高中物理《气体实验定律在生活中的应用》教学设计

郭桂泽

一、课标要求

《普通高中物理课程标准（2017 年版 2020 年修订）》（以下简称《课标》）对本节相关内容的要求是：通过实验，了解气体实验定律;能用气体实验定律解释生产生活中的一些现象，解决一些实际问题;认识建构理想气体等模型的必要性，能在一定条件下应用理想气体模型分析和研究实际气体的问题，能用等温、等压、等容的理想过程，正确认识和分析现实生活中的气体状态变化。同时，《课标》也将 “探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系”的实验列为学生必做实验之一。

二、内容分析

理想气体实验定律主要包括玻意耳定律、查理定律和盖·吕萨克定律。从2010-2021年广东省命制的高考物理试题来看，气体实验定律的考查频率比较高，而且考查时都是以生活情景为载体。实施新高考之前，考查形式均为单项选择题。2021年广东省实施新高考改革，对气体实验定律的考查则以计算题的形式考查，分值为6分，计算难度不大，但也对学生理解情景和建模能力提出了一定要求。同时，根据高考阅卷情况反馈，如何规范地呈现求解过程是每个考生必须了解和掌握的一项技能。

三、学情分析

1.授课对象：佛山市第一中学高三（9）班学生

2.知识基础：学生已经学习了体积、压强、温度、温标、分子动理论、描述热力学系统的状态参量等知识，但容易忽视研究对象的正确选取。

3.科学思维：学生已具备一定的逻辑思维和建模能力，但对于陌生情景的建模过程比较生疏。

4.科学探究：学生已掌握科学探究的一般方法，但实验技能和科学严谨的态度有待改进。

四、教学目标

1.物理观念：理解理想气体和气体状态参量（P、V、T）等概念，理解理想气体实验定律和状态方程及其相互关系，能正确解释生活现象，综合应用所学的物理知识解决实际问题。

2.科学思维：能将实际生活中的气体现象转换成所学的物理模型;能对综合性物理问题进行分析和推理，获得结论并做出解释;能恰当使用证据证明物理结论。

3.科学探究：能分析气体相关现象或结论，提出并准确表述可探究的物理问题，做出有依据的假设;能分析数据，发现其中规律，形成合理的结论，用已有的物理知识进行解释;对科学探究过程与结果进行交流和反思。

4.科学态度与责任：能认识到对气体的研究是对现实生活中的气体现象进行抽象的创造性工作;有学习和研究物理原始问题的内在动机，坚持实事求是，在合作中完成探究，体验规范的重要性。

五、重点难点

重点：正确选择研究对象，规范求解物理问题。难点：将实际生活中的气体现象转换成所学的物理模型。

六、教学方法

1.直观演示法：通过对趣味实验的展示、实验现象的观察、原因的分析、现象的解释，使学生的科学兴趣、观察能力、逻辑能力、应用能力得以提升，促进物理观念的提升。

2.实验探究法：在教师指导下，利用教具开展实验，体现学生的主体地位，有助于学生养成细心观察、积极思考的习惯。

3.问题驱动法：在教师的引导下，学生积极思考、讨论和交流，促进学生科学思維的完善和科学态度的改进。

七、教学器材

多媒体设备、实物投影仪、自制雨水溢流下水道演示器等。

八、教学过程

（一）环节一：创设情景

【教学内容】1.展示生活故事，引导学生完成任务卡片①：请从上述小明的经历中找出可能涉及气体现象及规律的情景。2.围绕理想气体，构建知识网络，和学生一起完成任务卡片②：请完善上图方框内的内容（填写规律名称、表达式和物理量符号）。

【教师活动】1.展示生活故事。2.引导学生阅读材料，寻找生活情景， 把情景的故事情节转化为物理现象。3.引导学生构建知识网络，理解气体的状态参量和理想气体状态变化遵循的物理定律。

【学生活动】1.阅读教师所给材料，找出可能涉及气体现象及规律的情景，挖掘原始物理问题。2.与教师一起回顾、构建知识网络。

【设计意图】通过分享生活故事，采用“寻宝”的方式，让学生学会发现生活中的物理情景，引起兴趣，激发学生的求知欲。通过问答法引导学生回顾相关知识， 以便运用。

（二）环节二：定性分析

【教学内容】1.引导学生将描述情境的文字转化为物理表述，并利用相关规律解决物理问题。2.学生完成例题1（2010 年广东高考真题），定性考查等温变化，需引导学生审题时，注意寻找研究对象。

【教师活动】1.引导学生审题， 并回答问题。2.点拨学生“细管中气体压强变化如何控制水位”实现手动到自动的转变。

【学生活动】1.审题，思考如何选定研究对象，确定气体状态参量的变化情况。2.利用玻意耳定律进行定性分析，理解生活洗衣机利用气压变化控制水位的原理。

【设计意图】1.结合广东高考真题，让学生对所找到情景进行定性分析。2.强化学生“主体”意识（选定研究对象）和过程意识。3.总结情景中压强变化在本情景中的作用（控制水位），体验学以致用。

（三）环节三：定量研究

【教学内容】1.观看视频后完成例题 2（新粤教版教师用书习题） 定量考查等容变化，需引导学生应用气体实验定律时计算时，应使用开氏温度。2.拓展：汽车内的温度可能达到 75℃吗？易拉环扣是不是封得越牢固越好？ 这一现象还可以怎么利用？3.学生跟随教师的提问，完成例题 3，体验新高考真题和规范解题过程。4.课后思考：其它条件不变，若取药过程在拉萨进行，又该如何求解？（ 适当引导学生变化的主要条件是什么？可以给出拉萨的大气压强参考值）

【教师活动】1.播放视频，让学生感受易拉罐爆开的情景。2.提醒学生注意状态参量的单位和单位换算。3.引导学生进行拓展，思考如何将规律运用到生活情景，引导学生思考生产中的利弊权衡问题。4.采用问答法，引导学生选择研究对象和规律进行求解。5.通过教师在黑板上板书，一步一步地引导学生了解高考答题规范。6.让学生尝试打分后，展示高考阅卷反馈情况。

【学生活动】1.观看易拉罐升温爆开的视频。2.审题，利用查理定律进行简单计算。3.思考物理规律在生活生产中的运用和利弊权衡问题。4.观察情景，思考如何正确地选取研究对象，以及求解的步骤和方法。5.回答问题。6.增强具体问题具体分析的能力。

【设计意图】1.结合视频和新闻，通过新粤教版教参习题引导学生亲自计算出易拉罐爆开所需温度，体验建模過程，提高解决问题的能力。2.结合广东省新高考真题，引导学生通过选择合适的研究对象，规范运用气体实验定律求解变质量气体问题。3.学生尝试打分和了解高考评分标准，加强规范意识。4.留下思考题，让学生课后进一步思考求解变质量问题的其它方法。

（四）环节四：实践应用

【教学内容】1.引导学生观察视频，了解生活不常见的井盖跳动问题。2.学生独立完成例题 4的第（1）问，思考和分析第（2） 问。3利用自制教具进行初步验证。4.将理论计算结果运用于原情景， 思考如何井盖跳动“不常见”的原因，如何减小出现这种现象的可能性？如果同样的情景发生5.在拉萨，会有什么不同？

【教师活动】1.播放视频：岳阳市井盖跳动、佛山市三水区井盖跳动的视频。2.引导学生进行建模和分析。3.展示、点评学生的求解过程。4.对自制教具进行示范演示。5.引导学生开展和观察实验。

【学生活动】1.观察视频思考。2.模仿例题 3 的解题过程和规范，完成例题 4 第（1）问。3.动手实验或观察实验现象。4.交流和分享

【设计意图】1.利用视频进行引入，调动学生学习热情，引导学生进行建模。2.结合第（1）问的理论计算结果，思考和尝试分析第（2） 问，并利用自制教具进行初步验证， 将情境中的一段经历转化为一个物理探究过程。3.引导学生思考井盖设计的巧妙之处， 并通过身边的实际情景说明行车规范的重要性。

（五）环节五：课堂小结

【教学内容】1.课堂内容总结：物理来源于生活，应用于生活。2.运用气体实验定律解决物理问题的关键步骤：①研究对象的确定。②气体状态的表示。③物理规律的选择。3.规范的重要性：解题、行为。

【教师活动】1.再次展示生活故事，引导学生回顾和小结。2.利用黑板的板书， 引导学生巩固运用气体实验定律解决物理问题的关键步骤。3.引导学生思考课后问题（未解决的情景：开空调问题）。

【学生活动】回顾、思考、回答，分享收获。

【设计意图】1.梳理课堂所学知识、方法和技能。2.让学生分享收获。

九、板书设计