阅读材料,根据要求完成教学设计任务。
材料一 《普通高中物理课程标准(2017年版)》关于“气体实验定律”的内容标准为:“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理解气体压强和气体实验定律。”
材料二 高中物理某版本教科书:“气体的等温变化”一节中关于“探究气体等温变化规律”的内容如下。
实验:如图1,注射器下端的开口有橡胶塞,它和柱塞一起把一段空气柱封闭在玻璃管中。这段空气柱是我们研究的对象,实验过程中它的质量不会变化。实验中如果空气柱体积的变化不太快,它的温度大致等于环境温度,也不会有明显变化。
1.实验数据的收集
空气柱的压强p可以从仪器上方的指针读出,空气柱的长度L可以在玻璃管侧面的刻度尺上读出,空气柱的长度L与横截面积S的乘积就是它的体积V。
用手把柱塞向下压或向上拉,读出体积与压强的几组数据。
2.实验数据处理
很容易发现,空气柱的体积越小,压强越大。空气柱的压强是否跟体积成反比呢?我们可以通过图像来检验这个猜想。
以压强p为纵坐标,以体积倒数
为横坐标,把以上各组数据在坐标系中描点。如果图像中的各点位于过原点的同一条直线上,就说明压强跟体积的倒数成正比,即压强与体积成反比。如果不在同一条直线上,我们再尝试其他关系。
图1 研究气体等温变化的实验装置
图2 用图像检验p与
简述玻意耳定律的内容。
玻意耳定律:一定质量的某种气体,在温度不变的情况下,压强p与体积V成反比。
根据材料完成“气体的等温变化”的教学设计。教学设计要求包括:教学目标、教学重点、教学过程(要求含有教师活动、学生活动、设计意图,可以采用表格式、叙述式等)。
教学设计如下:
气体的等温变化
一、教学目标
1.学生能理解一定质量的气体,在温度不变的情况下气体压强和体积的关系;掌握玻意耳定律的内容;会用玻意耳定律解释一些自然现象,解决简单的实际问题。
2.从有序设计的一系列问题和实验,通过模型建构和科学推理,学生能得出等温变化的规律,增强运用图像表达物理规律的能力。
3.基于观察和实验,学生经历提出问题、形成猜想,设计实验、验证猜想并综合分析实验数据的过程,体验处理数据方法。
4.在实验过程中保持交流与合作,学生敢于发表自己对探究过程与实验结论的理解或想法,并且能正确表达自己的观点,具有热爱科学的情感。
二、教学重点
1.学生对探究实验的设计和数据处理。
2.玻意耳定律的内容。
三、教学过程
教学过程 教师活动 学生活动 设计意图 创设情境导 入新课
提出问题:在气温高的夏天,我们在 给自行车打气时应注意什么?为什 么?有一个没有破而压瘪了的乒乓 球,可以用什么办法让它恢复原状? 为什么这么做?影响气体的状态参 量有哪些?提出本节要研究的问题: 温度不变时,气体压强和体积的关系 学生思考,回答问题,提 出猜想 从学生实际生活中熟悉 的现象、经历创设物理 情境,引起学生兴趣,增 加学生对本节课内容的 感性认识,激发其探究 欲望 新课 讲授 学生 观察 组织学生结合生活中的实例,猜想气 体压强和体积之间存在什么样的 关系 学生根据自己看到的现 象,积极思考并说出自己 的认识 鼓励学生利用自己的原 有认识积极思考 实验 设计
定性演示:一定质量的气体在温度保 持不变时,压强和体积的关系。器材 有橡皮膜、透明塑料筒、活塞、木板 在教师指导下设计实验, 积极思考,说出观察到的 实验现象 让学生通过积极设计实 验,激发其兴趣,更加直 观地体会气体压强与体 积的定性关系.激发其 对接下来的定量实验的 探究欲望 师生 互动 探究 新知 学生 猜想 通过同学们身边的实例和刚刚的实 验,学生定性地知道:一定质量的气 体,在温度不变的情况下,气体体积 减小,压强增大;体积增大,压强减 小。教师进一步提问气体压强和体 积之间存在什么样的定量关系?是 不是简单的正比呢 学生猜测是正比关系或 者是二次方、三次方关系 让学生先提出猜想后实 验验证,经历探究的整 个过程 引入 课本 实验 简单介绍图8.1-1实验装置,请同学 设计实验 可以用气压表测量气压, 用一个有刻度的注射器, 改变体积量出气压,画图 分析 让学生亲自设计实验, 体会科学的探究方法 提出实验中应注意的问题: 1.如何保证气体的质量是一定的;
2.怎样保证气体的温度是一定的 气密性好;缓慢移动活 塞,筒不与手接触 通过自己总结实验操作 的注意事项,加深对玻 意耳定律条件的理解 数据 处理 巡视学生实验操作及数据采集,从旁 指导 学生开始动手实验,将采 集的数据计入表中。分析 数据,绘制图像 通过对数据的处 理,培养学生对数据的 观察力和研究数据的 方法 图像 分析 可以看出是一条直线,如果是正比,应 该通过原点。它们之间不是正比关系, 还是存在实验误差 学生理论分析,当y非常 大时趋于0,气体近似 真空,压强应该为零,所以 直线不经过原点是因为有 实验误差。如注射器底部 体积没有考虑 误差的产生在实验中不 可避免,得到的图像与 预期不符时,应进行正 确的误差分析,培养学 生实事求是、积极思考 的科学素养 师生 互动 探究 新知 图像 分析 引导学生得出结论 一定质量的某种气体,在 温度不变的情况下,压强 p与体积V成正比。这就 是英国科学家玻意耳通 过实验得出的结论 玻意耳 定律 文字表述和数学表述、习题讲解 运用所学知识解题,熟悉 公式 培养学生用公式解题的 能力 讲解等温线 积极思考如何通过没有 温度坐标轴图像,比较温 度的关系 通过图像的分析让学生 更加透彻地理解等温线 的内涵 总结归纳 探究实验的一般思路;玻意耳定律; 气体等温变化的p-V图像的物理 意义