高中物理《氣體實驗定律在生活中的應用》教學設計

郭桂澤

一、課標要求

《普通高中物理課程標準（2017 年版 2020 年修訂）》（以下簡稱《課標》）對本節相關內容的要求是：通過實驗，了解氣體實驗定律;能用氣體實驗定律解釋生產生活中的一些現象，解決一些實際問題;認識建構理想氣體等模型的必要性，能在一定條件下應用理想氣體模型分析和研究實際氣體的問題，能用等溫、等壓、等容的理想過程，正確認識和分析現實生活中的氣體狀態變化。同時，《課標》也將 “探究等溫情況下一定質量氣體壓強與體積的關系”的實驗列為學生必做實驗之一。

二、內容分析

理想氣體實驗定律主要包括玻意耳定律、查理定律和蓋·呂薩克定律。從2010-2021年廣東省命制的高考物理試題來看，氣體實驗定律的考查頻率比較高，而且考查時都是以生活情景為載體。實施新高考之前，考查形式均為單項選擇題。2021年廣東省實施新高考改革，對氣體實驗定律的考查則以計算題的形式考查，分值為6分，計算難度不大，但也對學生理解情景和建模能力提出了一定要求。同時，根據高考閱卷情況反饋，如何規范地呈現求解過程是每個考生必須了解和掌握的一項技能。

三、學情分析

1.授課對象：佛山市第一中學高三（9）班學生

2.知識基礎：學生已經學習了體積、壓強、溫度、溫標、分子動理論、描述熱力學系統的狀態參量等知識，但容易忽視研究對象的正確選取。

3.科學思維：學生已具備一定的邏輯思維和建模能力，但對于陌生情景的建模過程比較生疏。

4.科學探究：學生已掌握科學探究的一般方法，但實驗技能和科學嚴謹的態度有待改進。

四、教學目標

1.物理觀念：理解理想氣體和氣體狀態參量（P、V、T）等概念，理解理想氣體實驗定律和狀態方程及其相互關系，能正確解釋生活現象，綜合應用所學的物理知識解決實際問題。

2.科學思維：能將實際生活中的氣體現象轉換成所學的物理模型;能對綜合性物理問題進行分析和推理，獲得結論并做出解釋;能恰當使用證據證明物理結論。

3.科學探究：能分析氣體相關現象或結論，提出并準確表述可探究的物理問題，做出有依據的假設;能分析數據，發現其中規律，形成合理的結論，用已有的物理知識進行解釋;對科學探究過程與結果進行交流和反思。

4.科學態度與責任：能認識到對氣體的研究是對現實生活中的氣體現象進行抽象的創造性工作;有學習和研究物理原始問題的內在動機，堅持實事求是，在合作中完成探究，體驗規范的重要性。

五、重點難點

重點：正確選擇研究對象，規范求解物理問題。難點：將實際生活中的氣體現象轉換成所學的物理模型。

六、教學方法

1.直觀演示法：通過對趣味實驗的展示、實驗現象的觀察、原因的分析、現象的解釋，使學生的科學興趣、觀察能力、邏輯能力、應用能力得以提升，促進物理觀念的提升。

2.實驗探究法：在教師指導下，利用教具開展實驗，體現學生的主體地位，有助于學生養成細心觀察、積極思考的習慣。

3.問題驅動法：在教師的引導下，學生積極思考、討論和交流，促進學生科學思維的完善和科學態度的改進。

七、教學器材

多媒體設備、實物投影儀、自制雨水溢流下水道演示器等。

八、教學過程

（一）環節一：創設情景

【教學內容】1.展示生活故事，引導學生完成任務卡片①：請從上述小明的經歷中找出可能涉及氣體現象及規律的情景。2.圍繞理想氣體，構建知識網絡，和學生一起完成任務卡片②：請完善上圖方框內的內容（填寫規律名稱、表達式和物理量符號）。

【教師活動】1.展示生活故事。2.引導學生閱讀材料，尋找生活情景， 把情景的故事情節轉化為物理現象。3.引導學生構建知識網絡，理解氣體的狀態參量和理想氣體狀態變化遵循的物理定律。

【學生活動】1.閱讀教師所給材料，找出可能涉及氣體現象及規律的情景，挖掘原始物理問題。2.與教師一起回顧、構建知識網絡。

【設計意圖】通過分享生活故事，采用“尋寶”的方式，讓學生學會發現生活中的物理情景，引起興趣，激發學生的求知欲。通過問答法引導學生回顧相關知識， 以便運用。

（二）環節二：定性分析

【教學內容】1.引導學生將描述情境的文字轉化為物理表述，并利用相關規律解決物理問題。2.學生完成例題1（2010 年廣東高考真題），定性考查等溫變化，需引導學生審題時，注意尋找研究對象。

【教師活動】1.引導學生審題， 并回答問題。2.點撥學生“細管中氣體壓強變化如何控制水位”實現手動到自動的轉變。

【學生活動】1.審題，思考如何選定研究對象，確定氣體狀態參量的變化情況。2.利用玻意耳定律進行定性分析，理解生活洗衣機利用氣壓變化控制水位的原理。

【設計意圖】1.結合廣東高考真題，讓學生對所找到情景進行定性分析。2.強化學生“主體”意識（選定研究對象）和過程意識。3.總結情景中壓強變化在本情景中的作用（控制水位），體驗學以致用。

（三）環節三：定量研究

【教學內容】1.觀看視頻后完成例題 2（新粵教版教師用書習題） 定量考查等容變化，需引導學生應用氣體實驗定律時計算時，應使用開氏溫度。2.拓展：汽車內的溫度可能達到 75℃嗎？易拉環扣是不是封得越牢固越好？ 這一現象還可以怎么利用？3.學生跟隨教師的提問，完成例題 3，體驗新高考真題和規范解題過程。4.課后思考：其它條件不變，若取藥過程在拉薩進行，又該如何求解？（ 適當引導學生變化的主要條件是什么？可以給出拉薩的大氣壓強參考值）

【教師活動】1.播放視頻，讓學生感受易拉罐爆開的情景。2.提醒學生注意狀態參量的單位和單位換算。3.引導學生進行拓展，思考如何將規律運用到生活情景，引導學生思考生產中的利弊權衡問題。4.采用問答法，引導學生選擇研究對象和規律進行求解。5.通過教師在黑板上板書，一步一步地引導學生了解高考答題規范。6.讓學生嘗試打分后，展示高考閱卷反饋情況。

【學生活動】1.觀看易拉罐升溫爆開的視頻。2.審題，利用查理定律進行簡單計算。3.思考物理規律在生活生產中的運用和利弊權衡問題。4.觀察情景，思考如何正確地選取研究對象，以及求解的步驟和方法。5.回答問題。6.增強具體問題具體分析的能力。

【設計意圖】1.結合視頻和新聞，通過新粵教版教參習題引導學生親自計算出易拉罐爆開所需溫度，體驗建模過程，提高解決問題的能力。2.結合廣東省新高考真題，引導學生通過選擇合適的研究對象，規范運用氣體實驗定律求解變質量氣體問題。3.學生嘗試打分和了解高考評分標準，加強規范意識。4.留下思考題，讓學生課后進一步思考求解變質量問題的其它方法。

（四）環節四：實踐應用

【教學內容】1.引導學生觀察視頻，了解生活不常見的井蓋跳動問題。2.學生獨立完成例題 4的第（1）問，思考和分析第（2） 問。3利用自制教具進行初步驗證。4.將理論計算結果運用于原情景， 思考如何井蓋跳動“不常見”的原因，如何減小出現這種現象的可能性？如果同樣的情景發生5.在拉薩，會有什么不同？

【教師活動】1.播放視頻：岳陽市井蓋跳動、佛山市三水區井蓋跳動的視頻。2.引導學生進行建模和分析。3.展示、點評學生的求解過程。4.對自制教具進行示范演示。5.引導學生開展和觀察實驗。

【學生活動】1.觀察視頻思考。2.模仿例題 3 的解題過程和規范，完成例題 4 第（1）問。3.動手實驗或觀察實驗現象。4.交流和分享

【設計意圖】1.利用視頻進行引入，調動學生學習熱情，引導學生進行建模。2.結合第（1）問的理論計算結果，思考和嘗試分析第（2） 問，并利用自制教具進行初步驗證， 將情境中的一段經歷轉化為一個物理探究過程。3.引導學生思考井蓋設計的巧妙之處， 并通過身邊的實際情景說明行車規范的重要性。

（五）環節五：課堂小結

【教學內容】1.課堂內容總結：物理來源于生活，應用于生活。2.運用氣體實驗定律解決物理問題的關鍵步驟：①研究對象的確定。②氣體狀態的表示。③物理規律的選擇。3.規范的重要性：解題、行為。

【教師活動】1.再次展示生活故事，引導學生回顧和小結。2.利用黑板的板書， 引導學生鞏固運用氣體實驗定律解決物理問題的關鍵步驟。3.引導學生思考課后問題（未解決的情景：開空調問題）。

【學生活動】回顧、思考、回答，分享收獲。

【設計意圖】1.梳理課堂所學知識、方法和技能。2.讓學生分享收獲。

九、板書設計