究气体等温变化的规律，气体的等温变化规律等内容，欢迎下载使用。
备课人
学科
物理
课题
2.2气体的等温变化
教学内容分析
《气体的等温变化》是《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》选择性必修第3册“固体、液体和气体”主题下的内容。课程标准要求为：通过实验，了解气体定律。知道理想气体模型。能用分子动理论和统计观点解释气体压强和气体实验定律。《普通高中物理课程标准(2017年版)解读》对课程标准的解读为：本条目要求学生通过实验，学习气体的玻意耳定律、查理定理、盖-吕萨克定律。要求学生能够用分子动理论和统计观点定性地解释气体的三个实验定律。要知道理想气体模型，不能仅仅停留在知道什么是理想气体，而应该体会到物理模型的构建在解决物理问题中的重要意义。
本节在第1节内容基础上，研究一定质量的气体在温度保持不变时，气体压强和体积的关系。教材包含两部分内容：一是探究气体等温变化规律的实验；二是玻意耳定律。实验探究是本节课的重点，教材编写围绕“实验思路”“物理量的测量”“数据分析”等问题展开，教学中要注重创设情境、控制实验条件，定量测量实验数据，用图像处理数据、分析数据，得出结论。
学情分析
学生已学习压强的产生和影响因素，对气体加热，如果保持体积不变，温度升高，压强会增大。如果要保持压强不变，体积必须膨胀。即压强增大时，体积减小；压强减小，体积增大。学生了解实验数据常用图像或表格处理，分析得到规律。在研究加速度和质量的关系，为验证加速度与质量是否成反比，可绘制a- eq \f(1,m) 图像，研究p和V的关系采用类似方法，绘制p- eq \f(1,V) 验证p和V是否成反比，教学时注意对数据处理方法的引导，让学生分析实验数据，得到实验结论。中学生喜爱动手操作，忽视对数据的分析，科学探究能力不强，要注重对学生薄弱处的提升。
教学目标
物理观念：知道玻意耳定律的内容，通过实验得出玻意耳定律并掌握定律的内容及公式，具有将玻意耳定律与实际相联系的意识。
科学思维：数据处理过程中利用转化思想确定气体等温变化规律；在简单的情境中用玻意耳定律推理分析实际问题。
科学探究：通过与他人合作交流经历探究实验过程探究物理规律：在实验设计和数据处理过程中，学习用图像对实验数据进行处理与分析，最终得出实验结论学会，体验科学探究过程。
科学态度与责任：通过表格与图像对实验数据进行处理与分析，培养实事求是的科学态度，激发探索科学的兴趣。在真实情境中提高学生综合运用知识来分析和解决实际问题的能力。
教学重难点
教学重点：通过实验探究得出玻意耳定律的内容，并能进行简单运算。
教学难点：设计实验方案探究气体等温变化规律
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
新课导入
在庆典活动中放飞的气球，会飞到我们看不见的地方。随着气球的升空，大气压在减小，温度在降低，气球在膨胀…看来，一定质量的气体的压强、体积和温度三个状态参量之间是有联系的。那么，它们会有怎样的联系呢?
PPT课件展示
学生观看课件并思考
引入新课内容，激发学生好奇心
新课教学
一、探究气体等温变化的规律
（一）等温变化
（1）定义: 一定质量的气体，在温度不变的条件下其压强与体积的变化。我们把这种变化叫做等温变化。（ m不变；T不变）
（2）说明：气体的状态参量（P、V、T），三个量中有两个或三个都发生了变化，气体状态就发生了改变。
探究气体等温变化的规律
定性研究
健身球自然放地面上时，手摸球的触感——很软；
一个人压在健身球上面，手摸球的触感——很硬。
将针筒的细口堵上，用力向里压柱塞，越往里压会有什么感觉？
能吹起气球吗？
结论：质量一定的气体，体积越小，压强越大。
定量研究
【实验思路】
针对气体的研究，我们可以先选定一个热力学系统，比如一定质量的空气，在温度不变的情况下，测量气体在不同体积时的压强，再分析气体压强与体积的关系。
利用注射器选取一段空气柱为研究对象，如图,注射器下端的开口有橡胶套，它和柱塞一起把一段空气柱封闭。在实验过程中，一方面让空气柱内气体的质量不变;另一方面，让空气柱的体积变化不要太快，保证温度不发生明显的变化。
1、选定一个热力学系统：注射器内一定质量的气体.
2、实验要求：
⑴保证气体质量一定——不漏气
①柱塞上涂上润滑油（凡士林）
②注射器下端的开口有橡胶套
⑵保证温度不发生明显的变化。
①让空气柱的体积变化不要太快（缓慢拉动活塞，容器透热）
②不能用手触摸玻璃管，环境恒温
实验
操作实验，想一想：
①研究的是哪一部分气体? 注射器内一定质量的气体
②怎样保证气体质量不变? 柱塞上涂上润滑油（凡士林）——主要是防止漏气，不是为了减小摩擦，该装置即使有摩擦，也不影响实验结果。
物理量的测量
③如何保证封闭气体的温度不变? 不能用手触摸玻璃管，缓慢拉动活塞，环境恒温，容器透热
④如何测 V ? 测量空气柱的长度L，V=空气柱长度L× 空气柱的横截面积S
⑤如何测量P？ 压力表读出,稳定后再读数
进行物理量的测量
观看实验视频，并作出数据分析
想一想
1）在这个实验中，为了找到体积与压强的关系，是否一定要测量空气柱的横截面积？
由于注射器是圆柱形的，横截面积不变，所以只需测出空气柱的长度即可
V1:V2 = SL1:SL2 =L1:L2
2）用刻度尺检查可以发现，玻璃管外侧的刻度尽管是均匀的，但并非准确的等于1cm,2cm,3cm……这对实验结果的可靠性是否有影响？
无影响。因为刻度均匀，所以 L1: L2即长度比就等于刻度标识的读数比，不受影响
3) 实验中如何保证气体温度不变？
①改变气体体积时，要缓慢进行，等稳定后再读出气体压强，
以防止气体体积变化太快，气体的温度发生变化．
②实验过程中，不用手接触注射器的圆筒以防止圆筒从手上吸收热量，引起内部气体温度变化.
思考与讨论：
在这个实验中，根据实验数据做出p-1/V函数图像为直线，但可能不通过坐标原点。为什么？
不过原点，说明压强P与体积的倒数1/V是一次函数关系；还可能是实验中存在误差，导致直线不过坐标原点。
观看视频气体等温变化的规律
理论分析：在气体的体积为无穷大时，1/V=0，气体为近似真空，压强应该为0，所以直线不通过原点，说明是实验误差。
误差来源：注射器与传感器相连部分的体积没有考虑。
减小误差的方法：应该使用较大的注射器，在实验过程中，气体的体积不宜压得太小，这样使那一部分的体积可以忽略不计。
观看探究气体等温变化的规律的实验视频
思考三个状态参量中可以只变化一个吗？
理解物理中对于一定质量的气体P、V、T三者之间的关系，体会物理观念的形成过程。
加深学生对新知识点的理解，强化记忆。
二、气体的等温变化规律
（一）玻意耳定律
（1）内容：一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强P跟体积V成反比。
表达式：PV=C；P1V1=P2V2
其中P1，V1和P2，V2分别表示气体在1，2两个状态下的压强和体积
玻意耳定律又叫玻马定律，英国物理学家玻意耳和法国物理学家马略特各自通过实验发现。
研究对象:一定质量的气体
适用条件:温度保持恒定
适用范围:温度不太低（与室温相比），压强不太大（与大气压相比）
C与气体的种类、质量、温度有关。（ PV=C=nRT ）
对一定质量的某种气体：温度不变，C不变；
对一定质量的某种气体：温度越高，C越大．
（二）P—V图（等温线）
1. P-V图：一定质量的理想气体，在温度不变的情况下P与V成反比，因此P-V图像的形状为双曲线的一支。它描述的是温度不变时的p ­-V关系，称为等温线。
面积：S=PV=C=nRT
对一定质量的某种气体，
温度不变,C不变；温度越高，C越大
特点：
（1）每条等温线上气体各状态温度相同；
（2）温度越高等温线离坐标轴或原点越远（T1