气体分子运动论课件

气体分子运动论气体分子运动论气体分子运动论第10章气体分子运动论(Kinetictheoryofgases)§1平衡态与理想气体状态方程§2理想气体压强和温度的统计意义§3能量按自由度均分原理理想气体内能§4麦克斯韦速率分布律§5玻尔兹曼分布律§6气体分子的平均碰撞频率平均自由程§7输运过程§8真实气体的范德瓦耳斯方程作业:练习册选择题填空题计算题热学(Heat)热学是研究与热现象有关的规律的科学热现象是物质中大量分子无规则运动的集体表现。大量分子的无规则运动称为热运动。1.热学的研究方法:宏观法最基本的实验规律→逻辑推理(运用数学)一称为热力学。优点:可靠、普遍。缺点:未揭示微观本质微观法物质的微观结构+统计方法一称为统计其初级理论称为气体分子运动论(气体动理论)优点:揭示了热现象的微观本质。缺点:可靠性、普遍性差。宏观法与微观法相辅相成课堂教学创新是新课程实施的关键。新课程改革以来，语文课堂教学面貌发生了根本性的变化，语文课堂充满了生机，焕发出活力，但是我们对新课程的认识绝不能停留理念的层面，应大胆进行学习、研究、探索、创新。那么，新课程理念下的语文课堂教学究竟是怎样的呢？笔者就多年教学实践谈几点粗浅的看法：一、先学后教，转变教师教学观念（1）作为新时期的初中语文教师，首先应用发展的目光来看现在的时代，创造性地转变自己的教学观念。语文教育本来就缘自于生活，是生活的反映。我们应该清楚地认识到，随着历史的发展，社会的进步，以前如死水一潭、活力不再的“灌注式”语文教学弊端――肢解文章的分析、纯知识的训练、纯技巧技能的强化，学习为了考试的“应试教育”境地，对新时期教育是极不利的。应把握新的课改在九年义务教育阶段的起始年级“闪亮登场”的机会，来更新我们的思想，转变我们的教学观念，武装我们今后的课堂教学，丰富我们今后的教学内容和形式。（2）在日常的语文教学活动中，变“教师讲学生听”的灌输式为“先学后教”式教学方法。学生先学，然后教师对学生先学的内容进行调查研究。通过信息反馈，及时掌握学生对知识的认知水平，了解他们的思想活动、学习方法的掌握等实际情况，这样教师才会明白当前教学的起点在哪里，有了这个起点，教师便于遵照“由浅入深”、“由近及远”的规律来组织教学活动。（3）在学生学习方法的指导和传授中，加强课前预习的指导，教会学生如何查阅相关资料；做好课后拓展延伸，增加学习容量，拓宽学生的知识面，注重学生主体作用的体现。从而使教师在语文课堂教学中做到不盲目追求所谓的“新”的课堂教学形式，而进行问题多而杂、启而不发的“满堂问”，进行浅层次而不着边际的盲目的讨论。不忽视实在的教学内容，做好语文知识的传授，加强语文基本功的训练，重视教师与学生、学生与学生、师生与文本的对话，而不是生搬硬套、忽视学情、机械操作的教学模式，盲目进行过于宽松、不作评判的模棱两可的评价。教师在教学工作中坚持“以学生个性发展为本”的思想，建立“以学习者为中心”的哲学观，让学生始终处于主体地位。这样既可锻炼学生直觉思维能力和创造思维能力，也塑造了学生的自信和尊严。二、分组合作，培养学生解决问题的意识和能力语文活动的目的是让学生进行动手实践、自主探索与合作交流，从而最大程度地发挥学生的学习潜能。为了充分发挥学生个体及学习小组的优势，根据不同的教学目的，需要把学生分成小组以完成教学任务。在分组时尽量使成员在性格、才能倾向、个性特征、学习成绩等诸方面保持合理的差异，取长补短。一般每小组由4人组成，每人在组内有不同的角色，例如组长，记录员，发言者等。不定期的互换角色，保证每个学生的积极参与性。同时也可以多种小组形式出现。如把学生进行配对，一个程度高一点，一个程度低一点；或者一个擅长口头表达，一个擅长书面表达等的同学组成“同伴”。通过小组的互相帮助，使成员不再有置身事外的感受，积极参与讨论，可以在每组中确定一个发言人，总结本组各成员的回答。这样分组更能帮助学生互相取长补短，学会独立欣赏文学作品。同时还可以培养学生的口头表达能力，倾听和口头总结别人观点的能力以及即兴演讲能力；培养个人和小组学习的能力。从而通过分组合作，培养学生合作学习的意识、能力和集体解决问题的能力。三、激活思维，培养学生的创新精神和实践能力（1）教师在授课开始时精心设计新课的导语，引发学生的阅读兴趣。别具魅力的导语对于活跃课堂气氛、激活学生的思维乃至提高整堂课的教学效率无疑都具有十分重要的作用。好的课堂导入语的设计、其实就是成功的课堂教学的开始。这样，学生的情感、态度和价值观也就在这个时候得到调动、感染和熏陶，也就会对接下来的学习产生浓厚的兴趣，对课文进行阅读和探讨。（2）注意提出问题的难易程度及提出问题的方式，激发学生独立思考或小组探讨。语文课上，看谁在最短的时间里高质量地完成预习任务，看谁对教师的提问能给以准确的回答，看谁对文章的内容记忆得快，如此等等，由学生来解决一切问题，老师给表现好的同学加课堂表现分给以鼓励。（3）加强对学生学习过程和学习结果的合理评价，激起学生的学习成就感，引发学生创新的激情，激励学生进一步去发现问题、分析问题和解决问题。对学生的学习状况和对知识的掌握程度进行合理公正的评价，既保护了学生的积极性又激发了学生的思维创新，也使学生从能够独立思考、解决问题向能够独立探讨、提出问题的方向发展。在初中语文课堂阅读教学中开展先学后教，进行合作阅读、思维激发训练与培养，可以发挥学生学习的自主性和独立性，唤醒学生沉睡的潜能，激发学生封存的天资，放飞学生囚禁的情愫，培养学生创新精神和实践能力，为学生热爱语文，会学语文，坚持终身学习打下坚实的基础。【摘要】“创新教育理念”已经成为当今教育改革和素质教育的必然要求。本文主要探讨如何在化学实验教学中渗透创新教育理念，借助探究性实验这一平台，培养学生的创新精神和创新能力，帮助学生树立严谨的科学思维。创新教育理念就是以培养创新精神和创新能力为基本价值取向的教育理念，在我国教育的发展史上，创新教育理念第一次提出了要把教学的核心追求从“知识”转向“发展”，从“继承”转向“创新”。这无疑是中国教学方式的一次重大的转型，同时也将带给教学一系列新巨变。在具体的教学实践中，体现创新精神与灵魂的研究性教学，既是时代的深切呼唤，也是教学自身发展的不懈追求。以实验为基础是化学教学的最基本特征。虽然化学实验的功能已被广大化学教师重视，但如何在实践中体现，真正提高学生的科学素养，往往被忽视，造成学生在实验中按实验册“照方配药”的弊病，知其然而不知其所以然。在创新教育的理念下，化学教学中更要提倡和鼓励教师通过化学实验进行探究性教学，充分发挥化学实验在探究性学习、课程改革、素质教育中的功能，引导学生通过探究性实验主动学习新知识和感受探索、发现、发明的过程，培养学生的科学素质、创新能力和探索精神，推动学生的学习方式由被动接受式学习向主动探究性学习转变，从而推进课程改革，推进素质教育。１．明确什么样的知识适合研究性实验教学实践是创新的摇篮，设计实验是一个动手动脑，并可培养学生各方面能力的过程，通过学生自己思考、设计实验，既培养了学生动手动脑解决问题的能力，又培养了学生的发散思维能力和创新设计的能力。但不是所有的学生实验都适合作为研究性的实验。教师要根据学生在学习过程中可能出现的教学难点、教材中的重点内容再把设计出相应的研究性实验教学。例如对于萃取操作和分液操作，大部分学生一直迷糊不清，而且这又是教学中的重难点内容，所以可以设计分组实验进行探究。分组如下：第一组：在甲、乙、丙、丁四支试管中分别加入约2mL碘水。在甲试管中滴加1mLCCl4，振荡，静置，观察现象，得出结论。第二组：在乙试管中滴加1mL苯，振荡，静置。观察现象，得出结论。第三组：在丙试管中滴加1mL酒精，振荡，静置。观察现象，得出结论。第四组：在丁试管中加入2mL水，然后滴加1mLCCl4，振荡，静置。观察现象，得出结论。通过四组实验，可以让学生明确萃取试剂选择的条件，萃取操作的原理，并让学生明白萃取与分液操作的区别。学生可以知道无色透明的两种溶液分层是可以明显观察到的。让学生对萃取操作和分液操作有清楚的了解。2.做好充分的课前准备课前准备需要通过师生双方的共同努力来完成。首先，教师要给出课题，让学生课前预习，明确要探究的目的，对探究中所需知识有足够的了解。如探究“铁生锈的条件”必须至少提前一周通知学生，让学生有足够的时间进行器材、药品和环境准备。而教师则要认真备课，在引导探究过程中能够充分调动学生的积极性，促使学生产生质疑、探索求解的创造性动机。3.设计化学探究性实验的教学过程中学化学探究实验教学是在观察总结科学家、教育教学工作者探索实践，并吸纳先进教育理论的基础上，形成发展起来的一种教学组织形式。因此，它的基本形式是“问题─→假设─→设计─→验证─→总结─→评价”，其实施方法和步骤可分为以下五个阶段。3.1引发问题引发问题，旨在创设问题情景。问题情景就是一种具有一定的困难，需要学生努力去克服，而又在学生能力范围内的学习情景。过难过易的问题都不会引起学生的兴趣，只有那些适应学生现有发展水平和可能达到的发展水平的问题，才能激发学生的兴趣，自主地完成探究过程。在整个探究性实验教学中，教师首先提出一些能激发学生创造欲望和创造兴趣的问题，并把问题情景呈现给学生。例如讲解原电池的原理这节课时，可以先演示分别将一片锌片和一片铜片放入一杯装有稀硫酸的烧杯中，观察现象。学生通过观察及已有知识，得出结论。接着教师可以提出问题，如果把锌片和铜片连接放在稀硫酸中呢？学生接触到此问题后，迫切想要解决自己心中的疑惑，于是自行动手实验，观察现象并得出结果。3.2提出假设提出假设就是学生根据已有知识对所研究的事物或现象做出初步的解释。提出的假设可以是逻辑的判断、推断、推理和证明，也可以是非逻辑的直觉、灵感、猜想等创造性的思维活动。在该阶段，教师应引导学生畅所欲言，充分调动学生自主学习的积极性。例如上述实验中，学生可猜想是锌片上有气泡，也可以提出是铜片上出现气泡，还可以猜想该气泡是什么气体，从多个方面对问题进行讨论。3.3设计方案在化学实验探究式教学过程中，教师要引导学生根据确定的课题做出种种可能性假设，并推断出最为合理的一种假设，并针对这一假设设计多种可靠易行的科学探究计划和方案。该方案可由学生自己提出，教师适当地给予指导。这一过程中，特别要注意的是，教师要鼓励他们独立思考实验过程中的问题，也支持他们就实验设计、实验现象和结论展开讨论和辩论；要引导学生不迷信权威，不迷信书本，勇于“别出心载”和“标新立异”；要允许并支持学生对实验过程发表不同见解，对其中科学合理的部分给予充分肯定，即使方案有误，对其中错误的部分亦在认真解释的同时，允许其暂时“想不通”而有所保留，也要鼓励学生继续下去，因为出现的错误也能够帮助学生更好地认识问题和解决问题。3.4探究实验探究实验是学生在教师的引导下，运用科学的学习方法、实验方法、观察方法进行探究的过程。此过程可培养学生的观察能力和动手能力。教师在充分发挥学生主体作用的前提下，努力发挥其主导作用。比如：在学生实验过程中，教师不仅要提醒学生实验的安全性，还要不断巡视，回答学生提出的各种疑难问题；教师更要通过此过程让学生清楚实验的目的、原理、对象和条件等，并引导学生思考实验中的异常现象，从而训练学生的实验技能，提高综合能力，并培养学生实事求是的科学态度和严谨的科学态度。气体分子运动论气体分子运动论气体分子运动论第10章气体分子运1第10章气体分子运动论(Kinetictheoryofgases)§1平衡态与理想气体状态方程§2理想气体压强和温度的统计意义§3能量按自由度均分原理理想气体内能§4麦克斯韦速率分布律§5玻尔兹曼分布律§6气体分子的平均碰撞频率平均自由程§7输运过程§8真实气体的范德瓦耳斯方程作业:练习册选择题填空题计算题第10章气体分子运动论2热学(Heat)热学是研究与热现象有关的规律的科学热现象是物质中大量分子无规则运动的集体表现。大量分子的无规则运动称为热运动。1.热学的研究方法:宏观法最基本的实验规律→逻辑推理(运用数学)一称为热力学。优点:可靠、普遍。缺点:未揭示微观本质微观法物质的微观结构+统计方法一称为统计其初级理论称为气体分子运动论(气体动理论)优点:揭示了热现象的微观本质。缺点:可靠性、普遍性差。宏观法与微观法相辅相成热学(Heat)32.两种研究方法涉及的物理量宏观量从整体上描述系统的状态量,一般可以直接测量。如M、V、E等可以累加,称为广延量。P、T等不可累加,称为强度量。微观量描述系统内微观粒子的物理量。如分子的质量m、直径d、速度以、动量p、能量ε等。宏观量与微观量有一定的内在联系例如,气体的压强是大量分子撞击器壁的平均效果它与大量分子对器壁的冲力的平均值有关2.两种研究方法涉及的物理量43分子热运动和统计规律分子热运动:大量分子做永不停息的无规则运动基本特征(1)无序性某个分子的运动,是杂乱无章的,无序的;各个分子之间的运动也不相同,即无序性;这正是热运动与机械运动的本质区别。(2)统计性但从大量分子的整体的角度看,存在一定的统计规律,即统计性。分子热运动具有无序性与统计性,与机械运动有本质的区别,故不能简单应用力学定律来解决分子热运动问题。必须兼顾两种特征,应用统计力学方法。3分子热运动和统计规律5什么是统计规律性?大量偶然事件从整体上反映出来的一种规律性。定义:某一事件i发生的概率为n1"=mN1一事件i发生的次数N一各种事件发生的总次数例.扔硬币表演实验:伽耳顿板统计规律有以下几个特点:(1)只对大量偶然的事件才有意义(2)它是不同于个体规律的整体规律(量变到质变)什么是统计规律性?6在描写大量分子状态时往往使用统计平均值。我们描述的是大量分子的运动。一摩尔气体就有6.022×1023个分子。一个个地说明其速度、位置等既无必要又无可能,因而实际上常用它们的平均值。怎样求平均值呢?以求分子速率的平均值为例:设有一个系统有N个分子且具有速率v1分子数为m1,出现v1值的概率为m1/N;具有速率v2分子数为m2,出现v2值的概率为n2N具有速率v2分子数为n,出现v值的概率为n/N;具有速率vn分子数为nm,出现vn值的概率为nn/N故平均值∑v_v11+voi;N在描写大量分子状态时往往使用统计平均值。7∑U1+U22+…+v1n1+…Un1=U1n1+U2W2+…+U+…+Umwm=∑U如果速率看作连续分布,设取U值的概率为dw,则:U=vdw事实上对任一随机量x的平均值可表示为x=xdwd为出现x值的几率这种利用几率的办法求得的平均值称为统计平均值∑U1+U22+…+v1n1+…Un18§2理想气体压强和温度的统计意义1.理想气体微观模型∫范德瓦耳斯力微观模型与统计方法斥力理想气体分子的微观假设(1)气体分子当作质点,不占体积,体现气态的特性。(2)气体分子的运动遵从牛顿力引力学的规律;分子力3)分子之间除碰撞的瞬间外,无相互作用力,碰撞为弹性碰气体分子之间的距离r>8撞;一般情况下,忽略重力。引力可认为是零,无相互作用的弹性质点!看做理想气体。§2理想气体压强和温度的统计意义9气体分子运动论课件103.压强公式的简单推导从微观上看,气体的压强等于大量分子在单位时间内施加在单位面积器壁上的平均冲量。有dt.dad为大量分子在dt时间内施加在器壁dA面上的平均冲量。设在体积为v的容器中储有N个质量为m的分子组成的理想气体。平衡态下,若忽略重力影响,则分子在容器中按位置的分布是均匀的。分子数密度为n=M/v为讨论方便,将分子按速度分组,第i组分子的速度为(严格说在v附近)分子数为N1,分子数密度为n=N/v,并有n=m1+2+……+n1+,…=∑n3.压强公式的简单推