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视频标签：气体的压强
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视频课题：教科版高二物理选修3-3第二章《气体的压强》北京
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教科版高二物理选修3-3第二章《气体的压强》北京市大兴区兴华中学
《气体的压强》教学设计
教学基本信息
课题 气体的压强 学科 物理 学段 高中 年级 高二
教材 选修3-3
相关章节 第二章气体 (教科版) 、第八章气体 (人教版)
相关领域
气体实验定律、碰撞、动量定理、热力学研究方法、分子动理论方法
教学背景分析
本课题为普通高中人教版物理选修3-3第八章气体(教科版物理选修3-3第二章气体)的内容。由于两套教材对这部分内容的诠释存在顺序上的明显差别，所以根据2017版《普通高中物理课程标准》的要求，以“了解气体实验定律、建立理想气体模型、学习利用分子动理论和统计观点解释气体压强和气体实验定律”为本设计的主要教学目标，以气体压强为主要研究主题，对教材内容进行整合。从宏观和微观两个角度进行研究，进一步促进学生的物质观念、运动与相互作用观念、能量观念和物理模型建构等物理学科核心素养的形成。体会和掌握微观量的研究思想和方法，能利用不同的方法和手段分析和处理信息。利用气体实验定律分析和解决实际问题。通过多种方法创设问题情境，引导学生探究和讨论气体压强的宏观和微观影响因素。 一、教学内容分析
气体压强是描述气体状态的重要参量，本节设计中的气体实验定律、气体压强微观解释及统计性质的描述，是认识气体的重要内容。本节设计还从要宏观角度和微观角度分别研究气体压强，将引领学生认识热力学研究方法和统计物理方法，两种研究方法的依次呈现既对后续其它内容的学习进行了铺垫（如：温度微观意义），又对研究方法进行了充分的比较，有利于学生体会两种方法的相辅相成，体会宏观世界和微观世界的联系，建立更好的物理观念。 二、学习者情况分析
在初中物理教材中明确写道，“不仅大气存在压强，封闭容器中的气体也有压强。生活中你可能有过这样的体验……。实验表明，在温度不变的条件下，一定质量的气体，体积减小压强就增大，体积增大压强就减小。用注射器从药瓶中吸药水就利用了这个原理。”学生通过初中阶段的学习知道气体压强的存在，了解气体压强与温度、体积之间存在关系，但主要停留在表象的了解和解释上。基于学生的既有知识和经验，学生对热学中常用的宏观研究方法很容易接受，对微观研究方法（分子动理论方法和统计物理方法）十分陌生，因此在课堂上充分的引导学生使用分子动理论方法分析解决问题。利用仪器模拟气体压强产生机制，帮助学生克服微观模型建立的困难。
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教学目标(含重、难点)
一、教学目标：
1．通过实验，了解气体实验定律。 2．了解理想气体模型。
3．知道气体压强微观产生原因和影响因素。
4. 能用分子动理论和统计观点解释气体实验定律。 二、教学重点：
能用分子动理论和统计观点解释气体压强 三、教学难点：
1．理想气体微观模型的建立
2．理论推导气体压强的微观影响因素。
物理实践活动及实验器材 演示实验1: 针管、红墨水、烧杯 演示实验2: 吹风机、泡沫小球
演示实验3: 气压微观演示器、学生电源 学生实验1: 气体压强传感器、针管、笔记本
教学流程示意
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教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
环节一 引入
通过初中的学习，我们知道周围的大气存在压强，封闭容器内的气体也有压强 <板书>：气体的压强 <演示>：注射器从烧杯中吸入红墨水
观察并解释：注射器的活
塞被拉动后，管内的空气体积增大，压强变小。注射器外的液体在大气压强的作用下被压入注射器内。
本环节设计意图
引导学生回忆，利用学生的已有知识切入。 应用压强知识解释实际现象。
环节二 气体压强宏观影响因素的研究
生活中的许多现象表明，气体的压强、体积、温度三个状态参量之间存在着一定关系。探索三者关系时，可以采用什么方法研究？ 传感器帮我们更加准确采集数据，下面我们利用传感器探索气体等温变化的规律。 <实验>： ① 仪器
② 操作方法
③ 数据处理方法
④ 误差分析
<板书>：一、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。（等温变化）
历史上，科学家没有今天这样好的实验条
件，依然坚持通过实验发现气体压强P、体积V、
温度T之间的关系。如：查理定律，一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，其压强P与热力学温度T成正比。（等容变化）
从宏观的角度看，一定质量气体的压强与温度、体积有关。 控制变量法 分组实验 操作 介绍实验结论 本环节设计意图
选取恰当的研究方法，实践体验：一定质量的气体，温度不变的条件下，压强与体积变化的关系。
实验的探究中，利用传感器等现代技术手段进行实验，培养学生获取和处理信息、基于证据得出结论并作出解释的能力。提高学生科学探究的能力。
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环节三 理想气体微观模型的建立
很多实际气体在常温常压下，其性质与实验定律的结论符合的很好。为了研究方便，可以设想一种气体在任何温度压强下都遵从气体实验定律，我们把这样的气体叫做理想气体。
从分子动理论的角度，同学们对分子的运动和相互作用有哪些认识？
气体很容易被压缩，说明气体分子间的距离比较大。实验表明，气体的体积约为同种分子组成的等质量液体体积的1000倍，即气体分子之间的距离大约是分子直径的10倍。理想气体的分子间除碰撞过程外无相互作用，我们可以借助理想气体的微观模型继续讨论。
思考并回答：
微观上分子在做永不停息的无规则热运动。 分子间存在相互作用的引力和斥力。
本环节设计意图
在物理观念上： 气体压强的认识要建立在气体——物质观念，气体分子在做永不停息的无规则热运动的分子动理论——运动观念上。
在科学思维上：体会物理学研究问题过程中，基于经验事实建构物理模型的抽象概括过程，体会模型建构的研究方法。 环节四 气体压强的微观产生原因
人们研究自然总是希望不但观察现象，还要找到现象背后的原因。从微观的角度看，气体的压强是怎么产生的？又与哪些因素有关呢？
<演示>：吹风机模拟风洞实验
<演示>：气压微观演示器（用小球的运动模拟理想气体分子的热运动。） 观察模拟实验发现
<板书>：三、气体压强的微观意义：1.气体压强的微观产生原因是由大量气体分子频繁地碰撞器壁而产生的。
观察实验现象
本环节设计意图
为了加强对学生物质观念的培养，帮助学生建立微观世界的物质观念，克服肉眼不可见导致的学习障碍，采用了实践感受、实验模拟等多种方法。例如:将吹风机使泡沫球悬浮的现象，转化成用气压微观演示器中的小球运动模拟气体分子无规则运动将隔板推起，步步深入帮助学生感受气体分子作用的存在。
环节五 气体压强的微观影响因素
同学们根据实验可以猜测，从微观角度来看气体压强的大小与哪些因素有关？ <理论探索>：正方体密闭容器中有大量运动的气体分子，单位体积内分子数量为n，每个分子质量为m。为简化问题，我们假定：分子大小可以忽略；其速率均为V，与器壁碰撞前后瞬间，分子速度方向都与器壁垂直，且速率不变。 求:气体分子撞击器壁产生的压
讨论并猜测：分子质量、分子运动剧烈程度、单位面积单位时间撞击器壁的分子个数 思考并解决
某一分子与器壁碰撞受到的作用力：Ft = mV - m（-V）
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强?
<板书>：2.影响气体压强的两个微观因素： 分子的平均动能和分子的密集程度
t时间内到达面积为s的器壁上的分子数:N = nvts
由于粒子与容器6个面相碰的几率均等 ,到达目标区域的分子数 N’ = nvts/6
器壁单位面积所受分子作用力
F’=N‘F /s = nmv2/3 即气体压强 P= nmv2/3
本环节设计意图
在气体压强微观影响因素的理论探索部分有意加强对学生的书面论证能力培养。有理有据，加强学生对气体压强微观影响因素的理解。
环节六 气体实验定律的微观解释
从宏观和微观两个角度我们认识了气体的压强，同学们有没有发现两个角度的结果有着密切的联系。
那么，我们也能够应用微观方法解释气体实验定律。
<板书>：四、气体实验定律的微观解释
思考并回答：宏观的温度是微观的分子平均动能的标志；宏观的一定质量气体的体积影响了微观的分子密集程度。 思考并解释： （玻意耳定律）当温度不变时分子平均动能不变，如果体积减小，分子密集程度增大，压强增大。
本环节设计意图
从宏观到微观，再利用微观解释宏观规律，学生既感受了宏观研究方法和微观研究方法的相辅相成，同时也体现了物理问题研究中的连贯逻辑。 环节七 小结
本节课通过对气体压强的研究，我们学习了热学中宏观和微观两种研究方法，形成了一个重要的观点：“宏观量是微观量的统计平均值”感受两种方法的相辅相成。热学成为我们学习宏观现象和微观解释关系的一座桥梁。
思考表述
本环节设计意图
本设计中从实验观测出发找到气体压强的宏观规律，又从物质微观结构出发建立摸型，全面的认识气体压强，找出宏观量和微观量的关系。结论接受实验的检验，实验探索与理论探索同时进行，让学生感受严谨认真的科学态度，希望学生逐渐形成探索自然的内在动力和能力。
视频来源：优质课网 www.youzhik.com
