气体分子动理论-气体分子动理论内容.docx

气体分子动理论:气体分子动理论内容教学目标学问目标1、知道气体分子运动的特点2、知道分子沿各个方向运动的机会均等，分子速率按肯定规律分布，这种规律是一种统计规律3、知道气体压强的微观说明以及气体试验定律的微观说明实力目标通过用微观说明宏观，提出统计规律，渗透统计观点，以提高学生分析、综合、归纳实力情感目标通过对气体分子定律以及气体试验定律的微观说明，尤其是统计规律的渗透，让学生体会其在科学探讨中的作用培育学生树立科学的探究精神教学建议 用微观的方法说明宏观现象，对学生来说，这是第一次接触，应从实际动身，通过模拟和举例来帮助学生理解统计规律的意义理解气体压强的产生并说明气体的试验定律是本节的重要内容，也是提高学生分析、综合、归纳实力的有效途径教学设计示例（一）教学总体设计1、老师应借助物理规律和课件展示，精确讲解，留意启发点拨，以学生自己探讨归纳2、学生应主动思索、仔细视察、参加探讨、总结规律、说明现象老师通过动画模拟引入微观对宏观的说明、渗透统计思维，指导学生视察动画、分析特点，总结统计规律，说明有关现象（二）重点·难点·疑点及解决方法1、重点：气体压强的产生和气体试验定律的微观说明2、难点：用统计的方法分析气体分子运动的特点3、疑点（1）气体分子运动与固体、液体分子运动有什么区分（2）气体的压强是怎样产生的？它的大小由什么因素确定4、解决方法用小球模拟分子碰撞器壁，联系实际，从实例动身理解气体压强的产朝气理，并分析影响气体压强的因素（三）教学过程1、气体分子运动特点（条件允许，可以播放动画进行模拟演示）在老师引导下得出结论：气体分子间距较大气体分子充溢整个容器空间气体分子运动频繁碰撞气体分子向各个方向运动的机会均等分析气体分子运动特点及联系试验得出：气体分子间距大，作用力小（可认为没有），所以气体没有肯定的形态和体积（由容器确定）分子沿各个方向运动的机会均等速率分布是中间大两头小的规律其速率分布与分子数的关系如图所示 2、气体压强的微观说明大量气体分子对器壁频繁碰撞，就对器壁产生一个持续的匀称的压强器壁单位面积上受到的压力，就是气体的压强例如：雨滴撞击雨伞的例子再比如：用一小把针刺手心，当针刺的频率很高时，手心的感觉就不是痛一下，而是成为一种连续的匀称的痛感了气体的压强与气体的密度和气体分子的平均功能有关经过试验和理论计算得出： 为气体单位体积内的分子数，E为气体分子的平均动能3、对气体试验定律的微观说明（1）玻意耳定律（2）查理定律（3）盖·吕萨克定律4、总结、扩展（1）气体分子运动有什么特点？（2）气体的压强是怎样产生的？它的大小由什么因素确定？（3）怎样从微观的方法说明气体三试验定律？5、板书设计五、气体分子动理论1、气体分子运动特点2、对气体压强的微观说明3、对气体试验定律的微观说明教学设计示例参考气体试验定律的微观说明一、教学目标1、学问目标：（1）能用气体分子动理论说明气体压强的微观意义，并能知道气体的压强、温度、体积与所对应的微观物理量间的相关联系（2）能用气体分子动理论说明三个气体试验定律2、实力目标：通过让学生用气体分子动理论说明有关的宏观物理现象，培育学生的微观想象实力和逻辑推理实力，并渗透“统计物理”的思维方法3、情感目标：通过对宏观物理现象与微观粒子运动规律的分析，对学生渗透“透过现象看本质”的哲学思维方法二、重点、难点分析1、用气体分子动理论来说明气体试验定律是本节课的重点，它是本节课的核心内容2、气体压强的微观意义是本节课的难点，因为它须要学生对微观粒子困难的运动状态有丰富的想象力三、教具计算机限制的大屏幕显示仪；自制的显示气体压强微观说明的计算机软件 四、主要教学过程（一）引入新课先设问：气体分子运动的特点有哪些？答案：特点是：（1）气体间的距离较大，分子间的相互作用力非常微弱，可以认为气体分子除相互碰撞及与器壁碰撞外不受力作用，每个分子都可以在空间自由移动，肯定质量的气体的分子可以充溢整个容器空间（2）分子间的碰撞频繁，这些碰撞及气体分子与器壁的碰撞都可看成是完全弹性碰撞气体通过这种碰撞可传递能量，其中任何一个分子运动方向和速率大小都是不断改变的，这就是杂乱无章的气体分子热运动（3）从总体上看气体分子沿各个方向运动的机会均等，因此对大量分子而言，在任一时刻向容器各个方向运动的分子数是均等的（4）大量气体分子的速率是按肯定规律分布，呈“中间多，两头少”的分布规律，且这个分布状态与温度有关，温度上升时，平均速率会增大今日我们就是要从气体分子运动的这些特点和规律来说明气体试验定律（二）教学过程设计1、关于气体压强微观说明的教学首先通过设问和探讨建立反映气体宏观物理状态的温度（T）、体积（V）与反映气体分子运动的微观状态物理量间的联系：温度是分子热运动平均动能的标记，对确定的气体而言，温度与分子运动的平均速率有关，温度越高，反映气体分子热运动的平均速率（ ）越大体积影响到分子密度（即单位体积内的分子数），对确定的肯定质量的志向气体而言，分子总数N是肯定的，当体积为V时，单位体积内的分子数 与体积V成反比，即体积越大时，反映气体分子的密度n越小然后再设问：气体压强大小反映了气体分子运动的哪些特征呢？这应从气体对容器器壁压强产生的机制来分析 先让学生看用计算机模拟气体分子运动撞击器壁产生压强的机制：首先用计算机软件在大屏幕上显示出如图1所示的图形：向同学介绍：如图所示是一个一端用活塞（此时表示活塞部分的线条闪耀35次）封闭的气缸，活塞用一弹簧与一固定物相连，活塞与气缸壁摩擦不计，当气缸内为真空时，弹簧长为原长假如在气缸内密封了肯定质量的志向气体由于在任一时刻气体分子向各方向上运动的分子数相等，为简化问题，我们仅探讨向活塞方向运动的分子大屏幕上显示图2，即图中显示的仅为总分子数的 ，（图中显示的“分子”暂呈静态）先看其中一个（图2中涂黑的“分子”闪耀23次）分子与活塞碰撞状况，（图2中涂黑的“分子”与活塞碰撞且以原速率反弹回来，活塞也随之颤抖一下，这样反复演示35次）再看大量分子运动时与活塞的碰撞状况： 大屏幕上显示“分子”都向活塞方向运动，对活塞连绵不断地碰撞，碰后的“分子”反弹回来，有的返回途中与别的“分子”相撞后变更方向，有的与活塞对面器壁相碰变更方向，但都只显示垂直于活塞表面的运动状态，而活塞被挤后有一个小的位移，且相对稳定，如图3所示的一个动态画面时间上要显示1530秒定格一次，再动态显示1530秒，再定格 得出结论：由此可见气体对容器壁的压强是大量分子对器壁连绵不断地碰撞所产生的进一步分析：若每个分子的质量为m，平均速率为v，分子与活塞的碰撞是完全弹性碰撞，则在这一分子与活塞碰撞中，该分子的动量改变为2mv，即受的冲量为2mv，依据牛顿第三定律，该分子对活塞的冲量也是2mv，那么在一段时间内大量分子与活塞碰撞多少次，活塞受到的总冲量就是2mv的多少倍，单位时间内受到的总冲量就是压力，而单位面积上受到的压力就是压强由此可推出：气体压强一方面与每次碰撞的平均冲量2mv有关，另一方面与单位时间内单位面积受到的碰撞次数有关对确定的肯定质量的志向气体而言，每次碰撞的平均冲量，2mv由平均速率v有关，v越大则平均冲量就越大，而单位时间内单位面积上碰撞的次数既与分子密度n有关，又与分子的平均速率有关，分子密度n越大，v也越大，则碰撞次数就越多，因此从气体分子动理论的观点看，气体压强的大小由分子的平均速率v和分子密度n共同确定，n越大，v也越大，则压强就越大2、用气体分子动理论说明试验三定律（1）老师引导、示范，以说明玻意耳定律为例教会学生用气体分子动理论说明试验定律的基本思维方法和简易符号表述形式范例：用气体分子动理论说明玻意耳定律肯定质量（m）的志向气体，其分子总数（N）是一个定值，当温度（T）保持不变时，则分子的平均速率（v）也保持不变，当其体积（V）增大几倍时，则单位体积内的分子数（n）变为原来的几分之一，因此气体的压强也减为原来的几分之一；反之若体积减小为原来的几分之一，则压强增大几倍，即压强与体积成反比这就是玻意耳定律书面符号简易表述方式： 小结：基本思维方法（具体文字表述格式）是：依据描述气体状态的宏观物理量（m、p、V、T）与表示气体分子运动状态的微观物理量（N、n、v）间的相关关系，从气体试验定律成立的条件所述的宏观物理量（如<i12下一页