气体的等温变化 – 玻意耳定律

教 材 分 析

教法和学法

教 学 程 序1, 问 题 引 入 6, 小 结

5, 应用巩固练习

4, 分析归纳结论

2, 设 计 实 验

3, 实验探索

1 。教材分析 玻意耳定律是研究气体性质中最基本的定律，是学习所有气体定律的“门坎”，学生在上一节课中了解了描述气体状态的参量（ P,V,T), 气体状态，状态变化，以及用分子动理论对气体产生压强的微观（定性）解释。要求学生通过本节的学习知道玻意耳定律的内容，公式和这个定律是怎样得来的；知到 P—V 图上等温变化的过程图线及其物理意义；用分子动理论对玻意耳定律作定性解释；能用玻意耳定律计算有关问题。 本节教材是在前一节的铺垫下，通过电脑进行实验分析，然后归纳总结出定量描述一定质量下，温度不变时气体压强，气体体积两者的关系—玻意耳定律。由实验归纳总结出物理规律是我们探索，认识客观事物发展及其规律的重要方法。 由于讨论此问题涉及到的参量较多（ P,V,T,M) 。因此，我们必须采用一种重要的方法—“控制变量法”来研究这一问题。把 M 和 T 作为不变量，讨论剩下的两个变量 P,V 的关系，

这就把多变量的复杂问题转化为少变量的简单问题来讨论。此方法曾在讨论牛顿第二定律中使用过。在下几节课中讨论其他气体定律也将用到。事实上控制变量法是人们研究自然，社会问题的常用方法。通过教学还因该使学生学会分析实验数据，得出实验结论的两种常用方法—列表法和图像法。了解图像法处理数据的优点：直观，减小误差（取平均效果），以及图像间的变换，从 P—V 图（双曲线）变换到 p—1/V 图（直线），此方法在讨论牛顿第二定律 a=F/M 中已使用过。同时使学生还学 会不仅能用宏观方法讨论问题，还应该能用微观的方法讨论问题。根据以上分析，我认为本节课的教学目的不仅仅是为了让学生知道实验结论和定律的内容，更重要的是让学生知道结论是如何得出来的；得出该结论采用了什么样的科学方法和手段；在实验过程中如何控制实验条件和物理变量；如何使用数学公式表达物理定律。让学生了解和体会科学家探索，研究自然规律和社会规律的思维方法。

2 。教法和学法 为了使本节课的实验容易操作，准确，直观，有较大的视觉空间，我采用以电脑辅助投影演示为主的探索式方法优化课堂教学。 探索模式主要是针对解决“灰黑系统问题”即人们能小部分明确，大部分不能明确该系统的信息，这样的系统称为灰黑系统。按以学生为主体，教师为主导的现代教学论原则，教师的作用是制定教学目标，组织教学活动，控制教学活动过程，随机应变，排除障碍，使教学过程真正成为有学生积极参与的教学活动，在教师的正确引导下，学生对每个陌生的问题是会产生兴趣的。 发展能力是现代教学理论十分强调的原则。人类在变革自然，变革社会，变革人类本身的实践中，总结出来的知识实在是太多了。人生是有限的，而人类的知识是无限的。如果只是灌输知识，学习知识，不注意培养学生怎样获取知识，探索知识的能力，这样的教学是不能适应人类知识快速膨胀和发展，难以培养出较多的有创造性的人才。 当然我们不能否认知识是可以转化为能力的。然而能力却可

以帮助一个人获得更多的知识。如果说获得知识是暂时的财富，那么获得探求知识的能力将是永久的财富。 爱因斯坦说：“发展独立思考和独立判断能力应当始终放在首位，而不应当把获得专业知识放在首位。”因此，知识和能力相比较，从长远来看培养能力更重要。所以在设计教学过程中，应最大限度的考虑并调动学生参与教学活动的积极性原则，遇到难点问题时可适当放慢节奏，给学生充分的时间进行思考和讨论，真正让学生在教学活动中不仅学到知识，更重要的是学会用科学的方法，培养探索精神和创造力，以达到教学的最佳效果。3。教学程序 ●问题引入 心理学研究认为，当人遇到问题需要解决而又没有现成的办法时思维才出现。所以课题引入方法是否得当直接关系着能否引起学生的极大兴趣，为新课教学创造良好的课堂气氛有着不可忽视的作用。本节课由实验加设问引入新课。 首先，让学生明白这一节课是让大家来讨论一密闭容器中，

一定质量的气体，当保持其温度不变时，改变气体的体积和压强，寻找压强和体积的变化关系问题。设问 1 ：用一个注射器密闭一定质量的空气，缓慢推或拉动活塞让学生观察并回答活塞中气体的体积 V 和压强 P 如何变化？（复习气体状态变化）设问 2 ：气体的压强随体积的变化关系是怎样的？（定性，定量）鼓励学生猜测，成反比，不成比例等。

●设计实验方案 为了进一步探索一定质量的气体在等温状态下压强和体积的定量变化关系，提示学生注意采用控制变量法，即控制 M,T不变讨论 P,V 间的变化关系。这里我采用压力传感器配合上 20mL医用注射器，通过电脑采集数据并输入电子表格中，由电脑自动算出每一组 PV值。然后由电脑画出 P—V 图线或 p—1/V 图线供学生讨论。

●进行实验探索 移动注射器活塞，选定一体积 V1传感器自动采集一压强 P1 ，

电脑算出 PV值并输入电子表格中。按同样的方法可以选择多组实验数据 P2 ,V2;P3,V3;……Pn,,Vn 。把数据表格投影到大屏幕上，然后电脑将数据拟合成 P—V 图线（双曲线）或 P—1/V 图线（直线）。●归纳总结 引导学生分析实验数据及 P—V 图像，由学生归纳总结出一定质量的气体，当温度不变时 P∝1/V 的初步结论。进一步比较每一组的 PV值，不难看出各组的 PV值很接近，排除误差的影响（进行理想化处理）便可得到： P1V1=P2 V2=P3V3=…=PnVn=C (m一定， T一定） 改变温度重做上述实验两次，观察 p—V 图线的位置变化，得出 P—V 线随温度的增加应向外移，反之内移。 接下来用分子动理论解释气体体积和压强的变化。通过一多媒体课件演示由于气体体积变化而使气体分子密度变化，单位体积内的气体分子数变化，因而在单位面积上分子对器壁的冲撞力改变，故而引起宏观压强的变化。

●应用巩固练习 给学生几分钟时间让他们自己归纳，小结，由老师指导写出完整的结论。通过几道问答和计算题，巩固学生对玻意耳定律的理解和应用，为进一步用该定律解决更多的问题打下基础。●小结 告诉学生本节所讨论的玻意耳定律只是气体性质的一部分内容，以后我们还要用类似的方法讨论更多的问题，希望学生对这种探索问题的方法 ，能够很好的理解，掌握，应用它。而这节课采用的电脑辅助实验是从教育的整体优化原则出发，它是现在乃至将来人们研究自然，社会的一种不可缺少的方法。列表法和图像法是处理实验数据的常用方法，希望大家熟悉它，并能较好的运用这些方法。