2.2 气体的等温变化 教学设计（表格式）

基本信息
课程题目 气体的等温变化 课程类型 实验课
授课时间 2025.04 授课课时 1课时
一、教学内容分析
本节为人教版（2019年版）高中物理选择性必修第三册第二章第2节的内容。气体实验定律是热学部分的核心内容之一，而等温变化是学生理解气体状态变化规律的基础。通过探究气体在等温条件下的压强与体积关系，学生能够初步掌握控制变量法和实验数据分析的科学方法。 深刻理解玻意耳定律，将为后续学习等容变化、等压变化以及理想气体状态方程奠定基础。此外，该部分内容与热力学第一定律、能量守恒等知识紧密联系，有助于学生构建完整的热学知识体系。
二、学生学情分析
知识层面 在初中阶段，学生已经学习了气体的基本性质，如压强、体积、温度的概念，并初步了解它们之间的定性关系。高中，学生已经具备一定的力学基础，能够理解气体压强产生的微观机制（分子碰撞），并具备运用数学工具（如函数图像、比例关系）分析物理问题的能力。 思维特点 学生在日常生活中对气体的行为有一定的感性认识，为本节课的抽象概念提供了直观经验。此外，高二学生已具备一定的逻辑推理能力和数学建模能力，能够结合实验数据进行分析，并尝试运用数学表达式描述物理规律。 思维障碍 可能因数学工具运用不熟练而产生困难。部分学生在控制变量（确保温度恒定）、数据处理分析等方面缺乏系统性思维。
三、学习目标分析
课程标准2.1.3 理解气体的等温变化规律，掌握玻意耳定律的内容及表达式，并能运用其分析实际问题。 核心素养 物理观念通过实验探究气体等温变化的规律，建立“压强与体积成反比”的物理观念；理解玻意耳定律的适用条件，形成科学的物质观。 科学思维通过实验数据的分析，提升归纳推理能力；利用图像法分析气体状态变化，培养数形结合的科学思维。科学探究 能利用注射器、压强传感器等器材设计方案，探究气体等温变化规律；通过图像绘制分析，得出实验结论。科学态度与责任通过实验探究培养严谨求实的科学态度；结合生活实例（海姆立克急救法）认识气体等温变化的应用价值，增强社会责任感。 重点难点 方案设计中，气体质量如何不漏气、温度如何控制不变，进而理解控制变量法； 数据处理中，理解图像法（p-V图、p-1/V图）的点、斜率的含义，理解反比关系，进而提升数形结合能力。
四、方法策略设计
学法课前：独立预习 课中：探究学习、合作学习 课后：独立完成、交流合作信息化 手段及 教学资源视频： 《海姆立克急救法》 教具： 模拟模型、温度传感器、压强传感器 多媒体：希沃白板投屏、Excel软件、Ai工具
五、学习活动设计
流程设计： 2.环节设计： 课前导学学习情境教师活动学生活动设计意图教材《2.气体的等温变化》布置任务，发放学习任务单。预习书本，完成课前任务。预习书本内容，帮助学生有目的地听取上课内容，提高课堂效率。 课中探究学习情境教师活动学生活动设计意图课堂导入（4分钟） 真实事件 （海姆立克急救法） 简易模拟海姆立克急救法教师播放真实事件视频。 这个过程与肺部气体状态变化有关。 回顾热力学系统的状态参量有哪些？ 当我们研究几个物理量的关系时，可以采用怎样的研究方法？ 学生体验：用简易模型进行模拟施救。 学生一起回答填空。 学生一起回答。 通过真实事件的播放和真实事件的模拟体验，引入本节课的探究背景。 唤起学生有关气体状态参量的知识储备和研究方法。 任务一：探究气体等温变化规律（26分钟）实验器材 1.情景引入，提出问题 1）问题：等温变化的规律？（海姆立克急救法） 2.设计方案，收集证据（16分钟） 2）思路：测量一定质量气体在温度不变下，不同体积时的压强，再分析两者关系。（7分钟） 先明确实验目标，接着按照连接顺序介绍实验器材。 小组讨论以下三个问题，并分享。 问1：研究哪部分气体？如何保证不漏气？ 问2：测量时，如何保持气体温度无明显变化？ 问3：如何测量体积V？如何测量压强P？ 重点引导分析问2，将温度传感器连接注射器，一名学生以下操作：快速推动活塞和手握注射器，其他同学观察温度传感器示数。并思考以下问题。 问：为什么手握注射器，温度变化？ 问：为什么快速推动，温度变化？ 为了便于操作和获取稳定的数值，利用固体胶管将注射器推杆进行改装。 使用时，手握固体胶管，旋转底座，里边的柱塞会缓慢移动。因为装置结构的原因，已经提前在所有的柱塞里薄涂润滑油，现在只需要在针头涂。【教师演示】松手，压强数值几乎不变。 3）采集：利用传感器进行探究（9分钟） 学生分组实验，最后将数值分享在Excel协作文档。 4）论证：绘制图像（传统绘制或者利用Excel软件、Ai工具）处理p-V图、p-1/V图（8分钟） 问：用什么方法处理数据能直观体现压强和体积的关系？ 同学们根据本小组数据进行绘图，老师利用现在流行的Ai工具处理，同时进行。【投屏学生绘图结果】看看Ai工具处理 问：同学们绘制的图像中，压强和体积有怎样的关系呢？ 当一个量随另一个量的减小而增大时，反比是可能成立的最简单的假设。我们可以从最简单开始，根据数据进行验证。 问：回忆一下，在探究加速度与质量的关系时，我们运用绘制a—1/m的图像，得知a与m成反比。类比过来，要想证明压强和体积可能的反比关系，我们可以绘制谁和谁的图像？ 问：且P—1/V应该呈现怎样的图像，才能说明P和V成反比？ 老师这里利用Excel绘制P—1/V的图像。 问：图像为一条倾斜直线，但与原点有所偏离 。我们要尊重实验事实。这里，我们大胆的理论推测一下，图像是否应该过原点？ 问：在实验误差允许的范围内，我们可以得出怎样的结论呢？ 问：此外，大家拓展想一想，除了绘制P—1/V，还可以用什么方法证明压强和体积可能的反比关系？ 结论：玻意耳定律的内容、表达式、图像（2分钟） 【板书】【板书】【板书】 小组讨论1分钟，小组代表分享。 学生配合演示。 学生思考并回答。 学生分组实验。 学生根据本小组数据绘图。 学生思考并回答。 学生思考并回答。 通过真实情景，引出问题，课程最后解决问题。 学生第一次接触压强传感器。得先让学生认识仪器。 这三个问题是本节课控制变量的核心所在。带领学生明白如何控制质量一定，温度一定。 通过温度传感器演示，帮助同学们可视化认识操作规范的重要性。同时，对现象的提问，帮助同学们发展物理思维。 改进装置，帮助同学们方便操作以获取稳定数值。 通过小组合作，培养团队合作精神。 传统绘制，训练学生的描点作图能力。 除了传统绘制，借助协作文档，告诉同学们还可以通过Excel软件、Ai工具辅助处理。 在数据处理中发展学生数形结合的意识。注意学生思维的指引。 实验误差课后分析。 拓展学生数据处理的思维能力。 任务二：运用气体等温变化规律（7分钟） 简易模拟海姆立克急救法 4.交流总结 6）应用：实际计算真实问题（海姆立克急救法） 回到课前的模拟小实验，真实求解。 问1：如图所示，将一个塑料桶模拟为肺，其初始容积 V1 =13L ，内部气体压强为标准大气压 p0=1.0×105Pa 。桶口处有一个模拟异物的小红球。当对塑料桶（模拟海姆立克急救法操作）施加外力，使其内部气体体积压缩到 V2=11L 时，小红球被弹出。求此时塑料桶内气体的压强 p2（假设气体温度保持不变，塑料桶密封完好，不计阻力。） 问2：整理一下波意耳定律的一般解题步骤 学生解答并分享。【投屏结果】 学生思考并回答。 学以致用。培养学生正确发表自我观点的意识。 归纳整理解题步骤，规范气体类题目的解题方法。 课堂小结（3分钟）1.学到了哪些知识？ 2.收获了哪些方法？ 3.树立了哪些意识？学生先自行总结，教师对学生的总结进行评价。 以思维导图的方式呈现，目的是以结构化形式帮助学生构建知识体系。 板书设计 课后巩固学习情境教师活动学生活动设计意图布置作业 1.《LW-T822 压强传感器使用说明书》标注压强传感器软管内体积1.25 mL，请利用现代信息技术辅助修正P-1/V 的图像。 2.完成《探究气体等温变化的规律》实验报告。 1.布置并在两天后收回实验报告。 2.小组完成实践作业，修正p-1/V 的图像。 个人完成书本作业。 小组合作完成实践作业。 对学生科学探究的研究方法进行评价。