高中物理《氣體實(shí)驗(yàn)定律在生活中的應(yīng)用》教學(xué)設(shè)計(jì)

郭桂澤

一、課標(biāo)要求

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017 年版 2020 年修訂）》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《課標(biāo)》）對(duì)本節(jié)相關(guān)內(nèi)容的要求是：通過(guò)實(shí)驗(yàn)，了解氣體實(shí)驗(yàn)定律;能用氣體實(shí)驗(yàn)定律解釋生產(chǎn)生活中的一些現(xiàn)象，解決一些實(shí)際問(wèn)題;認(rèn)識(shí)建構(gòu)理想氣體等模型的必要性，能在一定條件下應(yīng)用理想氣體模型分析和研究實(shí)際氣體的問(wèn)題，能用等溫、等壓、等容的理想過(guò)程，正確認(rèn)識(shí)和分析現(xiàn)實(shí)生活中的氣體狀態(tài)變化。同時(shí)，《課標(biāo)》也將 “探究等溫情況下一定質(zhì)量氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)列為學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)之一。

二、內(nèi)容分析

理想氣體實(shí)驗(yàn)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(lái)看，氣體實(shí)驗(yàn)定律的考查頻率比較高，而且考查時(shí)都是以生活情景為載體。實(shí)施新高考之前，考查形式均為單項(xiàng)選擇題。2021年廣東省實(shí)施新高考改革，對(duì)氣體實(shí)驗(yàn)定律的考查則以計(jì)算題的形式考查，分值為6分，計(jì)算難度不大，但也對(duì)學(xué)生理解情景和建模能力提出了一定要求。同時(shí)，根據(jù)高考閱卷情況反饋，如何規(guī)范地呈現(xiàn)求解過(guò)程是每個(gè)考生必須了解和掌握的一項(xiàng)技能。

三、學(xué)情分析

1.授課對(duì)象：佛山市第一中學(xué)高三（9）班學(xué)生

2.知識(shí)基礎(chǔ)：學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了體積、壓強(qiáng)、溫度、溫標(biāo)、分子動(dòng)理論、描述熱力學(xué)系統(tǒng)的狀態(tài)參量等知識(shí)，但容易忽視研究對(duì)象的正確選取。

3.科學(xué)思維：學(xué)生已具備一定的邏輯思維和建模能力，但對(duì)于陌生情景的建模過(guò)程比較生疏。

4.科學(xué)探究：學(xué)生已掌握科學(xué)探究的一般方法，但實(shí)驗(yàn)技能和科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度有待改進(jìn)。

四、教學(xué)目標(biāo)

1.物理觀念：理解理想氣體和氣體狀態(tài)參量（P、V、T）等概念，理解理想氣體實(shí)驗(yàn)定律和狀態(tài)方程及其相互關(guān)系，能正確解釋生活現(xiàn)象，綜合應(yīng)用所學(xué)的物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。

2.科學(xué)思維：能將實(shí)際生活中的氣體現(xiàn)象轉(zhuǎn)換成所學(xué)的物理模型;能對(duì)綜合性物理問(wèn)題進(jìn)行分析和推理，獲得結(jié)論并做出解釋;能恰當(dāng)使用證據(jù)證明物理結(jié)論。

3.科學(xué)探究：能分析氣體相關(guān)現(xiàn)象或結(jié)論，提出并準(zhǔn)確表述可探究的物理問(wèn)題，做出有依據(jù)的假設(shè);能分析數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)其中規(guī)律，形成合理的結(jié)論，用已有的物理知識(shí)進(jìn)行解釋;對(duì)科學(xué)探究過(guò)程與結(jié)果進(jìn)行交流和反思。

4.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：能認(rèn)識(shí)到對(duì)氣體的研究是對(duì)現(xiàn)實(shí)生活中的氣體現(xiàn)象進(jìn)行抽象的創(chuàng)造性工作;有學(xué)習(xí)和研究物理原始問(wèn)題的內(nèi)在動(dòng)機(jī)，堅(jiān)持實(shí)事求是，在合作中完成探究，體驗(yàn)規(guī)范的重要性。

五、重點(diǎn)難點(diǎn)

重點(diǎn)：正確選擇研究對(duì)象，規(guī)范求解物理問(wèn)題。難點(diǎn)：將實(shí)際生活中的氣體現(xiàn)象轉(zhuǎn)換成所學(xué)的物理模型。

六、教學(xué)方法

1.直觀演示法：通過(guò)對(duì)趣味實(shí)驗(yàn)的展示、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察、原因的分析、現(xiàn)象的解釋?zhuān)箤W(xué)生的科學(xué)興趣、觀察能力、邏輯能力、應(yīng)用能力得以提升，促進(jìn)物理觀念的提升。

2.實(shí)驗(yàn)探究法：在教師指導(dǎo)下，利用教具開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，體現(xiàn)學(xué)生的主體地位，有助于學(xué)生養(yǎng)成細(xì)心觀察、積極思考的習(xí)慣。

3.問(wèn)題驅(qū)動(dòng)法：在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生積極思考、討論和交流，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維的完善和科學(xué)態(tài)度的改進(jìn)。

七、教學(xué)器材

多媒體設(shè)備、實(shí)物投影儀、自制雨水溢流下水道演示器等。

八、教學(xué)過(guò)程

（一）環(huán)節(jié)一：創(chuàng)設(shè)情景

【教學(xué)內(nèi)容】1.展示生活故事，引導(dǎo)學(xué)生完成任務(wù)卡片①：請(qǐng)從上述小明的經(jīng)歷中找出可能涉及氣體現(xiàn)象及規(guī)律的情景。2.圍繞理想氣體，構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，和學(xué)生一起完成任務(wù)卡片②：請(qǐng)完善上圖方框內(nèi)的內(nèi)容（填寫(xiě)規(guī)律名稱(chēng)、表達(dá)式和物理量符號(hào)）。

【教師活動(dòng)】1.展示生活故事。2.引導(dǎo)學(xué)生閱讀材料，尋找生活情景， 把情景的故事情節(jié)轉(zhuǎn)化為物理現(xiàn)象。3.引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，理解氣體的狀態(tài)參量和理想氣體狀態(tài)變化遵循的物理定律。

【學(xué)生活動(dòng)】1.閱讀教師所給材料，找出可能涉及氣體現(xiàn)象及規(guī)律的情景，挖掘原始物理問(wèn)題。2.與教師一起回顧、構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。

【設(shè)計(jì)意圖】通過(guò)分享生活故事，采用“尋寶”的方式，讓學(xué)生學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)生活中的物理情景，引起興趣，激發(fā)學(xué)生的求知欲。通過(guò)問(wèn)答法引導(dǎo)學(xué)生回顧相關(guān)知識(shí)， 以便運(yùn)用。

（二）環(huán)節(jié)二：定性分析

【教學(xué)內(nèi)容】1.引導(dǎo)學(xué)生將描述情境的文字轉(zhuǎn)化為物理表述，并利用相關(guān)規(guī)律解決物理問(wèn)題。2.學(xué)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(dǎo)學(xué)生審題時(shí)，注意尋找研究對(duì)象。

【教師活動(dòng)】1.引導(dǎo)學(xué)生審題， 并回答問(wèn)題。2.點(diǎn)撥學(xué)生“細(xì)管中氣體壓強(qiáng)變化如何控制水位”實(shí)現(xiàn)手動(dòng)到自動(dòng)的轉(zhuǎn)變。

【學(xué)生活動(dòng)】1.審題，思考如何選定研究對(duì)象，確定氣體狀態(tài)參量的變化情況。2.利用玻意耳定律進(jìn)行定性分析，理解生活洗衣機(jī)利用氣壓變化控制水位的原理。

【設(shè)計(jì)意圖】1.結(jié)合廣東高考真題，讓學(xué)生對(duì)所找到情景進(jìn)行定性分析。2.強(qiáng)化學(xué)生“主體”意識(shí)（選定研究對(duì)象）和過(guò)程意識(shí)。3.總結(jié)情景中壓強(qiáng)變化在本情景中的作用（控制水位），體驗(yàn)學(xué)以致用。

（三）環(huán)節(jié)三：定量研究

【教學(xué)內(nèi)容】1.觀看視頻后完成例題 2（新粵教版教師用書(shū)習(xí)題） 定量考查等容變化，需引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用氣體實(shí)驗(yàn)定律時(shí)計(jì)算時(shí)，應(yīng)使用開(kāi)氏溫度。2.拓展：汽車(chē)內(nèi)的溫度可能達(dá)到 75℃嗎？易拉環(huán)扣是不是封得越牢固越好？ 這一現(xiàn)象還可以怎么利用？3.學(xué)生跟隨教師的提問(wèn)，完成例題 3，體驗(yàn)新高考真題和規(guī)范解題過(guò)程。4.課后思考：其它條件不變，若取藥過(guò)程在拉薩進(jìn)行，又該如何求解？（ 適當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生變化的主要條件是什么？可以給出拉薩的大氣壓強(qiáng)參考值）

【教師活動(dòng)】1.播放視頻，讓學(xué)生感受易拉罐爆開(kāi)的情景。2.提醒學(xué)生注意狀態(tài)參量的單位和單位換算。3.引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行拓展，思考如何將規(guī)律運(yùn)用到生活情景，引導(dǎo)學(xué)生思考生產(chǎn)中的利弊權(quán)衡問(wèn)題。4.采用問(wèn)答法，引導(dǎo)學(xué)生選擇研究對(duì)象和規(guī)律進(jìn)行求解。5.通過(guò)教師在黑板上板書(shū)，一步一步地引導(dǎo)學(xué)生了解高考答題規(guī)范。6.讓學(xué)生嘗試打分后，展示高考閱卷反饋情況。

【學(xué)生活動(dòng)】1.觀看易拉罐升溫爆開(kāi)的視頻。2.審題，利用查理定律進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算。3.思考物理規(guī)律在生活生產(chǎn)中的運(yùn)用和利弊權(quán)衡問(wèn)題。4.觀察情景，思考如何正確地選取研究對(duì)象，以及求解的步驟和方法。5.回答問(wèn)題。6.增強(qiáng)具體問(wèn)題具體分析的能力。

【設(shè)計(jì)意圖】1.結(jié)合視頻和新聞，通過(guò)新粵教版教參習(xí)題引導(dǎo)學(xué)生親自計(jì)算出易拉罐爆開(kāi)所需溫度，體驗(yàn)建模過(guò)程，提高解決問(wèn)題的能力。2.結(jié)合廣東省新高考真題，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)選擇合適的研究對(duì)象，規(guī)范運(yùn)用氣體實(shí)驗(yàn)定律求解變質(zhì)量氣體問(wèn)題。3.學(xué)生嘗試打分和了解高考評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)規(guī)范意識(shí)。4.留下思考題，讓學(xué)生課后進(jìn)一步思考求解變質(zhì)量問(wèn)題的其它方法。

（四）環(huán)節(jié)四：實(shí)踐應(yīng)用

【教學(xué)內(nèi)容】1.引導(dǎo)學(xué)生觀察視頻，了解生活不常見(jiàn)的井蓋跳動(dòng)問(wèn)題。2.學(xué)生獨(dú)立完成例題 4的第（1）問(wèn)，思考和分析第（2） 問(wèn)。3利用自制教具進(jìn)行初步驗(yàn)證。4.將理論計(jì)算結(jié)果運(yùn)用于原情景， 思考如何井蓋跳動(dòng)“不常見(jiàn)”的原因，如何減小出現(xiàn)這種現(xiàn)象的可能性？如果同樣的情景發(fā)生5.在拉薩，會(huì)有什么不同？

【教師活動(dòng)】1.播放視頻：岳陽(yáng)市井蓋跳動(dòng)、佛山市三水區(qū)井蓋跳動(dòng)的視頻。2.引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行建模和分析。3.展示、點(diǎn)評(píng)學(xué)生的求解過(guò)程。4.對(duì)自制教具進(jìn)行示范演示。5.引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展和觀察實(shí)驗(yàn)。

【學(xué)生活動(dòng)】1.觀察視頻思考。2.模仿例題 3 的解題過(guò)程和規(guī)范，完成例題 4 第（1）問(wèn)。3.動(dòng)手實(shí)驗(yàn)或觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。4.交流和分享

【設(shè)計(jì)意圖】1.利用視頻進(jìn)行引入，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行建模。2.結(jié)合第（1）問(wèn)的理論計(jì)算結(jié)果，思考和嘗試分析第（2） 問(wèn)，并利用自制教具進(jìn)行初步驗(yàn)證， 將情境中的一段經(jīng)歷轉(zhuǎn)化為一個(gè)物理探究過(guò)程。3.引導(dǎo)學(xué)生思考井蓋設(shè)計(jì)的巧妙之處， 并通過(guò)身邊的實(shí)際情景說(shuō)明行車(chē)規(guī)范的重要性。

（五）環(huán)節(jié)五：課堂小結(jié)

【教學(xué)內(nèi)容】1.課堂內(nèi)容總結(jié)：物理來(lái)源于生活，應(yīng)用于生活。2.運(yùn)用氣體實(shí)驗(yàn)定律解決物理問(wèn)題的關(guān)鍵步驟：①研究對(duì)象的確定。②氣體狀態(tài)的表示。③物理規(guī)律的選擇。3.規(guī)范的重要性：解題、行為。

【教師活動(dòng)】1.再次展示生活故事，引導(dǎo)學(xué)生回顧和小結(jié)。2.利用黑板的板書(shū)， 引導(dǎo)學(xué)生鞏固運(yùn)用氣體實(shí)驗(yàn)定律解決物理問(wèn)題的關(guān)鍵步驟。3.引導(dǎo)學(xué)生思考課后問(wèn)題（未解決的情景：開(kāi)空調(diào)問(wèn)題）。

【學(xué)生活動(dòng)】回顧、思考、回答，分享收獲。

【設(shè)計(jì)意圖】1.梳理課堂所學(xué)知識(shí)、方法和技能。2.讓學(xué)生分享收獲。

九、板書(shū)設(shè)計(jì)