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1教學(xué)目的1、知識與技能：（1）能用氣體分子動理論解釋氣體壓強(qiáng)的微觀意義，并能知道氣體的壓強(qiáng)、溫度、體積與所對應(yīng)的微觀物理量間的相關(guān)聯(lián)系。（2）能用氣體分子動理論解釋三個氣體實驗定律。2、過程與方法通過讓學(xué)生用氣體分子動理論解釋有關(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)計物理”的思維方法。3、情感態(tài)度價值觀： 通過對宏觀物理現(xiàn)象與微觀粒子運動規(guī)律的分析，對學(xué)生滲透“透過現(xiàn)象看本質(zhì)”的哲學(xué)思維方法。重難點1用氣體分子動理論來解釋氣體實驗定律是本節(jié)課的重點，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，因為它需要學(xué)生對微觀粒子復(fù)雜的運動狀態(tài)有豐富的想像力。教學(xué)方法講述法、分析推理法。教學(xué)過程教學(xué)過程教學(xué)過程教師活動學(xué)生活動(一)體驗統(tǒng)計規(guī)律閱讀教材，知道個別事物的出現(xiàn)具有偶然的因素，但大量事物出現(xiàn)的機(jī)會，卻遵從一定的統(tǒng)計規(guī)律。（二）氣體分子運動的特點閱讀教材：你能找到氣體分子運動有哪些特點？同學(xué)之間相互交流，然后總結(jié)。點撥：氣體分子運動特點是：（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，每個分子都可以在空間自由移動，一定質(zhì)量的氣體的分子可以充滿整個容器空間。（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。氣體通過這種碰撞可傳遞能量，其中任何一個分子運動方向和速率大小都是不斷變化的，這就是雜亂無章的氣體分子熱運動。（3）從總體上看氣體分子沿各個方向運動的機(jī)會均等，因此對大量分子而言，在任一時刻向容器各個方向運動的分子數(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，且這個分布狀態(tài)與溫度有關(guān)，溫度升高時，平均速率會增大。（三）氣體壓強(qiáng)的微觀解釋1、提出問題：討論分析反映氣體宏觀物理狀態(tài)的溫度（T）、體積（V）與反映氣體分子運動的哪些微觀狀態(tài)物理量間存在聯(lián)系？【點撥】：溫度是分子熱運動平均動能的標(biāo)志，對確定

4、的氣體而言，溫度與分子運動的平均速率有關(guān)，溫度越高，反映氣體分子熱運動的平均速率越大。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，單位體積內(nèi)的分子數(shù)與體積V成反比，即體積越大時反映氣體分子的密度n越小。2、提出問題：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動的哪些特征呢？點撥：氣體分子運動撞擊器壁產(chǎn)生壓強(qiáng)如圖1所示的圖形：是一個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，當(dāng)氣缸內(nèi)為真空時，彈簧長為原長。如果在氣缸內(nèi)密封了極少量的理想氣體。如圖2，由于在任一時刻氣體分子向各方向上

5、運動的分子數(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，活塞受到碰撞作用會顫抖一下。再看大量分子運動時與活塞的碰撞情況，如圖3，大量“分子”都向活塞方向運動，對活塞連續(xù)不斷地碰撞，碰后的“分子”反彈回來，有的返回途中與別的“分子”相撞后改變方向，有的與活塞對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動狀態(tài)。對活塞而言一直有分子碰撞，活塞受到一個“持續(xù)”的壓力，而被擠后有一個小的位移，且相對穩(wěn)定。得出結(jié)論：由此可見氣體對容器壁的壓強(qiáng)是大量分子對器壁連續(xù)不斷地碰撞所產(chǎn)生的。進(jìn)一步分析：從微觀角度來看，氣體壓強(qiáng)的大小跟兩個因素有關(guān)：一個是氣體分子的平均動能。一

6、個是分子的密集程度。氣體分子的平均動能越大，分子撞擊器壁時對器壁產(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能的標(biāo)志，可見氣體的壓強(qiáng)跟溫度有關(guān)。氣體分子越密集，單位時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，可見氣體的壓強(qiáng)跟體積有關(guān)。（四）用氣體分子動理論解釋實驗三定律1、引導(dǎo)、示范，解釋玻意耳定律為例用氣體分子動理論解釋實驗定律的基本思維方法和簡易符號表述形式。范例：用氣體分子動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）是一個定值，當(dāng)溫度（T）保持不變時，則分子的平均速率（）也保持不變，當(dāng)其體積（V）增大幾倍時，則單位

7、體積內(nèi)的分子數(shù)（n）變?yōu)樵瓉淼膸追种?，因此氣體的壓強(qiáng)也減為原來的幾分之一；反之若體積減小為原來的幾分之一，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。書面符號簡易表述方式：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）與表示氣體分子運動狀態(tài)的微觀物理量（N、n、v）間的相關(guān)關(guān)系，從氣體實驗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)論是否與實驗

8、定律的結(jié)論相吻合。若吻合則實驗定律得到了微觀解釋。2、學(xué)生體驗上述思維方法：每個人都獨立地用書面詳細(xì)文字?jǐn)⑹龊陀梅柡喴妆硎龅姆椒▉韺Σ槔矶蛇M(jìn)行微觀解釋。書面或口頭敘述為：用符號簡易表示為：3、學(xué)生討論并用氣體分子動理論解釋蓋·呂薩克定律。書面或口頭敘述為用符號簡易表示為：（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、氣體分子的平均動能增大B、氣體分子的平均動能減小C、氣體分子的平均動能不變D、條件不足，無法判斷例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，以下說法正確的是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驗,體驗什么是統(tǒng)計規(guī)律？（5分鐘）閱讀課本思考?xì)怏w分子運動有哪些特點,并小組之間討論總結(jié)（7分鐘）理解氣體分子運動的特點同時理解什么是統(tǒng)計規(guī)律?以及大量事物表現(xiàn)出來的規(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.(3分鐘)同時了解熱力學(xué)溫度和分子平均動能之間的關(guān)系思考左側(cè)的問題