气体的等温变化 – 玻意耳定律

1. 气体的等温变化 –玻意耳定律

2. 教 材 分 析 教法和学法 6, 小 结 1, 问 题 引 入 教 学 程 序 5, 应用巩固练习 2, 设 计 实 验 4, 分析归纳结论 3, 实验探索

3. 1。教材分析 玻意耳定律是研究气体性质中最基本的定律，是学习所 有气体定律的“门坎”，学生在上一节课中了解了描述气体状 态的参量（P,V,T),气体状态，状态变化，以及用分子动理论 对气体产生压强的微观（定性）解释。要求学生通过本节的 学习知道玻意耳定律的内容，公式和这个定律是怎样得来的； 知到P—V图上等温变化的过程图线及其物理意义；用分子动 理论对玻意耳定律作定性解释；能用玻意耳定律计算有关问 题。 本节教材是在前一节的铺垫下，通过电脑进行实验分析， 然后归纳总结出定量描述一定质量下，温度不变时气体压强， 气体体积两者的关系—玻意耳定律。由实验归纳总结出物理 规律是我们探索，认识客观事物发展及其规律的重要方法。 由于讨论此问题涉及到的参量较多（P,V,T,M)。因此， 我们必须采用一种重要的方法—“控制变量法”来研究这一问 题。把M和T作为不变量，讨论剩下的两个变量P,V的关系，

4. 这就把多变量的复杂问题转化为少变量的简单问题来讨论。此这就把多变量的复杂问题转化为少变量的简单问题来讨论。此 方法曾在讨论牛顿第二定律中使用过。在下几节课中讨论其他 气体定律也将用到。事实上控制变量法是人们研究自然，社会 问题的常用方法。通过教学还因该使学生学会分析实验数据， 得出实验结论的两种常用方法—列表法和图像法。了解图像法 处理数据的优点：直观，减小误差（取平均效果），以及图像 间的变换，从P—V图（双曲线）变换到p—1/V图（直线），此 方法在讨论牛顿第二定律a=F/M中已使用过。同时使学生还学 会不仅能用宏观方法讨论问题，还应该能用微观的方法讨论问 题。根据以上分析，我认为本节课的教学目的不仅仅是为了让 学生知道实验结论和定律的内容，更重要的是让学生知道结论 是如何得出来的；得出该结论采用了什么样的科学方法和手段； 在实验过程中如何控制实验条件和物理变量；如何使用数学公 式表达物理定律。让学生了解和体会科学家探索，研究自然规 律和社会规律的思维方法。

5. 2。教法和学法 为了使本节课的实验容易操作，准确，直观，有较大的视觉 空间，我采用以电脑辅助投影演示为主的探索式方法优化课堂教 学。 探索模式主要是针对解决“灰黑系统问题”即人们能小部分明 确，大部分不能明确该系统的信息，这样的系统称为灰黑系统。 按以学生为主体，教师为主导的现代教学论原则，教师的作用是 制定教学目标，组织教学活动，控制教学活动过程，随机应变， 排除障碍，使教学过程真正成为有学生积极参与的教学活动，在 教师的正确引导下，学生对每个陌生的问题是会产生兴趣的。 发展能力是现代教学理论十分强调的原则。人类在变革自然 ，变革社会，变革人类本身的实践中，总结出来的知识实在是太 多了。人生是有限的，而人类的知识是无限的。如果只是灌输知 识，学习知识，不注意培养学生怎样获取知识，探索知识的能力 ，这样的教学是不能适应人类知识快速膨胀和发展，难以培养出 较多的有创造性的人才。 当然我们不能否认知识是可以转化为能力的。然而能力却可

6. 以帮助一个人获得更多的知识。如果说获得知识是暂时的财富，以帮助一个人获得更多的知识。如果说获得知识是暂时的财富， 那么获得探求知识的能力将是永久的财富。 爱因斯坦说：“发展独立思考和独立判断能力应当始终放在 首位，而不应当把获得专业知识放在首位。”因此，知识和能力 相比较，从长远来看培养能力更重要。所以在设计教学过程中， 应最大限度的考虑并调动学生参与教学活动的积极性原则，遇 到难点问题时可适当放慢节奏，给学生充分的时间进行思考和 讨论，真正让学生在教学活动中不仅学到知识，更重要的是学 会用科学的方法，培养探索精神和创造力，以达到教学的最佳 效果。 3。教学程序 ●问题引入 心理学研究认为，当人遇到问题需要解决而又没有现成的办 法时思维才出现。所以课题引入方法是否得当直接关系着能否引 起学生的极大兴趣，为新课教学创造良好的课堂气氛有着不可忽 视的作用。本节课由实验加设问引入新课。 首先，让学生明白这一节课是让大家来讨论一密闭容器中，

7. 一定质量的气体，当保持其温度不变时，改变气体的体积和压一定质量的气体，当保持其温度不变时，改变气体的体积和压 强，寻找压强和体积的变化关系问题。 设问1：用一个注射器密闭一定质量的空气，缓慢推或拉动活塞 让学生观察并回答活塞中气体的体积V和压强P如何变化？ （复习气体状态变化） 设问2：气体的压强随体积的变化关系是怎样的？（定性，定量 ）鼓励学生猜测，成反比，不成比例等。 ●设计实验方案 为了进一步探索一定质量的气体在等温状态下压强和体积的 定量变化关系，提示学生注意采用控制变量法，即控制M,T不变 讨论P,V间的变化关系。这里我采用压力传感器配合上20mL医用 注射器，通过电脑采集数据并输入电子表格中，由电脑自动算出 每一组PV值。然后由电脑画出P—V图线或p—1/V图线供学生讨 论。

8. ●进行实验探索 移动注射器活塞，选定一体积V1传感器自动采集一压强P1， 电脑算出PV值并输入电子表格中。按同样的方法可以选择多组 实验数据P2 ,V2;P3,V3;……Pn,,Vn。把数据表格投影到大屏幕上， 然后电脑将数据拟合成P—V图线（双曲线）或P—1/V图线（直 线）。 ●归纳总结 引导学生分析实验数据及P—V图像，由学生归纳总结出 一定质量的气体，当温度不变时P∝1/V的初步结论。进一步比 较每一组的PV值，不难看出各组的PV值很接近，排除误差的影 响（进行理想化处理）便可得到： P1V1=P2 V2=P3V3=…=PnVn=C (m一定，T一定） 改变温度重做上述实验两次，观察p—V图线的位置变化， 得出P—V线随温度的增加应向外移，反之内移。 接下来用分子动理论解释气体体积和压强的变化。通过一 多媒体课件演示由于气体体积变化而使气体分子密度变化，单 位体积内的气体分子数变化，因而在单位面积上分子对器壁的 冲撞力改变，故而引起宏观压强的变化。

9. ●应用巩固练习 给学生几分钟时间让他们自己归纳，小结，由老师指导写 出完整的结论。通过几道问答和计算题，巩固学生对玻意耳定 律的理解和应用，为进一步用该定律解决更多的问题打下基础。 ●小结 告诉学生本节所讨论的玻意耳定律只是气体性质的一部分 内容，以后我们还要用类似的方法讨论更多的问题，希望学生 对这种探索问题的方法 ，能够很好的理解，掌握，应用它。而 这节课采用的电脑辅助实验是从教育的整体优化原则出发，它 是现在乃至将来人们研究自然，社会的一种不可缺少的方法。 列表法和图像法是处理实验数据的常用方法，希望大家熟悉它， 并能较好的运用这些方法。