高中物理选修3－3第八章《气体热现象的微观解释》

新人教版高中物理选修 33 第八章气体热现象的微观解释精品教案课题 8.4 气体热现象的微观解释 课型 新授课 课时 1教学目的1、知识与技能：（1）能用气体分子动理论解释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解释三个气体实验定律。2、过程与方法通过让学生用气体分子动理论解释有关的宏观物理现象，培养学生的微观想像能力和逻辑推理能力，并渗透“统计物理”的思维方法。3、情感态度价值观：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。重难点1用气体分子动理论来解释气体实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，因为它需要学生对微观粒子复杂的运动状态有丰富的想像力。教学方法 讲述法、分析推理法。教师活动 学生活动教学过程(一)体验统计规律阅读教材，知道个别事物的出现具有偶然的因素，但大量事物出现的机会，却遵从一定的统计规律。（二）气体分子运动的特点阅读教材：你能找到气体分子运动有哪些特点？同学之间相互交流，然后总结。点拨：气体分子运动特点是：（1）气体间的距离较大，分子间的相互作用力十分微弱，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，一定质量的气体的分子可以充满整个容器空间。（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变化的，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一定规律分布，呈“中间多，两头少”的分布规律，且这个分布状态与温度有关，温度升高时，阅读课本和课本中的抛硬币实验,体验什么是统计规律？（5 分钟）阅读课本思考气体分子运动有哪些特点,并小组之间讨论总结（7 分钟）理解气体分子运动的特点同时理解什么是统计规律?以及大量事物表现出来的规律性.(4 分钟)理解气体分子分布的规律,及正态分布特点.(3 分钟)教学过程平均速率会增大。 kTaE（三）气体压强的微观解释1、提出问题：讨论分析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哪些微观状态物理量间存在联系？【点拨】：温度是分子热运动平均动能的标志，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。V体积影响到分子密度（即单位体积内的分子数），对确定的一定质量的理想气体而言，分子总数 N 是一定的，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n气体分子的密度 n 越小。2、提出问题：从微观上看气体的压强是怎样产生的呢？气体压强大小反映了气体分子运动的哪些特征呢？点拨：气体分子运动撞击器壁产生压强如图 1 所示的图形：是一个一端用活塞封闭的气缸，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。如果在气缸内密封了极少量的理想气体。如图 2，由于在任一时刻气体分子向各方向上运动的分子数相等，图中显示的仅为总分子数的一部分，一定有“分子”与活塞碰撞被反弹回来，活塞受到碰撞作用会颤抖一下。再看大量分子运动时与活塞的碰撞情况，如图 3，大量“分子”都向活塞方向运动，对活塞连续不断地碰撞，碰后的“分子”反弹回来，有的返回途中与别的“分子”相撞后改变方向，有的与活塞对面器壁相碰改变方向，但在这里只考虑垂直于活塞表面的运动状态。对活塞而言一直有分子碰撞，活塞受到一个“持续”的压力，而被挤后有一个小的位移，且相对稳定。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续不断地碰撞所产生的。进一步分析：从微观角度来看，气体压强的大小跟两个因素有关：一个是气体分子的平均动能。一个是分子的密集程度。气体分子的平均动能越大，分子撞击器壁时对器壁产生的作用力越大，气体的压强就越大；而温度是分子平均动能的标志，可见同时了解热力学温度和分子平均动能之间的关系思考左侧的问题,讨论温度、体积、压强和哪些微观状态物理量之间存在关系？（4 分钟）从微观上理解气体压强是怎样产生？并知道影响压强的因素是什么？（5 分钟）并准确理解推导过程的各种变化教学过程气体的压强跟温度有关。气体分子越密集，单位时间撞击器壁单位面积的分子越多，气体的压强就越大，一定质量的气体，体积越小，分子越密集，可见气体的压强跟体积有关。（四）用气体分子动理论解释实验三定律1、引导、示范，解释玻意耳定律为例用气体分子动理论解释实验定律的基本思维方法和简易符号表述形式。范例：用气体分子动理论解释玻意耳定律。一定质量（m）的理想气体，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（ ）也保持不变，v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（详细文字表述格式）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，从气体实验定律成立的条件所述的宏观物理量（如 m 一定和 T 不变）推出相关不变的微观物理量（如 N 一定和 v 不变），再根据宏观自变量（如 V）的变化推出有关的微观量（如 n）的变化，再依据推出的有关微观量（如v 和 n）的变与不变的情况推出宏观因变量（如 p）的变化情况，结论是否与实验定律的结论相吻合。若吻合则实验定律得到了微观解释。2、学生体验上述思维方法：每个人都独立地用书面详细文字叙述和用符号简易表述的方法来对查理定律进行微观解释。书面或口头叙述为：用符号简易表示为：3、学生讨论并用气体分子动理论解释盖吕萨克定律。书面或口头叙述为用符号简易表示为：（五）例题分析思考：如何从影响压强的因素来理解气体实验三定律？v例 1、一定质量的理想气体，在压强不变的条件下，体积增大，则A、气体分子的平均动能增大B、气体分子的平均动能减小C、气体分子的平均动能不变D、条件不足，无法判断例 2、封闭在汽缸内一定质量的气体，如果保持气体体积不变，当温度升高时，以下说法正确的是A、气体的密度增大 B、气体的压强C、气体分子的平均动能减小 D、每秒撞击单位面积器壁的气体分子