气体热现象的微观意义.doc

气体热现象的微观意义教案：普通高中课程标准实验教科书物理选修33（人教版）第八章 气 体8.4 气体热现象的微观意义江苏省宜兴中学 万建荣 2006年12月25日三维目标（一）知识与技能1知道气体分子运动的特点。2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。3能用气体分子动理论解释三个气体实验定律。（二）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，培养学生的微观想象能力和逻辑推理能力，并渗透“统计物理”的思维方法。（三）情感、态度与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。教学重点气体分子运动的特点和气体压强的微观意义。教学难点气体压强的微观意义。教学方法启发导学、实验探究、类比归纳教学用具：多媒体、电子秤滚珠实验演示教学过程（一）引入新课教师：（复习提问）分子动理论的基本内容是什么？待学生回答后，指出课题：气体分子的运动是怎样的？气体所遵循的宏观规律和气体的微观结构有何关系？本节我们就研究气体分子微观模型，用气体分子动理论解释气体的实验定律。（二）进行新课1投掷硬币实验教师：通过对分子动理论的学习，我们知道，由于物体是由数量极多的分子组成的，这些分子单独来看，运动是不规则的，带有偶然性的，但从总体上看，大量分子的运动遵守一定的规律，这种规律叫做统计规律。教材31页的“投掷硬币实验”就说明了这种规律。指导学生完成实验，将实验数据收集起来，进行分析教师：实验表明：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。引导学生观察教材31页图8.41，体会这种统计规律。:讨论：统计规律随条件的改变而变化。教师：请大家列举生活中你所观察到的符合统计规律的现象。学生：讨论，列举实例。如考试时，得高分的人数和低分的人数占总人数的比例相对较少，接近平均分的人数相对较多。全班同学的身高分布，也有类似的规律。2气体分子运动的特点设问：气体分子运动的特点有哪些？引导学生思考师生总结：气体分子运动的特点是：（1）气体间的距离较大，可看作质点，但分子数密度仍然很大；（2）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其他力作用，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。分子间的碰撞频繁，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，平均速率会增大。（5）理想气体的热力学温度T与分子的平均动能 成正比，即T =a 式中a是比例常数。此式说明，温度是分子平均动能的标志。教师：知道了气体分子运动的这些特点和规律，我们就可以来解释气体压强的产生和气体实验定律了。3气体压强的微观意义通过生活事例及模拟实验，增强学生的感性认识。生活事例：雨滴打在伞面上使伞面受到冲击力，雨滴动能越大，雨滴越密集，产生的压力就越大。【实验演示】滚珠撞击电子秤实验，师生总结：从微观的角度看，气体的压强是大量气体分子频繁撞击器壁而产生的。得出结论：从微观角度来看，气体压强的大小与两个因素有关，一是气体分子的平均动能，二是分子的密集程度。前者决定温度，后者决定体积。所以：气体压强与温度和体积有关。4对气体实验定律的微观解释引导学生分析解决实际问题，加强学生对实验定律的理解和应用能力。培养学生运用定律求解问题的思路和方法。（1）教师引导、示范，以解释玻意耳定律为例教会学生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，则分子的平均动能（ ）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。小结基本思维方法：根据宏观自变量的变化推出有关的微观量的变化，再依据推出的有关微观的变与不变的情况推出宏观因变量的变化情况，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）让学生体验上述思维方法，来对查理定律进行微观解释， （3）让学生再次练习，用气体分子动理论解释盖吕萨克定律。（三）课堂总结1本节课我们首先明确了气体状态参量与相关的气体分子运动的微观物理量间的关系，着重从气体分子动理论的观点认识到气体对容器壁的压强是大量分子连续不断地对器壁碰撞产生的，且由分子的平均动能和分子数密度共同决定其大小。2本节课我们重点学习了用气体分子动理论的观点来解释气体三个实验定律的方法。（四）课堂训练1、在两个容器A、B内分别装满水和空气，现让它们同时自由下落， 不计空气阻力，则A、B两容器底部所受水和空气的压强如何变化？为什么？2、在给自行车轮胎打气时，轮胎内的压强和体积都会增大，请你从微观的角度解释这一现象。（设气体温度保持不变）3、若某一体积恒为1m3的密闭容器内只有100个气体分子，当温度升高时，压强怎样改变？请阐述你的理由？课余作业课下阅读教材35页“科学漫步”，完成P36“问题与练习”的1、2两题。设计思想思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。学生素质的培养就成了镜中花，水中月。学生初次结识“统计规律”，感到很陌生，本课先通过“学生成绩统计”引入，让学生感到统计规律就在身边，在实际生活中有着重要的应用；利用学生“投掷硬币”的实践活动，使学生体会到个别事物的出现具有偶然因素，但大量事物出现的机会遵从统计规律，设计一个“说一说”，让学生想象一下：如果在每枚硬币背面都贴上圆铅片，实验结果会有什么不同？目的是为了帮助学生读懂气体分子的速率分布图象，为后面的教学打下伏笔；在“气体分子运动的特点”教学中，采用层层设问，教师引导与点拨、学生思考与讨论，让学生自己探索出结论，逐个化解与击破难点，让学生逐层递进性地掌握；“气体压强的微观意义”既是本节的重点，也是难点。本节课中的生活经验、演示实验都是为了增强学生的感性认识，帮助学生想象。尽可能利用宏观世界来模拟微观世界，化抽象为直观，帮助学生建立物理模型，更好地理解物理规律；本节课用气体分子动理论解释实验定律的侧重点在于教会学生“解释”的方法，它是一种从宏观到微观，又由微观到宏观的有序而又严密的推理。因此对三个定律解释方式是先教师示范，讲清方法，再让学生独立思考，自行体验，最后