气体热现象的微观意义(讲课稿)

1、气体热现象的微观意义今天我和大家一起学习第八章第4节，气体热现象的微观意义首先我们一起来欣赏一个发生在飞机上的笑话，谁愿意给大家表演一下？（学生表演大屏幕上的笑话）笑话欣赏完了，当然，这仅仅是一个笑话，不可能把炸弹带上飞机。我们先不评价飞机上的这个人是聪明还是愚蠢，但是我们看到了一个概念，那就是“概率”，“概率”，也就是前面提到的“统计规律”，今天就从统计规律开始学习。（板书：随机性与统计规律）首先我们学习几个概念：1、在一定条件下，若某事件必然出现，这个事件叫做必然事件2、若某件事不可能出现，这个事件叫做不可能事件3、若在一定条件下某事件可能出现，也可能不出现，这个事件叫做随机事件举个简单例

2、子，我手里有一枚硬币，如果我从静止释放，那么这枚硬币落地，就应该是“必然事件”，这枚硬币飞上天，就应该是“不可能事件”，而硬币落地后，有可能正面朝上，也有可能背面朝上，那正面朝上就应该是“随机事件”必然事件和随机事件我们这里不做研究，大家想一想，这里的随机事件，也就是硬币正面朝上，如果我多次做这个实验，随机事件的出现有没有规律呢？正面朝上的概率大概能确定吗？（学生，百分之五十）下面我们就做一个类似的实验，来看看随机事件的出现是否存在规律性。（学生看实验内容）我对这个实验做一个简单的解释：如果我们投掷4枚硬币，可能出现的情况是：有1个正面朝上、2个正面朝上、3个、4个或者0个。各种情况都有可能发

3、生，也就是说这个事件为随机事件，具有偶然性，如果我们进行多次投掷，会不会存在着一定的规律性呢？我们每人做10次，看看1个正面朝上的有几次，2个正面朝上的有几次等，然后填入课本26页的表格中，分析一下是否存在规律性。我们的大组长负责统计你们大组的全部数据。现在开始。（学生实验）实验做完了，在大组长统计的同时，我们找几个同学把自己的数据给大家展示一下（4位同学展示自己数据）大家看看有什么规律性吗？为了更加清晰地分析这些数据，我做一下柱形图。通过柱形图，规律性不明显。现在我们看一下大组的数据。然后将大组数据求和，找到全班数据。分析大组数据和全班数据，有规律性吗？同样做成柱形图，大家发现了什么规律？两

4、个正面朝上的出现的概率最大。这就是我们要找的规律。这种规律是我们多次实验得到的，大家想一想，是不是每次实验，都会出现2个正面朝上呢？通过这个实验，大家得到了什么启示？同桌可以进行交流1、个别随机事件的出现具有偶然性2、大量随机事件的整体会表现出一定的规律性，这种规律就是统计规律大家看，这个仪器叫伽尔顿板，下面用它来验证一下我们所得出的结论（进入学生中间，介绍伽尔顿板）这里是入口，这里是钉子矩阵，这里是小球落下来的球槽。小球从入口进入，碰到钉子矩阵后，最后会落在第几个槽中，你能确定吗？我们请同学们试一试。可见这是一个随机事件，具有偶然性如果把大量的小球放进去，大家预言一下，会出现什么现象呢？（中

5、间的最多）你用手比划一下，球的分布曲线是怎样的？是不是和刚才的硬币实验很相似？事实证明，大家利用统计规律进行的预言是正确的统计规律在我们生活中有着广泛的应用。比如：保险公司在投保“人身意外伤害险”时，会根据不同的职业缴纳不同的保险费，虽然我们不知道谁会受到意外伤害，但是不同职业受到意外伤害的概率不同。再比如：在公路上我们经常看到“事故多发地段”的标志，虽然我们不知道哪辆汽车会发生交通事故，但是这个地段发生交通事故的概率要比其它地方大。除了宏观领域存在统计规律外，在微观领域也同样存在，分子动理论告诉我们：，物体是由大量分子组成，这些大量分子又在做无规则的热运动，这里就存在统计规律，而我们要想研究

6、气体的统计规律，首先要了解气体分子运动的特点。下面我们利用3分钟的时间阅读课本27页，并总结气体分子运动的特点1、做匀速直线运动，因而会充满它能达到的整个空间。正是这个原因，我们经常把容器的体积认为是气体的体积。2、分子速度大小和方向频繁改变 ，运动杂乱无章。这就是气体分子运动的特点。气体分子运动杂乱无章，每个分子行踪琢磨不定，这就是我们前面所说的随机事件，而大量的随机事件会表现出一定的规律性，正因为大量分子表现出的这种规律性，我们用体积、温度、压强三个参量来描述气体的性质，那么这三个参量的微观意义是什么呢？（板书：气体温度的微观意义）首先看氧气分子速率分布的数据，再把这些数据画成图象，大家观

7、察这幅图象，然后思考下面几个问题：（学生思考，然后回答）（1） 有统计规律（2） 中间多两头少（3） 图象峰值向右平移。图象的平移说明了什么？我们找一个例子做一个类比。这是咱们班的两次考试成绩，为了比较两次考试，我做了一下统计，然后也画出成绩的分布图象，大家看这幅图象，第二次考试的成绩曲线比第一次向左边平移，那大家说这两次考试那一次考的好一点呢？我们为了说明这两次考试成绩好，经常用什么描述？对，考试成绩的曲线整体平移说明平均分高了。同样，气体分子的曲线图象平移，也说明气体分子的平均速率变大了。所以，温度越高，气体分子的平均速率越大。温度越高，分子平均速率越大，是不是一定说明分子的平均速率与温度

8、成正比呢？通过定量分析得出：理想气体的热力学温度T与分子的平均动能成正比.也就是温度越高，分子的平均动能越大。这和我们前面所学分子动能时的“温度是分子平均动能的标志”一致。下面我们就来学习压强的微观意义。（板书：气体压强的微观意义）大家首先思考一下，气体对容器的压强是如何产生的？是大量气体分子频繁地碰撞器壁而产生的，做一个类比，我们在雨天打伞的时候，大量密集的雨滴会对伞面形成一个持久均匀的压力。气体分子对器壁频繁地碰撞，也会对器壁产生一个持续均匀的压力，这就是气体压强产生的原因。第二个问题：压强的大小可能和什么因素有关？（学生大概会说出速率，密集程度等）因为气体分子对器壁的碰撞属于微观领域，我

9、们不容易通过实验进行验证，但是我们可以用宏观的实验模拟它。我用大米代替气体分子，用秤盘代替器壁。这样我用大米碰撞秤盘，来模拟气体分子对器壁的碰撞。某高度，大米连续倒在秤盘上，大家想，台秤是否有示数。这说明大米对台秤有了一个持续的作用力。那这个力的大小和什么因素有关呢？（高度，密集程度）如果我在更高的位置将大米倒在秤盘上，示数就应该变大。下面就来演示这个实验。从小我们就知道“谁知盘中餐，粒粒皆辛苦”，为了避免大米四处飞溅，我在这个大容器里面做这个实验。大家注意观察示数。第一次在较低的位置。第二次在较高的位置。实验做完了。大家看到了什么现象呢？（位置越高，台秤的示数越大）位置高，从能量角度分析，就

10、是大米落在秤盘的“动能”越大，示数大，说明秤盘受到的力大，秤盘的受力面积一定，也就是压强越大。所以得到结论：大米的动能越大，对秤盘的压强越大。我们做这个实验，是为了类比气体压强。类比：气体分子的平均动能越大，气体的压强越大。而刚才我们学过，温度越高，分子的平均动能越大。所以从宏观上理解，气体的压强与宏观的温度有关系。台秤的示数除了和大米的高度有关，刚才还有同学提到了和密集程度有关。下面我再做一个实验。这次我把大米更密集的倒在秤盘上，大家观察秤盘示数。实验现象：越密集，示数越大。同样类比：气体分子越密集，气体压强越大。气体分子的密集程度，又取决于宏观的哪个物理量呢？（体积）总结一下：气体压强的大小跟两个因素有关：气体分子的平均动能（温度）气体分子的密集程度（体积）前面我们学习了气体的实验定律。知道了气体的压强与温度、体积存在着定量的关系，下面我们试着从微观角度来解释一下这几个定律玻意耳定律：一定质量的气体，在温度不变的情况下，压强p与体积成反比思考一下，怎样用微观解释？温度不变，分子的平均动能不变，体积增大（减小），则气体分子的密集程度减小（增大）。所以气体压强减小（增大）同学们课