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(共28張PPT)
第二章 氣體、固體和液體
人教版 選擇性必修第三冊
（單元解讀）
目錄
CONTENTS
1
《課標》要求
2
學習目標
3
內容分析
4
本單元教學重點與難點
5
教學策略
01
《課標》要求
《課標》要求
3.1.3了解固體的微觀結構。知道晶體和非晶體的特點。能列舉生活中的晶體和非晶體。通過實例，了 解液晶的主要性質及其在顯示技術中的應用。
3.1.4了解材料科學的有關知識及應用，體會它們的發展對人類生活和社會發展的影響。
《課標》要求
3.1.5觀察液體的表面張力現象。了解表面張力產生的原因。知道毛細現象。
3.1.6通過實驗，了 解氣體實驗定律。知道理想氣體模型。能用分子動理論和統計觀點解釋氣體壓強和氣體實驗定律。
02
學習目標
學習目標
節次 學習目標
第1節 溫度和溫標 物理觀念：理解狀態參量、平衡態溫度、熱力學溫度的概念，理解熱力學溫度與攝氏溫度的區別和聯系。
科學思維：對比分析平衡態與熱平衡之間的關系,知道溫度它們是共同的熱學性質。
科學探究：利用玻璃瓶模擬伽利略的溫度計，知道溫度計的普遍原理。
科學態度與責任：溫度的使用，再次體現了知識轉化為生產力為社會服務的生動例子，激發學生學習物理的興趣。
第2節 氣體的等溫變化 物理觀念：知道玻意耳定律的內容，通過實驗得出玻意耳定律并掌握定律的內容及公式，具有將玻意耳定律與實際相聯系的意識。
科學思維：數據處理過程中利用轉化思想確定氣體等溫變化規律；在簡單的情境中用玻意耳定律推理分析實際問題。
科學探究：通過與他人合作交流經歷探究實驗過程探究物理規律：在實驗設計和數據處理過程中，學習用圖像對實驗數據進行處理與分析，最終得出實驗結論學會，體驗科學探究過程。
科學態度與責任：通過表格與圖像對實驗數據進行處理與分析，培養實事求是的科學態度，激發探索科學的興趣。在真實情境中提高學生綜合運用知識來分析和解決實際問題的能力。
學習目標
節次 學習目標
第3節 氣體的等壓變化和等容變化 物理觀念：理解一定質量的氣體，在壓強不變的情況下氣體體積和溫度的關系；會用蓋呂薩克定律解釋一些自然現象，解決簡單的實際問題；
理解一定質量的氣體，在體積不變的情況下氣體壓強和溫度的關系；會用查理定律解釋一些自然現象，解決簡單的實際問題。
科學思維：從有序設計的一系列問題和實驗，通過模型建構和科學推理，得出等溫變化的規律。
科學探究：能基于觀察和實驗提出問題、形成猜想，設計實驗驗證猜想并綜合分析實驗證據，得出氣體等溫變化的規律。
科學態度與責任：在實驗過程中保持交流與合作，敢于發表自己對探究過程與實驗結論的理解或想法，并且能正確表達自己的觀點。
學習目標
節次 學習目標
第4節 固體 物理觀念∶理解晶體和非晶體的區別，會區分晶體、非晶體，并能簡單說出晶體和非晶體的簡單特點。
科學思維∶通過比較晶體與非晶體的異同點，體會它們的本質是微觀結構的
不同客觀反映。
科學探究：實驗觀察玻璃和云母片上石蠟熔化區域的形狀，歸納總結出晶體和非晶體在導熱性的區別。
科學態度與責任∶通過本節課的學習，感受固體物理在物理學中的魅力，增強對物理學的學習興趣，同時激發學生的學習熱情。
第5節 液體 物理觀念：能從物理學的視角觀察自然現象，具有將物理學與實際相聯系的意識。
科學思維：用對比的方法讓學生知道液體的微觀結構和基本性質。
科學探究：觀察液面呈現的現象、積極參與實驗探究活動，經歷發現問題一猜想一探究一結論一交流的探究過程。
科學態度與責任：有將物理知識應用于生活和生產實踐的意識，勇于探索日常生活有關的物理問題，在生活感悟物理文化。
03
內容分析
內容分析
第1節
本節課所采用的教材是人教版高中物理選擇性必修3第2章第1節的內容，在“溫度和溫標”這節中，教科書引入了系統、狀態參量、熱平衡等一系列概念，并根據熱平衡來定義溫度。這樣定義溫度，使學生對溫度這個物理量的理解，比初中“冷熱的程度”這一說法深刻了很多，但又和初中的說法是一致的。初中物理學中學生知道用溫度計測量溫度的操作過程，而現在根據熱平衡定律，明確了這一操作過程的物理原理。對許多與溫度有關的物理現象，現在都可以用新的概念來重新認識。
內容分析
第2節
《氣體的等溫變化》是《普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）》選擇性必修第3冊“固體、液體和氣體”主題下的內容。課程標準要求為：通過實驗，了解氣體定律。知道理想氣體模型。能用分子動理論和統計觀點解釋氣體壓強和氣體實驗定律。《普通高中物理課程標準(2017年版)解讀》對課程標準的解讀為：本條目要求學生通過實驗，學習氣體的玻意耳定律、查理定理、蓋-呂薩克定律。要求學生能夠用分子動理論和統計觀點定性地解釋氣體的三個實驗定律。要知道理想氣體模型，不能僅僅停留在知道什么是理想氣體，而應該體會到物理模型的構建在解決物理問題中的重要意義。
本節在第1節內容基礎上，研究一定質量的氣體在溫度保持不變時，氣體壓強和體積的關系。教材包含兩部分內容：一是探究氣體等溫變化規律的實驗；二是玻意耳定律。實驗探究是本節課的重點，教材編寫圍繞“實驗思路”“物理量的測量”“數據分析”等問題展開，教學中要注重創設情境、控制實驗條件，定量測量實驗數據，用圖像處理數據、分析數據，得出結論。
內容分析
第3節
本節內容由氣體的等壓變化、氣體的等容變化、理想氣體和氣體實驗定律的微觀解釋四部分組成。氣體的等壓變化和等容變化的研究方法，也是在保持某個狀態參量不變的情況下，研究其余兩個狀態參量之間的變化規律。三個規律共同構成了完整的氣體實驗定律體系。從宏觀角度用實驗的方法得到三個氣體實驗定律后，教科書又從微觀角度用分子動理論來研究氣體狀態變化，并對三個氣體實驗定律的適用條件進行探討，抽象出了理想氣體模型。
關于理想氣體模型的構建過程，教科書通過實例給出了根據實驗規律計算的結果與實際情況存在差異的問題，引導學生對氣體實驗定律的適用條件進行探討，再從分子動理論出發分析實際氣體分子對氣體狀態的影響，最后抽象出理想氣體模型。
內容分析
第4節
本節內容主要分為兩部分:一是晶體和非晶體;二是晶體的微觀結構。在晶體和非晶體部分，教科書從宏觀角度簡要講述了晶體的幾何形狀、導熱等物理性質與取向關系方面的特征，以及晶體與非晶體的區別。在晶體的微觀結構部分，簡單介紹了晶體的微觀結構。
實驗是本節教學的重要手段之--。教學中要盡可能多地做些實驗，必要時可以借助圖片和視頻彌補實驗的不足。晶體和非晶體教學的重點，一是比較晶體的幾何外形;二是通過實驗觀察玻璃和云母片上石蠟熔化區域的形狀，呈現晶體在導熱性能上的各向異性，同時還要介紹某些晶體在導電、對光的折射、彈力等方面的各向異性。
要引導學生用圖表對晶體與非晶體、單晶體與多晶體的性質進行分類、比較，幫助學生建立全面、準確的知識結構。
內容分析
第5節
本節內容主要分為三部分:液體的表面張力、浸潤和不浸潤、液晶。在液體的表面張力部分，教科書讓學生先觀察水面上的昆蟲等生活現象，然后觀察液體表面收縮的實驗現象，再引導學生從分子動理論的觀點來剖析液體的微觀結構，解釋液體表面張力產生的原因。在浸潤和不浸潤部分，教科書讓學生先觀察浸潤和不浸潤現象、毛細現象，再從表面層分子間的微觀特性來解釋浸潤和不浸潤、毛細現象產生的原因。最后，教科書簡單地介紹了液晶的微觀結構和物理特性。
教科書的基本思路是從生活現象、實驗現象切人，再從分子動理論角度研究其產生的原因。實驗是本節教學的關鍵，要引導學生觀察和描述實驗細節，幫助學生建立起真實、準確的感性認識。要重視實驗現象的分析，要重視微觀結構模型的建構，引導學生在宏觀現象和微觀結構間建立聯系，讓學生進--步體會宏觀與微觀相結合的研究方法。對于液晶的微觀結構和物理特性，可以布置任務，通過學生自學完成。
04
本單元教學重點與難點
本單元教學重點與難點
教學 重點 1、平衡態的含義、溫度的定義、熱平衡定律、溫標。
2、通過實驗探究得出玻意耳定律的內容，并能進行簡單運算。
3、理想氣體的狀態方程的推導和應用。
4、晶體和非晶體的區別。
5、液體的表面張力、浸潤和不浸潤現象、毛細現象
教學 難點 1、對平衡態和熱平衡概念的理解、溫度的定義。
2、設計實驗方案探究氣體等溫變化規律。
3、氣體的等溫變化規律的探究。
4、從微觀角度理解晶體和非晶體性質的差異性。
5、表面張力形成的原因、毛細現象形成的原因、解釋相關現象
05
教學策略
教學策略
1. 通過初、高中“溫度”概念的變化，發展學生的科學思維
初中階段學生對于溫度的認識只是“物體的冷熱程度”;高中階段對溫度的認識是從分子動 理論的觀點出發，給出溫度的微觀含義，即“溫度是物體分子熱運動的平均動能的標志”。溫度 的嚴格定義及測量原理是建立在熱平衡定律基礎上的，即“處于熱平衡的兩個系統具有某個共同 的熱學性質”。對溫度概念認識上的深化，是在研究熱現象的相關物理概念作支撐的前提下進行 的。在此，我們需要讓學生遵循一定的邏輯關系對溫度概念有一些初步的科學認識。這樣處理的 目的是養成學生理性思維的習慣，培養科學思維中的推理、論證能力。關于“溫度”概念，教科書的編寫思路如下：
教學策略
教科書中對“平衡態”“熱平衡”“溫度”“溫標”等概念的處理，邏輯關系清晰，同時，要 求學生能從“動”的角度來認識熱現象，理解“動態平衡”,這一點對學生來說有難度，同時也 十分重要，在以后的學習中還會遇到。為了更直觀地描述熱平衡的“動態平衡”,教科書給出了 “兩個系統的熱平衡過程”的圖示。另外，為了讓學生對溫度的尺度有所感悟，教科書以軸向列 表的方式給出了部分人們已觀測的溫度值。
教學策略
2. 應用分子動理論和統計觀點解釋物理概念和規律
學生在第一章中學習了分子動理論的基本知識，但并沒有應用分子動理論和統計觀點來系統 地、深入地分析具體的物理問題，本章關于溫度、氣體壓強等概念及氣體實驗定律的學習，是對
分子動理論和統計觀點的一次具體的應用。教科書對三個氣體實驗定律的設計思路是：第一，玻意耳定律的介紹方式是先讓學生經歷探究性實驗過程，后得出結論，而蓋一呂薩克定律和查理定 律則是直接講授實驗結果；第二，先討論有一個狀態參量不變的特殊情況，后推導三個狀態參量 都改變的普遍情況；第三，先弄清宏觀事實，后進行微觀解釋；第四，先用公式概括相關物理規 律，再用 p-V 圖像、V-T 圖像和 p-T 圖像描述這些規律。希望這樣的處理，能符合大多數學生的認知規律。
教學策略
另外，學生在第一章第3節“分子運動速率分布規律”和第4節“分子動能和分子勢能”中 已了解了氣體壓強和溫度的微觀含義，并認識到大量分子的行為將遵從一定的統計規律，以此為基礎，學生將進一步理解氣體實驗定律的微觀解釋。
應該看到，學習氣體的性質，對氣體宏觀性質和微觀結構特點的認識，將為固體、液體的宏 觀性質及其微觀解釋帶來很好的借鑒。教科書通過實驗讓學生了解氣體實驗定律，并用分子動理論和統計觀點對氣體實驗定律進行具體和比較詳細的解釋，這樣的做法具有十分重要的意義。
教學策略
3. 突出理想模型， 滲透創新意識
理想模型是物理學中的重要思想方法，在前面學習質點、點電荷、單擺和彈簧振子等物理模 型后，本章又引入了“理想氣體”模型。在獲得三個氣體實驗定律后，學生自然要詢問它們的適 用條件與范圍。因此，教科書也是希望學生在經歷氣體實驗定律獲得的科學過程后，提出問題并 深入思考，進而提煉得出“理想氣體”模型。到此為止，學生在高中階段基本完成了對主要理想 模型的學習。因此，教科書專門在“理想氣體”所在小節的最后設置了“科學方法”欄目，對理 想模型進行歸納和概括，幫助學生認識這一重要科學方法的本質和特征，同時也對學過的重要理 想模型進行梳理，從而由點成線，完善學生的知識結構。除了對象模型外，理想模型還有過程模 型和條件模型。例如，勻速運動、勻變速運動、簡諧運動、勻速圓周運動等都是理想的過程模型；而光滑(無摩擦)、平面、輕繩(無質量)等都是條件模型。
教學策略
4. 宏觀與微觀相結合，發展學生的物質觀念
人類對物質的認識是從宏觀到微觀不斷深入的過程。在初中階段，通過對聲、光、熱、電、 磁、力與物質的相互作用的學習，初步認識了物質的形態和變化、物質的屬性、物質的結構與物 體的尺度等，這些知識為進一步認識物質的宏觀特征和微觀結構奠定了基礎。本章內容以分子動 理論為基礎，在認識物質宏觀特征和規律的同時，注意尋求其背后的微觀機制，使學生能夠從不同層次對物質的形式、變化等形成認識。例如，在介紹固體時，教科書圍繞“觀察食鹽和松香外 形有什么差別”和“觀察玻璃與云母片上石蠟熔化區域的形狀”兩個活動來研究晶體和非晶體的 宏觀特征。在觀察現象的基礎上，從晶體的微觀結構——空間點陣等方面對原因進行定性解釋。 對于微觀解釋，教科書僅要求學生了解組成晶體的微粒在空間依照一定的規則排列，對于用點陣 概念來解釋晶體的規則外形和各向異性，大致了解即可，不作過多要求。關于晶體的各向異性， 雖然教科書既通過實驗展示了云母片導熱性上的各向異性，也通過圖片展示了方解石光學性質的各向異性，但應當提醒學生注意，并非每種晶體都能在各種物理性質上表現出各向異性。
教學策略
5. 重視知識與生活的聯系
本章始終重視引導學生利用所學知識解釋身邊現象，這點在“液體”一節中尤為突出。教科 書在介紹表面張力、浸潤和不浸潤、毛細現象時，只要求學生對相應的現象有所認識，對背后的 微觀機制定性了解即可，同時，能夠利用所學知識對日常現象進行解釋。例如，教科書在講解表 面張力時，從實驗入手，引導學生觀察現象、深入思考。為了說明液體表面的收縮趨勢，教科書 提出了表面層的概念，要求學生初步了解表面層的形成原因，讓學生知道表面層里的分子比液體 內部稀疏即可。實驗中，教科書強調用熱針能刺破肥皂膜，這是因為液體的表面張力與溫度有 關，溫度升高時，表面張力會減小，但同樣不需要學生掌握。在介紹浸潤、毛細現象時，教科書 也是采用觀察實驗的方式來引導學生認識相關現象，最后，介紹生產生活中常見的毛細現象，將 知識與生活聯系起來。
教學策略
液晶是現代社會中廣泛采用的一種材料，與學生的生活密切相關。教科書在研究固體、液體 的基礎上，簡單地對液晶的結構和物理特性進行了介紹。在這一基礎上，教科書中的“科學漫 步”欄目以“液晶顯示”為題，對液晶最基本的顯示原理進行了介紹，使學生能對日常生活中的 液晶顯示設備有所認識，為有興趣的學生打開一扇窗戶，鼓勵他們了解其他顯示技術。
教學策略
5. 課時安排建議
第1節 溫度和溫標 1課時
第2節 氣體的等溫變化 2課時
第3節 氣體的等壓變化和等容變化 2課時
第4節 固體 1課時
第5節 液體 1課時
謝謝觀看
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