高中物理1 气体的等温变化教学设计学情分析教材分析课后反思Word格式.docx
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温
变
化
的
概
念
1.利用知识回顾明确描述气体的三个状态参量以及物理学中的重要研究方法——控制变量法。
知识回顾：
（1）热学中我们是用哪些物理量描述气体状态的？
（2）在探究加速度与力、质量的关系的实验中采用了什么研究方法？
2.利用视频资料，使学生明白气体的三个状态参量之间存在着一定的关系，我们可以利用控制变量法研究它们之间的定量关系，从而引出今天的研究课题——等温变化，让学生阅读教材，明确什么是气体的等温变化。
【板书】一、等温变化
1.气体的三个状态参量：
压强、体积、温度。
2.控制变量法
3.气体的等温变化
教师强调气体的等温变化概念中“一定质量”和“温度不变”两个要素。
学生思考后回答：
（1）压强、体积和温度。
（2）控制变量法
学生阅读教材后回答：
一定质量的气体，在温度不变的条件下其压强与体积变化时的关系叫做气体的等温变化。
演
示
实
验
得
压
强
与
体
积
之
间
定
性
关
系
再
分
组
探
究
量
以教材图8.1—1实验器材，演示一定质量的气体，在温度保持不变的情况下，气体的压强随体积变化而变化的定性关系，从而引出探究气体等温变化的规律的实验。
让学生认真阅读课本P18实验案例，并思考回答以下问题，明确了以下问题，就能够保证后面探究实验的顺利进行。
思考问题：
（1）在这个实验案例中，我们研究的是哪一部分气体?
（2）怎样保证这部分气体的质量是一定的？
（3）实验中为了保持气体的温度不变，我们应该注意什么问题?
（4）实验中如何测量出所研究气体的体积V和压强p？
在测得了封闭气体的压强和体积数据以后，我们就可以研究它们之间存在的定量关系。
今天，我们使用更好的办法来做这个实验。
（1）介绍利用压强传感器和计算机探究气体等温变化的规律的器材和方法。
（2）带领学生测量两组实验数据，然后学生分组独立实验。
（3）设计以下问题引导学生处理获得的实验数据。
①各组p、V数据的乘积有什么特点？
你由此可以得到什么结论？
②利用计算机描绘出p—V、
图像，你由图像可以得到什么结论？
学生从演示实验中直观得到定性关系为：
压强随体积减小而增大，随体积增大而减小。
学生通过阅读教材，思考后回答：
（1）注射器内封闭空气
（2）保证密封良好
（3）缓慢改变封闭气体的体积、不能用手接触封闭气体的注射器管壁
（4）利用刻度尺读出空气柱长度L，空气柱长度L乘于横截面积S就可得到气体的体积。
气体的压强直接由压力表读出。
学生在教师指导下分组做实验，并对所获得的实验数据进行处理。
由
获
结
论
玻
意
耳
律
实验表明，一定质量的气体，在温度保持不变的情况下，压强与体积成反比关系，这个结论我们叫做玻意耳定律。
让学生阅读教材，在学案上整理出玻意耳定律的内容、数学表达式和成立的条件。
板书：
二、玻意耳定律
1．定律内容
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．数学表达式
pV=c（常数）或p1V1=p2V2
3．定律成立的条件：
气体质量一定，温度不变。
根据学生整理情况进行点拨，强调玻意耳定律的成立条件。
阅读教材，在学案上整理出玻意耳定律的内容、数学表达式和成立的条件。
学
以
致
1．利用玻意耳定律解释导入新课时小竞赛所出现结果的原因，设计以下问题引导学生分析思考。
（1）假设男生所吹的气球与瓶子之间封闭的气体（A部分气体）温度不变，那么这部分气体发生了什么变化？
（2）这部分气体的体积怎么变？
其压强又是怎么变的？
２.如图所示，一根粗细均匀开口向上的细玻璃管内，用一段长为ｈ＝20cm的水银柱封闭一部分空气，空气柱长为Ｌ＝10cm，现在缓慢的向玻璃管中倒入一部分水银，使水银柱的长度增加4cm，求管内空气柱的长度？
（已知外界大气压强为p0＝76cmHg，全过程中封闭气体的温度不变）
设计引导问题，让学生体会利用玻意耳定律解决问题的审题思路，规范解题步骤书写。
问题：
1、管内封闭气体发生了什么变化？
2、初状态的气体压强是多大，怎样求？
体积多大？
3、倒入水银后的末状态压强是多大？
4、怎样求后来的气柱长度？
教师点评展示题后小结：
应用玻意耳定律解题的一般思路
（1）明确研究对象——被封闭的气体。
（2）明确初、末状态参量——找出气体状态变化前后的两组p、V值。
（3）根据玻意耳定律p1V1=p2V2列方程、求解。
（1）等温变化。
（2）体积减小，压强增大。
在老师引导下分析回答问题，体会利用玻意耳定律解决问题的审题思路，尝试书写规范解题步骤。
对照自己的解题过程规范解题步骤书写。
学生思考总结并回答。
巩
固
训
练
１.一定质量的气体，温度保持不变，当体积发生变化时，其初末状态压强之比为P1：
P2=1：
2，则其初末状态体积之比为V1：
V2=
，初末状态pV乘积之比为P1V1：
P2V2
=
。
2.在室温环境下，将一注射器中封闭一部分空气，其压强为p=1×
105Pa，体积为V=300mL，若环境温度恒定不变，将空气的体积缓慢地压缩一半，其压强将变为多大？
堂
1．气体的等温变化：
一定质量的气体，在温度不变的条件下其压强与体积变化时的关系。
2．玻意耳定律
（1）定律内容：
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。
（2）数学表达式：
pV=c（常数）或p1V1=p2V2
（3）定律成立条件：
气体的质量和温度不变。
（4）应用定律解题的一般思路
①明确研究对象——被封闭的气体。
②明确初、末状态参量——找出气体状态变化前后的两组p、V值。
③根据玻意耳定律p1V1=p2V2列方程、求解。
板
书
设
计
一、等温变化
1.气体的三个状态参量
2.气体的等温变化
二、气体等温变化的规律
1．实验探究
2.玻意耳定律
【学情分析】
在学习这节内容之前，学生已经对气体有了感观上的认识，并且通过分子动理论的学习，积累了一定的理论基础。
但是分子动理论过于抽象，学生通过对力学的学习，已经习惯对看的见摸的着的宏观物体进行状态和过程的分析，对于看不见摸不着的气体，学生感性上可能认识不到位。
气体是选修3-3中的核心内容。
而本章理想气体三大实验定律又是重中之重。
因此，学好本节内容，为学生本章后面知识的学习奠定扎实的基础。
另外，培养学生对本节课内容的兴趣，可以为本章学习提供饱满激情的学习基调。
【效果分析】
本节课使用的是人教社出版的普通高中课程标准实验教科书《物理》选修3—3第八章第一节“气体的等温变化”。
“气体的等温变化”是《气体》的第一节，也是整章的重点，它不仅在研究方法上为后面研究气体的等容、等压变化作了铺垫，而且也为得出理想气体状态方程奠定了基础。
此外，等温过程与学生的日常生活密切相关，本节课所体现的科学方法对学生日后的学习和生活都有突出的现实意义。
学生虽然对实验挺感兴趣，但对实验常规，比如实验目的、原理、设计、操作及数据处理等还比较陌生，鉴于高考对实验能力要求的深入，上述内容需要在平时教学中不断渗透。
因此，本节课的教学设计让学生亲历探究过程，引导学生如何进行猜想和假设，如何设计实验，如何处理分析数据。
在探究过程中引导学生了解科学探究的方法，培养学生严谨的科学态度。
通过课堂教学实践检验，这堂课的效果不错，达到了预期教学目标。
【教材分析】
“气体的等温变化”是普通高中课程标准实验教科书·
物理（选修3-3）（人民教育出版社，2007年版）第八章第一节内容。
在上一章中，学生已经学习了分子动理论，为本章的学习打下了基础。
作为理想气体三大实验定律之首，学好本节内容，掌握其科学探究的方法，为学生学习“气体的等容变化”及“气体的等压变化”作铺垫。
因此，这节课在教材中起到了承上启下的重要作用。
本节课的教学要求是“探究气体等温变化”，这是课程目标中尝试用科学探究的方法研究物理问题的一个具体实施过程。
在前面的学习中，学生对探究式教学已有一定的基础，并了解科学探究的一般方法与探究程序。
因此，在本节内容实施教学的过程中，学生在教师的引导下进行自主探究，鼓励学生自己完成探究的每一个过程，如提出疑问、猜想与假设、实验设计、实验数据采集与处理、实验结论的分析与评估。
从而进一步培养学生科学探究能力和创新精神。
第一节 气体的等温变化
基础夯实
1．一定质量的气体，在等温变化过程中，下列物理量中发生改变的有（ ）
A．分子的平均速率 B．单位体积内的分子数
C．气体的压强D．分子总数
答案：
BC
2．如图所示，为一定质量的气体在不同温度下的两条等温线，则下列说法正确的是（ ）
A．从等温线可以看出，一定质量的气体在发生等温变化时，其压强与体积成反比
B．一定质量的气体，在不同温度下的等温线是不同的
C．由图可知T1>
T2
D．由图可知T1<
ABD
解析：
根据等温图线的物理意义可知A、B选项都对。
气体的温度越高时，等温图线的位置就越高，所以C错，D对。
3．一定质量的气体在温度保持不变时，压强增大到原来的4倍，则气体的体积变为原来的（ ）
A．4倍 B．2倍 C.
D.
D
根据玻意耳定律p1V1＝p2V2，得
＝
，即气体的体积变为原来的
4．各种卡通形状的氢气球，受到孩子们的喜欢，特别是年幼的小孩，小孩一不小心松手，氢气球会飞向天空，上升到一定高度会胀破，是因为（ ）
A．球内氢气温度升高B．球内氢气压强增大
C．球外空气压强减小D．以上说法均不正确
C
气球上升时，由于高空处空气稀薄，球外气体的压强减小，球内气体要膨胀，到一定程度时，气球就会胀破。
5．如图水银柱上面封闭一段气体，管内外水银面高度差h＝72cm，大气压强为76cmHg，下列说法正确的是（ ）
A．将管稍上提，h不变
B．将管稍上提，h变大
C．将管下插至管顶与管外水银面高度差为70cm时，管内外水银面高度差也是70cm
D．将管下插至C项所述位置时，管内外水银面高度差小于70cm
BD
由p·
V＝C知上提体积变大，压强变小，内外液面差变大，B对。
同样下插时，体积变小，压强变大，内外液面差变小，D对。
6．（新海高二检测）在“探究气体等温变化的规律”实验中，封闭的空气如图所示，U型管粗细均匀，右端开口，已知外界大气压为76cm汞柱高，图中给出了气体的两个不同的状态。
（1）实验时甲图气体的压强为________cmHg；
乙图气体压强为________cmHg。
（2）实验时某同学认为管子的横截面积S可不用测量，这一观点正确吗？
答：
________（选填“正确”或“错误”）。
（3）数据测量完后在用图象法处理数据时，某同学以压强p为纵坐标，以体积V（或空气柱长度）为横坐标来作图，你认为他这样做能方便地看出p与V间的关系吗？
________。
（1）76 80
（2）正确 （3）不能
（1）由连通器原理可知，甲图中气体压强为p0＝76cmHg，乙图中气体压强为p0＋4cmHg＝80cmHg。
（2）由玻意耳定律p1V1＝p2V2，即p1l1S＝p2l2S，即p1l1＝p2l2（l1、l2为空气柱长度），所以玻璃管的横截面积可不用测量。
（3）以p为纵坐标，以V为横坐标，作出p－V图是一条曲线，但曲线未必表示反比关系，所以应再作出p－
图，看是否是过原点的直线，才能最终确定p与V是否成反比。
7．（2012·
辽宁本溪一中庄河高中高三联考）今有一质量为M的气缸，用质量为m的活塞封有一定质量的理想气体，当气缸水平横放时，空气柱长为L0（如图甲所示），若气缸按如图乙悬挂保持静止时，求气柱长度为多少。
已知大气压强为P0，活塞的横截面积为S，它与气缸之间无摩擦且不漏气，且气体温度保持不变。
P0L0S/（P0S－Mg）
对缸内理想气体，平放初态
P1＝P0，V1＝L0S
悬挂末态：
对缸体，Mg＋P2S＝P0S
即P2＝P0－Mg/S
V＝LS
由玻意耳定律：
P1V1＝P2V2即P0L0S＝（P0－Mg/S）LS
得：
气柱长度为L＝P0L0S/（P0S－Mg）
能力提升
1．（2012·
上海市青浦区高三期末）已知两端开口的“
”型管，且水平部分足够长，一开始如右图所示，若将玻璃管稍微上提一点，或稍微下降一点时，被封
闭的空气柱的长度分别会如何变化？
（ ）
A．变大；
变小
B．变大；
不变
C．不变；
D．不变；
变大
上提时空气柱压强不变，空气柱的长度不变；
下降时空气柱压强变小，空气柱长度变大，所以D选项正确。
2．在室内，将装有5atm的6L气体的容器的阀门打开后，从容器中逸出的气体相当于（设室内大气压强p0＝1atm）（ ）
A．5atm,3LB．1atm,24L
C．5atm,4.8LD．1atm,30L
当气体从阀门跑出时，温度不变，所以p1V1＝p2V2，当p2＝1atm时，得V2＝30L，逸出气体30L－6L＝24L，B正确。
据p2（V2－V1）＝p1V1′得V1′＝4.8L，所以逸出的气体相当于5atm下的4.8L气体。
C正确，故应选B、C。
3．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，让氧气分装到容积为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
B
设可分装n袋，取全部气体研究，据玻意耳定律有：
p1V＝p2V＋np2V0
1．5×
107Pa×
20L＝1.0×
106Pa×
20L＋n×
1.0×
5L，解得n＝56，B选项正确。
4.
如图所示，一试管开口朝下插入盛水的广口瓶中，在某一深度静止时，管内有一定的空气。
若向广口瓶中缓慢倒入一些水，则试管将（ ）
A．加速上浮
B．加速下沉
C．保持静止
D．以原静止位置为平衡位置上下振动
题图中试管在水下某深度处于静止状态，浮力（等于排开水的重力）与试管重力相平衡。
当试管中空气压强稍大些，即试管稍下移或向广口瓶中加水时，试管内的空气被压缩，浮力将减小，试管将下沉，在下沉的过程中，空气所受压强越来越大，浮力越来越小，试管将加速下沉。
5.
如图所示的是医院用于静脉滴注的装置示意图，倒置的输液瓶上方有一气室A，密封的瓶口处的软木塞上插有两根细管，其中a管与大气相通，b管为输液软管，中间又有一气室B，而其c端则通过针头接人体静脉。
（1）若气室A、B中的压强分别为pA、pB则它们与外界大气压强p0间的大小关系应为________；
（2）当输液瓶悬挂高度与输液软管内径确定的情况下，药液滴注的速度是________。
（填“越滴越快”、“越滴越慢”或“恒定”）
（1）pB>
p0>
pA
（2）恒定
（1）因a管与大气相通，故可以认为a管上端处压强即为大气压强，这样易得pA<
p0，而pB>
p0，即有pB>
pA。
（2）当输液瓶悬挂高度与输液软管内径确定时，由于a管上端处的压强与人体血管中的压强都保持不变，故b管中间气体部分的压强也不变，所以药液滴注的速度是恒定不变的。
6．粗细均匀的玻璃管，一端封闭，长为12cm，一个潜水员手持玻璃管开口向下潜入水中，当潜到水下某深度时看到水进入玻璃管中2cm，求潜水员潜入水中的深度。
（取水面上大气压强p0＝1.0×
105Pa，g取10m/s2）
2m
设潜水员潜入水下的深度为h，玻璃管的横截面积为S，管内气体的初状态：
p0,12S，末状态：
p0＋ρgh,10S。
由玻意耳定律，得p0·
12S＝（p0＋ρgh）·
10S，得h＝
＝2m。
7.
如图为气压式保温瓶的原理图，保温瓶内水面与出水口的高度差为h，瓶内密封空气体积为V，设水的密度为ρ，大气压强为p0，欲使水从出水口流出，瓶内空气压缩量ΔV至少为多少？
（设瓶内弯曲管的体积不计，压前水面以上管内无水，温度保持不变，各物理量的单位均为国际单位）
压水前：
p1＝p0，V1＝V
压水后水刚流出时：
p2＝p0＋ρgh
V2＝V－ΔV，由玻意耳定律：
p1V1＝p2V2
即p0V＝（p0＋ρgh）（V－ΔV）
解得ΔV＝
【课后反思】
本节课知识内容较为简单，而探究过程是本节课的重点。
学生可能通过自己看书对了解本节课知识，对实验结果已经知道从而失去探究欲望。
所以应强调科学探究的及数据处理的意义，让学生积极参与实验探究中来。
建议上课前让学生把书本合上，避免学生过早了解玻意耳定律内容而失去学习的积极性，导致最后捡了芝麻，丢了西瓜。
本节课如果不用计算机的话，课前建议发坐标纸，一是为了提高课堂效率，二是因为部分学生可能懒的描点作图，会偷工减料，这样可以更直观得看到其作图的准确性。
注射器和气压表之间涂上润滑油，一是可以减小摩擦生热对实验的影响，二是可以增加装置的气密性。
【课标分析】
“气体的等温变化”是普通高中课程标准实验教科书·
选修3－3本模块是选修模块。
能量是贯穿于所有自然科学和技术科学的物理量。
本模块用能量的观点分析热运动的问题。
在本模块中，学生将从宏观和微观两个角度认识热现象的规律，应用统计思想和能量转化与守恒规律解释现象、处理问题。
本模块在高中物理的学习中首次涉及统计思想，学习中要注意统计思想在日常生活和解释自然现象中的普遍意义。
通过联系生活和生产实际，学生将进一步认识能源开发、消耗和环境保护等方面的问题，树立可持续发展意识、社会参与意识，培养对社会负责的态度。
本模块划分为以下四个二级主题：
●
分子动理论与统计思想
固体、液体与气体
热力学定律与能量守恒
能源与可持续发展
气体属于第二个二级主题。
要求通过实验，了解气体实验定律，知道理想气体模型。
用分子动理论和统计观点解释气体压强和气体实验定律。
物理学是一门以实验为基础的自然科学。
在高中物理课程各个模块中都安排了一些典型的科学探究或物理实验。
高中学生应该在科学探究和物理实验中达到以下要求。
科学探究要素
对科学探究及物理实验能力的基本要求
提出问题
能发现与物理学有关的问题
从物理学的角度较明确地表述这些问题
认识发现问题和提出问题的意义
猜想与假设
对解决问题的方式和问题的答案提出假设
对物理实验结果进行预测
认识猜想与假设的重要性
制定计划与设计实验
知道实验目的和已有条件，制定实验方案
尝试选择实验方法及所需要的装置与器材
考虑实验的变量及其控制方法
认识制定计划的作用
进行实验与收集证据
用多种方式收集数据
按说明书进行实验操作，会使用基本的实验仪器
如实记录实验数据，知道重复收集实验数据的意义
具有安全操作的意识
认识科学收集实验数据的重要性
分析与论证
对实验数据进行分析处理
尝试根据实验现象和数据得出结论
对实验结果进行解释和描述
认识在实验中进行分析论证是很重要的
评估
尝试分析假设与实验结果间的差异
注意探究活动中未解决的矛盾，发现新的问题
吸取经验教训，改进探究方案
认识评估的意义
交流与合作
能写出实验探究报告
在合作中注意既坚持原则又尊重他人
有合作精神
认识交流与合作的重要性
升级会员 