視頻標(biāo)簽：氣體的壓強(qiáng)

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視頻課題：教科版高二物理選修3-3第二章《氣體的壓強(qiáng)》北京

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教科版高二物理選修3-3第二章《氣體的壓強(qiáng)》北京市大興區(qū)興華中學(xué)

《氣體的壓強(qiáng)》教學(xué)設(shè)計(jì) 
教學(xué)基本信息 
課題 氣體的壓強(qiáng) 學(xué)科 物理 學(xué)段 高中 年級(jí) 高二 
教材 選修3-3 
相關(guān)章節(jié) 第二章氣體 (教科版) 、第八章氣體 (人教版) 
相關(guān)領(lǐng)域 
氣體實(shí)驗(yàn)定律、碰撞、動(dòng)量定理、熱力學(xué)研究方法、分子動(dòng)理論方法 
教學(xué)背景分析 
本課題為普通高中人教版物理選修3-3第八章氣體(教科版物理選修3-3第二章氣體)的內(nèi)容。由于兩套教材對(duì)這部分內(nèi)容的詮釋存在順序上的明顯差別，所以根據(jù)2017版《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》的要求，以“了解氣體實(shí)驗(yàn)定律、建立理想氣體模型、學(xué)習(xí)利用分子動(dòng)理論和統(tǒng)計(jì)觀點(diǎn)解釋氣體壓強(qiáng)和氣體實(shí)驗(yàn)定律”為本設(shè)計(jì)的主要教學(xué)目標(biāo)，以氣體壓強(qiáng)為主要研究主題，對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行整合。從宏觀和微觀兩個(gè)角度進(jìn)行研究，進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生的物質(zhì)觀念、運(yùn)動(dòng)與相互作用觀念、能量觀念和物理模型建構(gòu)等物理學(xué)科核心素養(yǎng)的形成。體會(huì)和掌握微觀量的研究思想和方法，能利用不同的方法和手段分析和處理信息。利用氣體實(shí)驗(yàn)定律分析和解決實(shí)際問(wèn)題。通過(guò)多種方法創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，引導(dǎo)學(xué)生探究和討論氣體壓強(qiáng)的宏觀和微觀影響因素。 一、教學(xué)內(nèi)容分析 
氣體壓強(qiáng)是描述氣體狀態(tài)的重要參量，本節(jié)設(shè)計(jì)中的氣體實(shí)驗(yàn)定律、氣體壓強(qiáng)微觀解釋及統(tǒng)計(jì)性質(zhì)的描述，是認(rèn)識(shí)氣體的重要內(nèi)容。本節(jié)設(shè)計(jì)還從要宏觀角度和微觀角度分別研究氣體壓強(qiáng)，將引領(lǐng)學(xué)生認(rèn)識(shí)熱力學(xué)研究方法和統(tǒng)計(jì)物理方法，兩種研究方法的依次呈現(xiàn)既對(duì)后續(xù)其它內(nèi)容的學(xué)習(xí)進(jìn)行了鋪墊（如：溫度微觀意義），又對(duì)研究方法進(jìn)行了充分的比較，有利于學(xué)生體會(huì)兩種方法的相輔相成，體會(huì)宏觀世界和微觀世界的聯(lián)系，建立更好的物理觀念。 二、學(xué)習(xí)者情況分析 
在初中物理教材中明確寫(xiě)道，“不僅大氣存在壓強(qiáng)，封閉容器中的氣體也有壓強(qiáng)。生活中你可能有過(guò)這樣的體驗(yàn)……。實(shí)驗(yàn)表明，在溫度不變的條件下，一定質(zhì)量的氣體，體積減小壓強(qiáng)就增大，體積增大壓強(qiáng)就減小。用注射器從藥瓶中吸藥水就利用了這個(gè)原理。”學(xué)生通過(guò)初中階段的學(xué)習(xí)知道氣體壓強(qiáng)的存在，了解氣體壓強(qiáng)與溫度、體積之間存在關(guān)系，但主要停留在表象的了解和解釋上。基于學(xué)生的既有知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生對(duì)熱學(xué)中常用的宏觀研究方法很容易接受，對(duì)微觀研究方法（分子動(dòng)理論方法和統(tǒng)計(jì)物理方法）十分陌生，因此在課堂上充分的引導(dǎo)學(xué)生使用分子動(dòng)理論方法分析解決問(wèn)題。利用儀器模擬氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生機(jī)制，幫助學(xué)生克服微觀模型建立的困難。  
 
                    
             
                    
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 教學(xué)目標(biāo)(含重、難點(diǎn)) 
一、教學(xué)目標(biāo)： 
1．通過(guò)實(shí)驗(yàn)，了解氣體實(shí)驗(yàn)定律。 2．了解理想氣體模型。 
3．知道氣體壓強(qiáng)微觀產(chǎn)生原因和影響因素。 
4. 能用分子動(dòng)理論和統(tǒng)計(jì)觀點(diǎn)解釋氣體實(shí)驗(yàn)定律。 二、教學(xué)重點(diǎn)： 
能用分子動(dòng)理論和統(tǒng)計(jì)觀點(diǎn)解釋氣體壓強(qiáng) 三、教學(xué)難點(diǎn)： 
   1．理想氣體微觀模型的建立 
   2．理論推導(dǎo)氣體壓強(qiáng)的微觀影響因素。 
                        物理實(shí)踐活動(dòng)及實(shí)驗(yàn)器材 演示實(shí)驗(yàn)1: 針管、紅墨水、燒杯 演示實(shí)驗(yàn)2: 吹風(fēng)機(jī)、泡沫小球 
演示實(shí)驗(yàn)3: 氣壓微觀演示器、學(xué)生電源 學(xué)生實(shí)驗(yàn)1: 氣體壓強(qiáng)傳感器、針管、筆記本  
教學(xué)流程示意 
 
 
                    
             
                    
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教學(xué)過(guò)程 
教學(xué)環(huán)節(jié) 
教師活動(dòng) 
學(xué)生活動(dòng) 
 
環(huán)節(jié)一 引入 
通過(guò)初中的學(xué)習(xí)，我們知道周?chē)�的大氣存在壓�?qiáng)，封閉容器內(nèi)的氣體也有壓強(qiáng) <板書(shū)>：氣體的壓強(qiáng) <演示>：注射器從燒杯中吸入紅墨水  
觀察并解釋?zhuān)鹤⑸淦鞯幕?br /> 塞被拉動(dòng)后，管內(nèi)的空氣體積增大，壓強(qiáng)變小。注射器外的液體在大氣壓強(qiáng)的作用下被壓入注射器內(nèi)。 
本環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)意圖 
引導(dǎo)學(xué)生回憶，利用學(xué)生的已有知識(shí)切入。 應(yīng)用壓強(qiáng)知識(shí)解釋實(shí)際現(xiàn)象。 
  環(huán)節(jié)二 氣體壓強(qiáng)宏觀影響因素的研究        
    生活中的許多現(xiàn)象表明，氣體的壓強(qiáng)、體積、溫度三個(gè)狀態(tài)參量之間存在著一定關(guān)系。探索三者關(guān)系時(shí)，可以采用什么方法研究？     傳感器幫我們更加準(zhǔn)確采集數(shù)據(jù)，下面我們利用傳感器探索氣體等溫變化的規(guī)律。 <實(shí)驗(yàn)>： ① 儀器  
② 操作方法  
③ 數(shù)據(jù)處理方法 
 
④ 誤差分析 
 
<板書(shū)>：一、玻意耳定律：一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強(qiáng)P與體積V成反比。（等溫變化） 
    歷史上，科學(xué)家沒(méi)有今天這樣好的實(shí)驗(yàn)條
件，依然堅(jiān)持通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)氣體壓強(qiáng)P、體積V、
溫度T之間的關(guān)系。如：查理定律，一定質(zhì)量的某種氣體，在體積不變的情況下，其壓強(qiáng)P與熱力學(xué)溫度T成正比。（等容變化） 
從宏觀的角度看，一定質(zhì)量氣體的壓強(qiáng)與溫度、體積有關(guān)。  控制變量法  分組實(shí)驗(yàn) 操作  介紹實(shí)驗(yàn)結(jié)論   本環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)意圖 
 
選取恰當(dāng)?shù)难芯糠椒ǎ瑢?shí)踐體驗(yàn)：一定質(zhì)量的氣體，溫度不變的條件下，壓強(qiáng)與體積變化的關(guān)系。 
實(shí)驗(yàn)的探究中，利用傳感器等現(xiàn)代技術(shù)手段進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生獲取和處理信息、基于證據(jù)得出結(jié)論并作出解釋的能力。提高學(xué)生科學(xué)探究的能力。 
 
                    
             
                    
                             
4 
環(huán)節(jié)三 理想氣體微觀模型的建立 
很多實(shí)際氣體在常溫常壓下，其性質(zhì)與實(shí)驗(yàn)定律的結(jié)論符合的很好。為了研究方便，可以設(shè)想一種氣體在任何溫度壓強(qiáng)下都遵從氣體實(shí)驗(yàn)定律，我們把這樣的氣體叫做理想氣體。 
從分子動(dòng)理論的角度，同學(xué)們對(duì)分子的運(yùn)動(dòng)和相互作用有哪些認(rèn)識(shí)？ 
氣體很容易被壓縮，說(shuō)明氣體分子間的距離比較大。實(shí)驗(yàn)表明，氣體的體積約為同種分子組成的等質(zhì)量液體體積的1000倍，即氣體分子之間的距離大約是分子直徑的10倍。理想氣體的分子間除碰撞過(guò)程外無(wú)相互作用，我們可以借助理想氣體的微觀模型繼續(xù)討論。 
 
思考并回答： 
微觀上分子在做永不停息的無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)。 分子間存在相互作用的引力和斥力。 
 
本環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)意圖 
在物理觀念上： 氣體壓強(qiáng)的認(rèn)識(shí)要建立在氣體——物質(zhì)觀念，氣體分子在做永不停息的無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的分子動(dòng)理論——運(yùn)動(dòng)觀念上。 
在科學(xué)思維上：體會(huì)物理學(xué)研究問(wèn)題過(guò)程中，基于經(jīng)驗(yàn)事實(shí)建構(gòu)物理模型的抽象概括過(guò)程，體會(huì)模型建構(gòu)的研究方法。 環(huán)節(jié)四 氣體壓強(qiáng)的微觀產(chǎn)生原因 
人們研究自然總是希望不但觀察現(xiàn)象，還要找到現(xiàn)象背后的原因。從微觀的角度看，氣體的壓強(qiáng)是怎么產(chǎn)生的？又與哪些因素有關(guān)呢？ 
<演示>：吹風(fēng)機(jī)模擬風(fēng)洞實(shí)驗(yàn) 
<演示>：氣壓微觀演示器（用小球的運(yùn)動(dòng)模擬理想氣體分子的熱運(yùn)動(dòng)。）     觀察模擬實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn) 
<板書(shū)>：三、氣體壓強(qiáng)的微觀意義：1.氣體壓強(qiáng)的微觀產(chǎn)生原因是由大量氣體分子頻繁地碰撞器壁而產(chǎn)生的。  
觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 
 
 
本環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)意圖 
 
為了加強(qiáng)對(duì)學(xué)生物質(zhì)觀念的培養(yǎng)，幫助學(xué)生建立微觀世界的物質(zhì)觀念，克服肉眼不可見(jiàn)導(dǎo)致的學(xué)習(xí)障礙，采用了實(shí)踐感受、實(shí)驗(yàn)?zāi)�擬等多種方法。例如:將吹風(fēng)機(jī)使泡沫球懸浮的現(xiàn)象，轉(zhuǎn)化成用氣壓微觀演示器中的小球運(yùn)動(dòng)模擬氣體分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)將隔板推起，步步深入幫助學(xué)生感受氣體分子作用的存在。  
環(huán)節(jié)五 氣體壓強(qiáng)的微觀影響因素 
    同學(xué)們根據(jù)實(shí)驗(yàn)可以猜測(cè)，從微觀角度來(lái)看氣體壓強(qiáng)的大小與哪些因素有關(guān)？ <理論探索>：正方體密閉容器中有大量運(yùn)動(dòng)的氣體分子，單位體積內(nèi)分子數(shù)量為n，每個(gè)分子質(zhì)量為m。為簡(jiǎn)化問(wèn)題，我們假定：分子大小可以忽略；其速率均為V，與器壁碰撞前后瞬間，分子速度方向都與器壁垂直，且速率不變。 求:氣體分子撞擊器壁產(chǎn)生的壓
討論并猜測(cè)：分子質(zhì)量、分子運(yùn)動(dòng)劇烈程度、單位面積單位時(shí)間撞擊器壁的分子個(gè)數(shù) 思考并解決 
某一分子與器壁碰撞受到的作用力：Ft = mV - m（-V） 
 
                    
             
                    
                             5 
強(qiáng)? 
 
<板書(shū)>：2.影響氣體壓強(qiáng)的兩個(gè)微觀因素： 分子的平均動(dòng)能和分子的密集程度  
t時(shí)間內(nèi)到達(dá)面積為s的器壁上的分子數(shù):N = nvts 
由于粒子與容器6個(gè)面相碰的幾率均等 ,到達(dá)目標(biāo)區(qū)域的分子數(shù)   N’ = nvts/6 
器壁單位面積所受分子作用力 
  F’=N‘F /s = nmv2/3 即氣體壓強(qiáng)   P= nmv2/3 
本環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)意圖 
在氣體壓強(qiáng)微觀影響因素的理論探索部分有意加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的書(shū)面論證能力培養(yǎng)。有理有據(jù)，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)氣體壓強(qiáng)微觀影響因素的理解。 
環(huán)節(jié)六 氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋 
    從宏觀和微觀兩個(gè)角度我們認(rèn)識(shí)了氣體的壓強(qiáng)，同學(xué)們有沒(méi)有發(fā)現(xiàn)兩個(gè)角度的結(jié)果有著密切的聯(lián)系。 
    那么，我們也能夠應(yīng)用微觀方法解釋氣體實(shí)驗(yàn)定律。 
<板書(shū)>：四、氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋  
思考并回答：宏觀的溫度是微觀的分子平均動(dòng)能的標(biāo)志；宏觀的一定質(zhì)量氣體的體積影響了微觀的分子密集程度。 思考并解釋?zhuān)?nbsp;（玻意耳定律）當(dāng)溫度不變時(shí)分子平均動(dòng)能不變，如果體積減小，分子密集程度增大，壓強(qiáng)增大。 
本環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)意圖 
從宏觀到微觀，再利用微觀解釋宏觀規(guī)律，學(xué)生既感受了宏觀研究方法和微觀研究方法的相輔相成，同時(shí)也體現(xiàn)了物理問(wèn)題研究中的連貫邏輯。 環(huán)節(jié)七 小結(jié) 
    本節(jié)課通過(guò)對(duì)氣體壓強(qiáng)的研究，我們學(xué)習(xí)了熱學(xué)中宏觀和微觀兩種研究方法，形成了一個(gè)重要的觀點(diǎn)：“宏觀量是微觀量的統(tǒng)計(jì)平均值”感受兩種方法的相輔相成。熱學(xué)成為我們學(xué)習(xí)宏觀現(xiàn)象和微觀解釋關(guān)系的一座橋梁。 
思考表述 
本環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)意圖 
 
本設(shè)計(jì)中從實(shí)驗(yàn)觀測(cè)出發(fā)找到氣體壓強(qiáng)的宏觀規(guī)律，又從物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)出發(fā)建立摸型，全面的認(rèn)識(shí)氣體壓強(qiáng)，找出宏觀量和微觀量的關(guān)系。結(jié)論接受實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)探索與理論探索同時(shí)進(jìn)行，讓學(xué)生感受?chē)?yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度，希望學(xué)生逐漸形成探索自然的內(nèi)在動(dòng)力和能力。

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