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2.2气体的等温变化 教学设计
单元教学目标：
《气体的等温变化》是《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》选择性必修第3册“固体、液体和气体”主题下的内容。课程标准要求为：通过实验，了解气体定律。知道理想气体模型。能用分子动理论和统计观点解释气体压强和气体实验定律。《普通高中物理课程标准(2017年版)解读》对课程标准的解读为：本条目要求学生通过实验，学习气体的玻意耳定律、查理定理、盖-吕萨克定律。要求学生能够用分子动理论和统计观点定性地解释气体的三个实验定律。要知道理想气体模型，不能仅仅停留在知道什么是理想气体，而应该体会到物理模型的构建在解决物理问题中的重要意义。
课时教学目标与评价目标：
<一>教学目标：
（1）巩固压强，玻意耳定律的基础知识；
（2）引导学生会分析液柱封闭气体，活塞封闭气体的压强；
（3）掌握利用玻意耳定律的解题思路。
<二>评价目标
（1）能熟练分析液柱封闭气体，活塞封闭气体的压强；
（2）可以准确分析玻意耳定律是否适用；
（3）能准确写出初末状态的玻意耳定律表达式。
学科核心素养（课时）：
（1）物理观念：知道玻意耳定律的内容，具有将玻意耳定律与实际相联系的意识。
（2）科学思维：能用玻意耳定律求解简单的实际问題。
（3）科学探究：学会通过实验的方法研究问题，探究物理规律，学习用图像对实验数据
进行处理与分析，体验科学探究过程。
（4）科学态度与责任：培养学生从具体事物入手的分析方法，提高学生综合运用知识来分析和解决实际问题的能力。
四、教学思路
首先，回忆上节课内容，温故知新、巩固知识，（复习玻意耳定律的内容，公式，压强的计算方法）为本节课的学习做好铺垫
其次，给出液柱封闭气体时的六种情形，难度依次加大，让学生掌握此类问题压强的求法，然后，给出活塞封闭气体时的图例，让学生依据学到的方法进行受力分析求出压强
接着进入玻意耳定律的应用部分，第一道例题需要学生利用上述压强的分析，得出两种情形下末状态的压强大小，接着利用玻意耳定律进行定量计算；第二道例题通过分析平衡状态下活塞，气缸和整体的受力，结合玻意耳定律进行定性分析；第三道例题有多个过程，主要考察学生的逻辑推理和计算能力
整体设计思路是：以问题思考为先导，一步步引导学生思考，充分发挥教师的引导作用以及学生的主体作用。师生相互配合，让课堂氛围严谨而活泼，学生乐学且好思。
教学过程
任务一：复习巩固
教师提问，学生复习：
玻意耳定律
1.内容： 的某种气体，在 的情况下，压强 P 与
体积V成反比
2.公式： 或
二、静止或匀速运动系统中压强的计算方法
(1)力平衡法：选取与封闭气体接触的液柱(或活塞、汽缸)为研究对象进行受力分析，由 列式求气体压强。
(2)取等压面法：根据同种液体在同一水平液面处压强相等在连通器内选取等压面，由两侧压强相等列方程求解压强。
①液体产生的压强 注意h是距离液面的竖直高度，不一定是液柱长度.
②连通器原理：在连通器中，同一种液体(中间液体不间断)的同一水平液面上的压强
能力层级：
要求学生具有清晰的物理观念，能从物理学的视角正确描述和解决生活中的现象，能综合应用物理知识解决实际问题。
设计意图：
巩固上节课所学的基本知识，为第二课时做准备，复习上节课内容有助于学生更好理解本节课的新知识。最后，通过提问，也能间接的督促学生，使其养成良好的学习习惯。
任务二：求封闭气体的压强
1、下列各图装置均处于静止状态。设大气压强为P0，用水银封闭一定量的气体在玻璃管中，你能求出封闭气体的压强P吗？
2、大气压相当于76 cm高的水银柱产生的压强，p0＝76 cm Hg，上图③中封闭气体的压强是多大？
3、如图所示，已知活塞的重力为mg，活塞的面积为S，活塞上的重物质量为M，大气压强为p0，封闭气体的压强是多少？
能力层级：
能选取出适合的研究对象；能对常见的物理现象进行分析和推理，获得结论；能通过分析，求出封闭气体的压强；能用恰当的语言表达自己的观点。
设计意图：
两种类型的封闭气体，让学生通过已有的受力平衡的知识或等压面法求出压强，在分析过程中学会选取合适的研究对象，总结出求压强的方法，对后续的学习有了铺垫。在分析过程中也让学生体会到了受力分析的重要性以及普遍性。
任务三：玻意耳定律的应用
1、如图长为L=1m，开口竖直向上的玻璃管内，封闭着长为h=15cm的水银柱，封闭气体的长度为L1=20cm，已知大气压强为P0=75cmHg，求：
（1）玻璃管水平放置时，管内气体的长度是多少？
（2）玻璃管开口竖直向下时，管内气体的长度又是多少？（假设水银没有流出）
(
15cm
20cm
)
2、如图所示，一细线竖直悬挂汽缸的活塞，使汽缸悬空静止。缸内封闭着一定质量的理想气体，活塞与汽缸间无摩擦，且不漏气，气体温度保持不变。当大气压强增大时，你认为细绳所受的拉力如何变？缸内气体的体积又如何变？
3、一定质量的理想气体被活塞封闭在可导热的气缸内，活塞相对于底部的高度为h，可沿气缸无摩擦地滑动。取一小盒沙子缓慢地倒在活塞的上表面上。沙子倒完时，活塞下降了h/4。再取相同质量的一小盒沙子缓慢地倒在活塞的上表面上。外界大气的压强和温度始终保持不变，你能求此次沙子倒完时活塞距气缸底部的高度是多少吗？
能力层级：能将实际问题中的对象和过程转化为物理模型，能对物理问题进行分析和推理
设计意图：
通过三道习题的练习，让学生熟练玻意耳定律的应用，也体会到了定律的适用条件，总结解题步骤，同时也对后续学习理想气体状态方程做铺垫。
目标检测：
1.如图所示，玻璃管中都灌有水银，且水银柱都处在平衡状态，大气压相当于P0=76 cm高的水银柱产生的压强。图中被封闭气体A的压强各是多少？
2.2.2.一个横截面积为S 的圆桶形容器竖直放置，金属圆板的上表面是水平的，下表面是倾斜的，下表面与水平面的夹角为θ，圆板的质量为m，不计圆板与容器内壁的摩擦。若大气压强为p0，重力加速度为g，则被圆板封闭在容器中的气体的压强 P 等于（　　）
3.如图所示，光滑水平面上放有一质量为M的气缸，气缸内放有一质量为m的可在气缸内无摩擦滑动的活塞，活塞横截面积为S。先用水平恒力F向右推气缸，最后气缸和活塞达到相对静止，求此时气缸内封闭气体的压强P（外界大气压为P0）
4.如图所示，一端封闭、粗细均匀的U形玻璃管开口向上竖直放置，管内用水银将一段气体封闭在管中。当温度为T时，被封闭的气柱长I=22cm，两边水银柱高度差h=16cm，
知大气压强p0=76cmHg
（1）求此时被封闭的气柱的压强p
（2）现向开口端缓慢注入水银，设气体温度保持不变，再次稳定后封闭气柱长度变为 20cm，求此时两边水银柱的高度差
板书设计：
利用玻意耳定律的解题思路
（1）明确研究对象（被封闭的气体）；
（2）分析封闭的气体状态变化过程特点，判断是等温过程；
（3）确定初、末状态的p、V值；
（4）根据p1V1=p2V2，列式求解。
作业：
练习册第二节习题1.3.6.8

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