高中物理選修3－3第八章《氣體熱現(xiàn)象的微觀解釋》

1、新人教版高中物理選修33第八章氣體熱現(xiàn)象的微觀解釋精品教案課題§8.4氣體熱現(xiàn)象的微觀解釋課型新授課課時(shí)1教學(xué)目的1、知識(shí)與技能：（1）能用氣體分子動(dòng)理論解釋氣體壓強(qiáng)的微觀意義，并能知道氣體的壓強(qiáng)、溫度、體積與所對(duì)應(yīng)的微觀物理量間的相關(guān)聯(lián)系。（2）能用氣體分子動(dòng)理論解釋三個(gè)氣體實(shí)驗(yàn)定律。2、過(guò)程與方法通過(guò)讓學(xué)生用氣體分子動(dòng)理論解釋有關(guān)的宏觀物理現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生的微觀想像能力和邏輯推理能力，并滲透“統(tǒng)計(jì)物理”的思維方法。3、情感態(tài)度價(jià)值觀： 通過(guò)對(duì)宏觀物理現(xiàn)象與微觀粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的分析，對(duì)學(xué)生滲透“透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)”的哲學(xué)思維方法。重難點(diǎn)1用氣體分子動(dòng)理論來(lái)解釋氣體實(shí)驗(yàn)定律是本節(jié)課的重點(diǎn)，它

2、是本節(jié)課的核心內(nèi)容。2氣體壓強(qiáng)的微觀意義是本節(jié)課的難點(diǎn)，因?yàn)樗枰獙W(xué)生對(duì)微觀粒子復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有豐富的想像力。教學(xué)方法講述法、分析推理法。教學(xué)過(guò)程教學(xué)過(guò)程教學(xué)過(guò)程教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)(一)體驗(yàn)統(tǒng)計(jì)規(guī)律閱讀教材，知道個(gè)別事物的出現(xiàn)具有偶然的因素，但大量事物出現(xiàn)的機(jī)會(huì)，卻遵從一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。（二）氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)閱讀教材：你能找到氣體分子運(yùn)動(dòng)有哪些特點(diǎn)？同學(xué)之間相互交流，然后總結(jié)。點(diǎn)撥：氣體分子運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)是：（1）氣體間的距離較大，分子間的相互作用力十分微弱，可以認(rèn)為氣體分子除相互碰撞及與器壁碰撞外不受力作用，每個(gè)分子都可以在空間自由移動(dòng)，一定質(zhì)量的氣體的分子可以充滿整個(gè)容器空間。（2）分子間的碰撞頻

3、繁，這些碰撞及氣體分子與器壁的碰撞都可看成是完全彈性碰撞。氣體通過(guò)這種碰撞可傳遞能量，其中任何一個(gè)分子運(yùn)動(dòng)方向和速率大小都是不斷變化的，這就是雜亂無(wú)章的氣體分子熱運(yùn)動(dòng)。（3）從總體上看氣體分子沿各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)均等，因此對(duì)大量分子而言，在任一時(shí)刻向容器各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的分子數(shù)是均等的。（4）大量氣體分子的速率是按一定規(guī)律分布，呈“中間多，兩頭少”的分布規(guī)律，且這個(gè)分布狀態(tài)與溫度有關(guān)，溫度升高時(shí)，平均速率會(huì)增大。（三）氣體壓強(qiáng)的微觀解釋1、提出問(wèn)題：討論分析反映氣體宏觀物理狀態(tài)的溫度（T）、體積（V）與反映氣體分子運(yùn)動(dòng)的哪些微觀狀態(tài)物理量間存在聯(lián)系？【點(diǎn)撥】：溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志，對(duì)確定

4、的氣體而言，溫度與分子運(yùn)動(dòng)的平均速率有關(guān)，溫度越高，反映氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率越大。體積影響到分子密度（即單位體積內(nèi)的分子數(shù)），對(duì)確定的一定質(zhì)量的理想氣體而言，分子總數(shù)N是一定的，當(dāng)體積為V時(shí)，單位體積內(nèi)的分子數(shù)與體積V成反比，即體積越大時(shí)反映氣體分子的密度n越小。2、提出問(wèn)題：從微觀上看氣體的壓強(qiáng)是怎樣產(chǎn)生的呢？氣體壓強(qiáng)大小反映了氣體分子運(yùn)動(dòng)的哪些特征呢？點(diǎn)撥：氣體分子運(yùn)動(dòng)撞擊器壁產(chǎn)生壓強(qiáng)如圖1所示的圖形：是一個(gè)一端用活塞封閉的氣缸，活塞用一彈簧與一固定物相連，活塞與氣缸壁摩擦不計(jì)，當(dāng)氣缸內(nèi)為真空時(shí)，彈簧長(zhǎng)為原長(zhǎng)。如果在氣缸內(nèi)密封了極少量的理想氣體。如圖2，由于在任一時(shí)刻氣體分子向各方向上

5、運(yùn)動(dòng)的分子數(shù)相等，圖中顯示的僅為總分子數(shù)的一部分，一定有“分子”與活塞碰撞被反彈回來(lái)，活塞受到碰撞作用會(huì)顫抖一下。再看大量分子運(yùn)動(dòng)時(shí)與活塞的碰撞情況，如圖3，大量“分子”都向活塞方向運(yùn)動(dòng)，對(duì)活塞連續(xù)不斷地碰撞，碰后的“分子”反彈回來(lái)，有的返回途中與別的“分子”相撞后改變方向，有的與活塞對(duì)面器壁相碰改變方向，但在這里只考慮垂直于活塞表面的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。對(duì)活塞而言一直有分子碰撞，活塞受到一個(gè)“持續(xù)”的壓力，而被擠后有一個(gè)小的位移，且相對(duì)穩(wěn)定。得出結(jié)論：由此可見(jiàn)氣體對(duì)容器壁的壓強(qiáng)是大量分子對(duì)器壁連續(xù)不斷地碰撞所產(chǎn)生的。進(jìn)一步分析：從微觀角度來(lái)看，氣體壓強(qiáng)的大小跟兩個(gè)因素有關(guān)：一個(gè)是氣體分子的平均動(dòng)能。一

6、個(gè)是分子的密集程度。氣體分子的平均動(dòng)能越大，分子撞擊器壁時(shí)對(duì)器壁產(chǎn)生的作用力越大，氣體的壓強(qiáng)就越大；而溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，可見(jiàn)氣體的壓強(qiáng)跟溫度有關(guān)。氣體分子越密集，單位時(shí)間撞擊器壁單位面積的分子越多，氣體的壓強(qiáng)就越大，一定質(zhì)量的氣體，體積越小，分子越密集，可見(jiàn)氣體的壓強(qiáng)跟體積有關(guān)。（四）用氣體分子動(dòng)理論解釋實(shí)驗(yàn)三定律1、引導(dǎo)、示范，解釋玻意耳定律為例用氣體分子動(dòng)理論解釋實(shí)驗(yàn)定律的基本思維方法和簡(jiǎn)易符號(hào)表述形式。范例：用氣體分子動(dòng)理論解釋玻意耳定律。一定質(zhì)量（m）的理想氣體，其分子總數(shù)（N）是一個(gè)定值，當(dāng)溫度（T）保持不變時(shí)，則分子的平均速率（）也保持不變，當(dāng)其體積（V）增大幾倍時(shí)，則單位

7、體積內(nèi)的分子數(shù)（n）變?yōu)樵瓉?lái)的幾分之一，因此氣體的壓強(qiáng)也減為原來(lái)的幾分之一；反之若體積減小為原來(lái)的幾分之一，則壓強(qiáng)增大幾倍，即壓強(qiáng)與體積成反比。這就是玻意耳定律。書(shū)面符號(hào)簡(jiǎn)易表述方式：小結(jié)：基本思維方法（詳細(xì)文字表述格式）是：依據(jù)描述氣體狀態(tài)的宏觀物理量（m、p、V、T）與表示氣體分子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的微觀物理量（N、n、v）間的相關(guān)關(guān)系，從氣體實(shí)驗(yàn)定律成立的條件所述的宏觀物理量（如m一定和T不變）推出相關(guān)不變的微觀物理量（如N一定和v不變），再根據(jù)宏觀自變量（如V）的變化推出有關(guān)的微觀量（如n）的變化，再依據(jù)推出的有關(guān)微觀量（如v和n）的變與不變的情況推出宏觀因變量（如p）的變化情況，結(jié)論是否與實(shí)驗(yàn)

8、定律的結(jié)論相吻合。若吻合則實(shí)驗(yàn)定律得到了微觀解釋。2、學(xué)生體驗(yàn)上述思維方法：每個(gè)人都獨(dú)立地用書(shū)面詳細(xì)文字?jǐn)⑹龊陀梅?hào)簡(jiǎn)易表述的方法來(lái)對(duì)查理定律進(jìn)行微觀解釋。書(shū)面或口頭敘述為：用符號(hào)簡(jiǎn)易表示為：3、學(xué)生討論并用氣體分子動(dòng)理論解釋蓋·呂薩克定律。書(shū)面或口頭敘述為用符號(hào)簡(jiǎn)易表示為：（五）例題分析例1、一定質(zhì)量的理想氣體，在壓強(qiáng)不變的條件下，體積增大，則A、氣體分子的平均動(dòng)能增大B、氣體分子的平均動(dòng)能減小C、氣體分子的平均動(dòng)能不變D、條件不足，無(wú)法判斷例2、封閉在汽缸內(nèi)一定質(zhì)量的氣體，如果保持氣體體積不變，當(dāng)溫度升高時(shí)，以下說(shuō)法正確的是A、氣體的密度增大 B、氣體的壓強(qiáng)C、氣體分子的平均動(dòng)能減小 D、每秒撞擊單位面積器壁的氣體分子數(shù)增多例3、如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A沿平行于縱軸的直線變化到狀態(tài)B，則它的狀態(tài)變化過(guò)程是A、氣體的溫度不變B、氣體的內(nèi)能增加C、氣體分子的平均速率減小D、氣體分子在單位時(shí)間內(nèi)與器壁單位面積上的碰撞次數(shù)不變閱讀課本和課本中的拋硬幣實(shí)驗(yàn),體驗(yàn)什么是統(tǒng)計(jì)規(guī)律？（5分鐘）閱讀課本思考?xì)怏w分子運(yùn)動(dòng)有哪些特點(diǎn),并小組之間討論總結(jié)（7分鐘）理解氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)同時(shí)理解什么是統(tǒng)計(jì)規(guī)律?以及大量事物表現(xiàn)出來(lái)的規(guī)律性.(4分鐘)理解氣體分子分布的規(guī)律,及正態(tài)分布特點(diǎn).(3分鐘)同時(shí)了解熱力學(xué)溫度和分子平均動(dòng)能之間的關(guān)系思考左側(cè)的問(wèn)題