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第二章 气体、固体和液体
人教版 选择性必修第三册
（单元解读）
目录
CONTENTS
1
《课标》要求
2
学习目标
3
内容分析
4
本单元教学重点与难点
5
教学策略
01
《课标》要求
《课标》要求
3.1.3了解固体的微观结构。知道晶体和非晶体的特点。能列举生活中的晶体和非晶体。通过实例，了 解液晶的主要性质及其在显示技术中的应用。
3.1.4了解材料科学的有关知识及应用，体会它们的发展对人类生活和社会发展的影响。
《课标》要求
3.1.5观察液体的表面张力现象。了解表面张力产生的原因。知道毛细现象。
3.1.6通过实验，了 解气体实验定律。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。
02
学习目标
学习目标
节次 学习目标
第1节 温度和温标 物理观念：理解状态参量、平衡态温度、热力学温度的概念，理解热力学温度与摄氏温度的区别和联系。
科学思维：对比分析平衡态与热平衡之间的关系,知道温度它们是共同的热学性质。
科学探究：利用玻璃瓶模拟伽利略的温度计，知道温度计的普遍原理。
科学态度与责任：温度的使用，再次体现了知识转化为生产力为社会服务的生动例子，激发学生学习物理的兴趣。
第2节 气体的等温变化 物理观念：知道玻意耳定律的内容，通过实验得出玻意耳定律并掌握定律的内容及公式，具有将玻意耳定律与实际相联系的意识。
科学思维：数据处理过程中利用转化思想确定气体等温变化规律；在简单的情境中用玻意耳定律推理分析实际问题。
科学探究：通过与他人合作交流经历探究实验过程探究物理规律：在实验设计和数据处理过程中，学习用图像对实验数据进行处理与分析，最终得出实验结论学会，体验科学探究过程。
科学态度与责任：通过表格与图像对实验数据进行处理与分析，培养实事求是的科学态度，激发探索科学的兴趣。在真实情境中提高学生综合运用知识来分析和解决实际问题的能力。
学习目标
节次 学习目标
第3节 气体的等压变化和等容变化 物理观念：理解一定质量的气体，在压强不变的情况下气体体积和温度的关系；会用盖吕萨克定律解释一些自然现象，解决简单的实际问题；
理解一定质量的气体，在体积不变的情况下气体压强和温度的关系；会用查理定律解释一些自然现象，解决简单的实际问题。
科学思维：从有序设计的一系列问题和实验，通过模型建构和科学推理，得出等温变化的规律。
科学探究：能基于观察和实验提出问题、形成猜想，设计实验验证猜想并综合分析实验证据，得出气体等温变化的规律。
科学态度与责任：在实验过程中保持交流与合作，敢于发表自己对探究过程与实验结论的理解或想法，并且能正确表达自己的观点。
学习目标
节次 学习目标
第4节 固体 物理观念∶理解晶体和非晶体的区别，会区分晶体、非晶体，并能简单说出晶体和非晶体的简单特点。
科学思维∶通过比较晶体与非晶体的异同点，体会它们的本质是微观结构的
不同客观反映。
科学探究：实验观察玻璃和云母片上石蜡熔化区域的形状，归纳总结出晶体和非晶体在导热性的区别。
科学态度与责任∶通过本节课的学习，感受固体物理在物理学中的魅力，增强对物理学的学习兴趣，同时激发学生的学习热情。
第5节 液体 物理观念：能从物理学的视角观察自然现象，具有将物理学与实际相联系的意识。
科学思维：用对比的方法让学生知道液体的微观结构和基本性质。
科学探究：观察液面呈现的现象、积极参与实验探究活动，经历发现问题一猜想一探究一结论一交流的探究过程。
科学态度与责任：有将物理知识应用于生活和生产实践的意识，勇于探索日常生活有关的物理问题，在生活感悟物理文化。
03
内容分析
内容分析
第1节
本节课所采用的教材是人教版高中物理选择性必修3第2章第1节的内容，在“温度和温标”这节中，教科书引入了系统、状态参量、热平衡等一系列概念，并根据热平衡来定义温度。这样定义温度，使学生对温度这个物理量的理解，比初中“冷热的程度”这一说法深刻了很多，但又和初中的说法是一致的。初中物理学中学生知道用温度计测量温度的操作过程，而现在根据热平衡定律，明确了这一操作过程的物理原理。对许多与温度有关的物理现象，现在都可以用新的概念来重新认识。
内容分析
第2节
《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。
本节在第1节内容基础上，研究一定质量的气体在温度保持不变时，气体压强和体积的关系。教材包含两部分内容：一是探究气体等温变化规律的实验；二是玻意耳定律。实验探究是本节课的重点，教材编写围绕“实验思路”“物理量的测量”“数据分析”等问题展开，教学中要注重创设情境、控制实验条件，定量测量实验数据，用图像处理数据、分析数据，得出结论。
内容分析
第3节
本节内容由气体的等压变化、气体的等容变化、理想气体和气体实验定律的微观解释四部分组成。气体的等压变化和等容变化的研究方法，也是在保持某个状态参量不变的情况下，研究其余两个状态参量之间的变化规律。三个规律共同构成了完整的气体实验定律体系。从宏观角度用实验的方法得到三个气体实验定律后，教科书又从微观角度用分子动理论来研究气体状态变化，并对三个气体实验定律的适用条件进行探讨，抽象出了理想气体模型。
关于理想气体模型的构建过程，教科书通过实例给出了根据实验规律计算的结果与实际情况存在差异的问题，引导学生对气体实验定律的适用条件进行探讨，再从分子动理论出发分析实际气体分子对气体状态的影响，最后抽象出理想气体模型。
内容分析
第4节
本节内容主要分为两部分:一是晶体和非晶体;二是晶体的微观结构。在晶体和非晶体部分，教科书从宏观角度简要讲述了晶体的几何形状、导热等物理性质与取向关系方面的特征，以及晶体与非晶体的区别。在晶体的微观结构部分，简单介绍了晶体的微观结构。
实验是本节教学的重要手段之--。教学中要尽可能多地做些实验，必要时可以借助图片和视频弥补实验的不足。晶体和非晶体教学的重点，一是比较晶体的几何外形;二是通过实验观察玻璃和云母片上石蜡熔化区域的形状，呈现晶体在导热性能上的各向异性，同时还要介绍某些晶体在导电、对光的折射、弹力等方面的各向异性。
要引导学生用图表对晶体与非晶体、单晶体与多晶体的性质进行分类、比较，帮助学生建立全面、准确的知识结构。
内容分析
第5节
本节内容主要分为三部分:液体的表面张力、浸润和不浸润、液晶。在液体的表面张力部分，教科书让学生先观察水面上的昆虫等生活现象，然后观察液体表面收缩的实验现象，再引导学生从分子动理论的观点来剖析液体的微观结构，解释液体表面张力产生的原因。在浸润和不浸润部分，教科书让学生先观察浸润和不浸润现象、毛细现象，再从表面层分子间的微观特性来解释浸润和不浸润、毛细现象产生的原因。最后，教科书简单地介绍了液晶的微观结构和物理特性。
教科书的基本思路是从生活现象、实验现象切人，再从分子动理论角度研究其产生的原因。实验是本节教学的关键，要引导学生观察和描述实验细节，帮助学生建立起真实、准确的感性认识。要重视实验现象的分析，要重视微观结构模型的建构，引导学生在宏观现象和微观结构间建立联系，让学生进--步体会宏观与微观相结合的研究方法。对于液晶的微观结构和物理特性，可以布置任务，通过学生自学完成。
04
本单元教学重点与难点
本单元教学重点与难点
教学 重点 1、平衡态的含义、温度的定义、热平衡定律、温标。
2、通过实验探究得出玻意耳定律的内容，并能进行简单运算。
3、理想气体的状态方程的推导和应用。
4、晶体和非晶体的区别。
5、液体的表面张力、浸润和不浸润现象、毛细现象
教学 难点 1、对平衡态和热平衡概念的理解、温度的定义。
2、设计实验方案探究气体等温变化规律。
3、气体的等温变化规律的探究。
4、从微观角度理解晶体和非晶体性质的差异性。
5、表面张力形成的原因、毛细现象形成的原因、解释相关现象
05
教学策略
教学策略
1. 通过初、高中“温度”概念的变化，发展学生的科学思维
初中阶段学生对于温度的认识只是“物体的冷热程度”;高中阶段对温度的认识是从分子动 理论的观点出发，给出温度的微观含义，即“温度是物体分子热运动的平均动能的标志”。温度 的严格定义及测量原理是建立在热平衡定律基础上的，即“处于热平衡的两个系统具有某个共同 的热学性质”。对温度概念认识上的深化，是在研究热现象的相关物理概念作支撑的前提下进行 的。在此，我们需要让学生遵循一定的逻辑关系对温度概念有一些初步的科学认识。这样处理的 目的是养成学生理性思维的习惯，培养科学思维中的推理、论证能力。关于“温度”概念，教科书的编写思路如下：
教学策略
教科书中对“平衡态”“热平衡”“温度”“温标”等概念的处理，逻辑关系清晰，同时，要 求学生能从“动”的角度来认识热现象，理解“动态平衡”,这一点对学生来说有难度，同时也 十分重要，在以后的学习中还会遇到。为了更直观地描述热平衡的“动态平衡”,教科书给出了 “两个系统的热平衡过程”的图示。另外，为了让学生对温度的尺度有所感悟，教科书以轴向列 表的方式给出了部分人们已观测的温度值。
教学策略
2. 应用分子动理论和统计观点解释物理概念和规律
学生在第一章中学习了分子动理论的基本知识，但并没有应用分子动理论和统计观点来系统 地、深入地分析具体的物理问题，本章关于温度、气体压强等概念及气体实验定律的学习，是对
分子动理论和统计观点的一次具体的应用。教科书对三个气体实验定律的设计思路是：第一，玻意耳定律的介绍方式是先让学生经历探究性实验过程，后得出结论，而盖一吕萨克定律和查理定 律则是直接讲授实验结果；第二，先讨论有一个状态参量不变的特殊情况，后推导三个状态参量 都改变的普遍情况；第三，先弄清宏观事实，后进行微观解释；第四，先用公式概括相关物理规 律，再用 p-V 图像、V-T 图像和 p-T 图像描述这些规律。希望这样的处理，能符合大多数学生的认知规律。
教学策略
另外，学生在第一章第3节“分子运动速率分布规律”和第4节“分子动能和分子势能”中 已了解了气体压强和温度的微观含义，并认识到大量分子的行为将遵从一定的统计规律，以此为基础，学生将进一步理解气体实验定律的微观解释。
应该看到，学习气体的性质，对气体宏观性质和微观结构特点的认识，将为固体、液体的宏 观性质及其微观解释带来很好的借鉴。教科书通过实验让学生了解气体实验定律，并用分子动理论和统计观点对气体实验定律进行具体和比较详细的解释，这样的做法具有十分重要的意义。
教学策略
3. 突出理想模型， 渗透创新意识
理想模型是物理学中的重要思想方法，在前面学习质点、点电荷、单摆和弹簧振子等物理模 型后，本章又引入了“理想气体”模型。在获得三个气体实验定律后，学生自然要询问它们的适 用条件与范围。因此，教科书也是希望学生在经历气体实验定律获得的科学过程后，提出问题并 深入思考，进而提炼得出“理想气体”模型。到此为止，学生在高中阶段基本完成了对主要理想 模型的学习。因此，教科书专门在“理想气体”所在小节的最后设置了“科学方法”栏目，对理 想模型进行归纳和概括，帮助学生认识这一重要科学方法的本质和特征，同时也对学过的重要理 想模型进行梳理，从而由点成线，完善学生的知识结构。除了对象模型外，理想模型还有过程模 型和条件模型。例如，匀速运动、匀变速运动、简谐运动、匀速圆周运动等都是理想的过程模型；而光滑(无摩擦)、平面、轻绳(无质量)等都是条件模型。
教学策略
4. 宏观与微观相结合，发展学生的物质观念
人类对物质的认识是从宏观到微观不断深入的过程。在初中阶段，通过对声、光、热、电、 磁、力与物质的相互作用的学习，初步认识了物质的形态和变化、物质的属性、物质的结构与物 体的尺度等，这些知识为进一步认识物质的宏观特征和微观结构奠定了基础。本章内容以分子动 理论为基础，在认识物质宏观特征和规律的同时，注意寻求其背后的微观机制，使学生能够从不同层次对物质的形式、变化等形成认识。例如，在介绍固体时，教科书围绕“观察食盐和松香外 形有什么差别”和“观察玻璃与云母片上石蜡熔化区域的形状”两个活动来研究晶体和非晶体的 宏观特征。在观察现象的基础上，从晶体的微观结构——空间点阵等方面对原因进行定性解释。 对于微观解释，教科书仅要求学生了解组成晶体的微粒在空间依照一定的规则排列，对于用点阵 概念来解释晶体的规则外形和各向异性，大致了解即可，不作过多要求。关于晶体的各向异性， 虽然教科书既通过实验展示了云母片导热性上的各向异性，也通过图片展示了方解石光学性质的各向异性，但应当提醒学生注意，并非每种晶体都能在各种物理性质上表现出各向异性。
教学策略
5. 重视知识与生活的联系
本章始终重视引导学生利用所学知识解释身边现象，这点在“液体”一节中尤为突出。教科 书在介绍表面张力、浸润和不浸润、毛细现象时，只要求学生对相应的现象有所认识，对背后的 微观机制定性了解即可，同时，能够利用所学知识对日常现象进行解释。例如，教科书在讲解表 面张力时，从实验入手，引导学生观察现象、深入思考。为了说明液体表面的收缩趋势，教科书 提出了表面层的概念，要求学生初步了解表面层的形成原因，让学生知道表面层里的分子比液体 内部稀疏即可。实验中，教科书强调用热针能刺破肥皂膜，这是因为液体的表面张力与温度有 关，温度升高时，表面张力会减小，但同样不需要学生掌握。在介绍浸润、毛细现象时，教科书 也是采用观察实验的方式来引导学生认识相关现象，最后，介绍生产生活中常见的毛细现象，将 知识与生活联系起来。
教学策略
液晶是现代社会中广泛采用的一种材料，与学生的生活密切相关。教科书在研究固体、液体 的基础上，简单地对液晶的结构和物理特性进行了介绍。在这一基础上，教科书中的“科学漫 步”栏目以“液晶显示”为题，对液晶最基本的显示原理进行了介绍，使学生能对日常生活中的 液晶显示设备有所认识，为有兴趣的学生打开一扇窗户，鼓励他们了解其他显示技术。
教学策略
5. 课时安排建议
第1节 温度和温标 1课时
第2节 气体的等温变化 2课时
第3节 气体的等压变化和等容变化 2课时
第4节 固体 1课时
第5节 液体 1课时
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