1.3 分子運動速率分布規(guī)律

“教學評”一體化教學設計課時設計課題1.3分子運動速率分布規(guī)律課型新授課eq\o\ac(□,√)復習課□試卷講評課□其他課□授課班級高二年級（）班授課時間2023年月日教學內容分析《分子運動速率分布規(guī)律》是選擇性必修第3冊第一章第三節(jié)的內容。課程標準對本節(jié)要求為：了解分子運動速率分布的統(tǒng)計規(guī)律，知道分子運動速率分布圖像的物理意義。能用分子動理論和統(tǒng)計觀點解釋氣體壓強?！镀胀ǜ咧形锢碚n程標準(2017年版)解讀》對課程標準的解讀為：要求學生了解分子運動速率的統(tǒng)計分布規(guī)律。例如通過了解某種氣體分子在一定的溫度下速率分布的情況，體會盡管每個分子的速率有大有小，但從大量分子的整體來說，分子的速率是按照一定的規(guī)律分布的。這種大量分子的整體會表現(xiàn)出一定的規(guī)律性，這種規(guī)律性稱為統(tǒng)計規(guī)律。學生要知道分子運動速率分布圖像的物理意義。學生應該知道“溫度是分子平均動能的標志”。要知道氣體分子的速率分布規(guī)律與溫度有關，能解釋為什么分子的平均動能隨溫度的變化而變化。要求學生能從微觀角度用分子動理論解釋氣體壓強產生的原因，也能從宏觀角度應用力學知識和統(tǒng)計的觀點分析氣體壓強的大小。這里不要求學生推導氣體壓強的表達式。本節(jié)教學重點是氣體分子運動特點；分子運動速率分布圖像；壓強的產生和影響因素；教教學難點是氣體壓強的微觀解釋和影響因素。學習者分析從知識層面，學生在數(shù)學課上已學習統(tǒng)計規(guī)律內容，知道單個事件的隨機性和大量事件表現(xiàn)出統(tǒng)計規(guī)律。學生了解阿伏伽德羅常數(shù)的重要意義，從宏觀量計算微觀量，教學中可讓學生估算標準狀態(tài)下分子的間距，利用分子間作用力圖像建立分子運動模型。學生初中學習過壓強的定義，也理解動量定理的含義，這為學生從微觀上解釋壓強的產生奠定知識基礎。高二學生仍依賴于形象思維，抽象邏輯思維進一步發(fā)展。教學中利用現(xiàn)代教育技術模擬氣體分子的運動，增強教學的直觀性和可視性，幫助學生建立氣體分子熱運動的物理圖像。學習目標1.學生初步了解什么是“統(tǒng)計規(guī)律”。2.學生理解氣體分子運動的特點：分子沿各個方向運動的幾率相等，分子速率按照一定規(guī)律分布。3.學生能用氣體分子運動論解釋氣體壓強的微觀意義，知道氣體壓強與溫度、分子數(shù)密度的關系。4.學生了解分子運動速率分布圖像的特征——“中間多、兩頭少”，了解溫度變化，分子運動速率變化的特征。教學準備課件、視頻等活動設計教學內容教師活動學生活動評價任務環(huán)節(jié)一：情境引入活動一：創(chuàng)設情景，用道爾頓板給學生做演示實驗設計意圖：通過這樣的情景教學吸引學生的興趣，活躍課堂氣氛，激發(fā)學生學習物理的興趣，引導學生運用所學知識解決生活情景中可能遇到的疑問?；顒佣簬熒偨Y出隨機事件和統(tǒng)計規(guī)律的概念。分兩步：1.先用一小部分小鋼珠放入實驗裝置讓學生看現(xiàn)象；2.再把大量的鋼珠全部倒入伽爾頓板。3.提問：什么事隨機事件與統(tǒng)計規(guī)律？觀察好奇分析實驗結果思考回答對學生觀察能力和回答情況進行評價環(huán)節(jié)二：新課教學活動一：探究氣體分子的運動特點問題1-1：標準狀態(tài)下氣體摩爾體積Vmol=22.4L，氣體分子中心間距是多少？和分子大小相比有何特點？問題1-2：考慮分子間距和分子大小，關于分子間的作用力建立怎樣的物理模型合適？教師活動：播放氣體分子在容器內運動的仿真模擬動畫。問題1-3：氣體分子的運動有哪些特點？你能嘗試進行總結嗎？設計意圖：通過具體數(shù)值計算得到分子間距是分子大小的10倍，學生運用分子間作用力和距離圖像認識到分子間作用力在分子不發(fā)生碰撞時可以忽略不計。運用動畫仿真實驗讓學生直觀看到分子運動特點——向各個方向運動，兩次碰撞間速度不變，建構分子運動的理想物理模型。氣體分子運動的特點：①分子本身的線度比起分子間的距離小得多忽略不計，分子視為質點②除碰撞瞬間外，分子間作用力可忽略不計.分子在兩次碰撞之間作自由的勻速直線運動③分子之間及分子與器壁間的碰撞是完全彈性碰撞④向各個方向運動的氣體分子數(shù)相等(各向同性)活動二：分子運動速率分布圖像的理解氣體分子始終不停地運動，分子的運動方向和速率不同。大量分子的速率分布遵循統(tǒng)計規(guī)律，最先由英國物理學家麥克斯韋得到。請同學們閱讀教材p11表格圖圖像，回答下列問題。問題2-1：不同速率區(qū)間，分子數(shù)相同嗎？分子速率分布有何特征？問題2-2：將0℃和100℃各速率區(qū)間分子數(shù)占總分子數(shù)百分比相加，結果是多少？物理意義是什么？問題2-3：溫度升高，低速分子數(shù)如何變化？高速分子數(shù)如何變化？問題2-4：溫度升高，每個分子的速率都增加嗎？問題2-5：是否運動速度存在超過光速的分子？問題2-6：溫度的物理意義是什么？歸納總結：1）在一定溫度下，氣體分子速率分布遵循統(tǒng)計規(guī)律，速率很小和速率很大的分子占比較小，即“兩頭小、中間大”2）溫度升高，分子熱運動平均速率增大。速率較小的分子占比減小，速率較大的分子數(shù)增多。3）溫度與大量分子的熱運動平均動能相聯(lián)系，是大量分子熱運動的集體表現(xiàn)，具有統(tǒng)計意義。對于單個分子，溫度沒有意義。活動三：探究氣體壓強的產生和影響因素教師活動：動畫演示仿真實驗——氣體的性質。介紹仿真實驗界面和功能。增加氣體分子數(shù)、升高或降低溫度，通過壓力表顯示壓強變化情況。實驗1：用打氣筒向容器中充入一個氣體分子，氣體分子做勻速直線運動，和容器壁碰撞后，速度方向變化，速率大小不變。實驗2：向容器充入大量氣體分子，壓力表示數(shù)增大，在某個值上下略有波動。實驗3：對容器加熱，壓力表示數(shù)增大。問題3-1：為什么分子與器壁碰撞后速率不變？請用碰撞的知識解釋。問題3-2：氣體壓強的產生原理是什么?問題3-3：氣體壓強與哪些因素有關？壓強與這些因素有何關系？1.課件展示：問題1-1：標準狀態(tài)下氣體摩爾體積Vmol=22.4L，氣體分子中心間距是多少？和分子大小相比有何特點？問題1-2：考慮分子間距和分子大小，關于分子間的作用力建立怎樣的物理模型合適？播放氣體分子在容器內運動的仿真模擬動畫。問題1-3：氣體分子的運動有哪些特點？你能嘗試進行總結嗎？講授分析提問：問題2-1：不同速率區(qū)間，分子數(shù)相同嗎？分子速率分布有何特征？問題2-2：將0℃和100℃各速率區(qū)間分子數(shù)占總分子數(shù)百分比相加，結果是多少？物理意義是什么？問題2-3：溫度升高，低速分子數(shù)如何變化？高速分子數(shù)如何變化？問題2-4：溫度升高，每個分子的速率都增加嗎？問題2-5：是否運動速度存在超過光速的分子？問題2-6：溫度的物理意義是什么？播放視頻提問：問題3-1：為什么分子與器壁碰撞后速率不變？請用碰撞的知識解釋。問題3-2：氣體壓強的產生原理是什么?問題3-3：氣體壓強與哪些因素有關？壓強與這些因素有何關系？3.講授分析。1.獨立思考2.計算3.觀看視頻4.分享自己的解題方法或觀點5.聽老師講授1.獨立思考2.計算3.分享自己的解題方法或觀點4.聽老師講授看書獨立思考3.分享自己的觀點4.聽老師講授1.評價學生分析解決問題的能力；2.評價學生的知識概括能力。根據(jù)學生的回答情況進行評價。對回答好的同學給予肯定，回答不好的同學給予鼓勵。根據(jù)學生的回答情況進行評價。對回答好的同學給予肯定，回答不好的同學給予鼓勵。環(huán)節(jié)三：課堂小結對本知識進行小結提問：本節(jié)課你有哪些收獲？學習了哪些物理方法？還有哪些困惑