人教版(新教材)高中物理選擇性必修3教學(xué)設(shè)計(jì)1：1 3 分子運(yùn)動(dòng)速率分布規(guī)律 教案

人教版（新教材）高中物理選擇性必修第三冊PAGEPAGE11.3分子運(yùn)動(dòng)速率分布規(guī)律〖教學(xué)目標(biāo)〗1.初步了解什么是統(tǒng)計(jì)規(guī)律。2.了解氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)：分子沿各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)均等，分子速率按一定規(guī)律分布。3.能用氣體分子動(dòng)理論解釋氣體壓強(qiáng)與所對(duì)應(yīng)的微觀物理量間的聯(lián)系?！冀虒W(xué)重點(diǎn)〗統(tǒng)計(jì)規(guī)律、氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)、分子速率按一定規(guī)律分布、解釋氣體壓強(qiáng)〖教學(xué)過程〗（一）新課導(dǎo)入某期福利彩票大獎(jiǎng)連續(xù)兩期未出，資金池中有幾個(gè)億的資金，某同學(xué)經(jīng)過百度可知，獲得大獎(jiǎng)的概率為1700萬分之一，于是他經(jīng)過計(jì)算判斷下一期一定要出一等獎(jiǎng)了，他的判斷正確嗎?對(duì)此你有什么啟發(fā)?（二）新課學(xué)習(xí)一、氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)1.統(tǒng)計(jì)規(guī)律:(1)在一定條件下，若某事件必然出現(xiàn)，這個(gè)事件叫作必然事件。(2)若某事件不可能出現(xiàn)，這個(gè)事件叫作不可能事件。(3)若在一定條件下某事件可能出現(xiàn)，也可能不出現(xiàn)，這個(gè)事件叫作隨機(jī)事件。(4)大量隨機(jī)事件的整體往往會(huì)表現(xiàn)出一定的規(guī)律性，這種規(guī)律就叫作統(tǒng)計(jì)規(guī)律。2.氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn):(1)氣體分子運(yùn)動(dòng)的自由性：通常認(rèn)為，氣體分子除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，不受力而做勻速直線運(yùn)動(dòng)，氣體充滿它能達(dá)到的整個(gè)空間。(2)單個(gè)分子運(yùn)動(dòng)的無序性：氣體分子之間頻繁地碰撞，每個(gè)分子的速度大小和方向頻繁地改變。分子的熱運(yùn)動(dòng)永不停息，單個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)雜亂無章；在某一時(shí)刻，向著任何一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的分子都有。(3)大量分子運(yùn)動(dòng)的規(guī)律性：在某一時(shí)刻，向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的氣體分子數(shù)目幾乎相等。二、分子運(yùn)動(dòng)速率分布圖像思考：氣體的溫度升高時(shí)，所有氣體分子的速率都增大嗎?〖提示〗：溫度升高時(shí)，氣體分子的平均速率增大，但有可能個(gè)別分子的速率變小，事實(shí)上，對(duì)于某個(gè)氣體分子來說，其速率大小是時(shí)刻在變化的，并且也是無法確定的。1.大量分子整體的速率分布遵從一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律;在一定的溫度下，各種不同速率范圍內(nèi)的分子數(shù)在總分子數(shù)中所占的比率是確定的。2.氣體分子中，速率很大的和速率很小的分子數(shù)占總分子數(shù)的比率是很小的，氣體中大多數(shù)分子的速率都接近某個(gè)數(shù)值，與這個(gè)數(shù)值相差越多，分子數(shù)越少，表現(xiàn)出“中間多、兩頭少”的分布規(guī)律。3.溫度升高時(shí)，分子數(shù)最多的速率區(qū)間移向速率大的一方，速率小的分子數(shù)減少，速率大的分子數(shù)增加，分子的平均速率增大。三、氣體壓強(qiáng)的微觀解釋1.氣體壓強(qiáng)的形成原因從分子動(dòng)理論的觀點(diǎn)來看，氣體對(duì)容器的壓強(qiáng)源于氣體分子的熱運(yùn)動(dòng)，當(dāng)它們飛到器壁時(shí)，就會(huì)跟器壁發(fā)生碰撞(可視為彈性碰撞)，就是這個(gè)撞擊對(duì)器壁產(chǎn)生了作用力，從而產(chǎn)生了壓強(qiáng)。2.分子給器壁的作用力分析由動(dòng)量定理氣體分子受力牛頓第三定律器壁受力情境探究：自行車的輪胎沒氣后會(huì)變癟，用打氣筒向里打氣，打進(jìn)去的氣越多，輪胎會(huì)越“硬”。在炎熱的夏天，打足了氣的汽車輪胎在日光的曝曬下容易脹破。問題1.假設(shè)輪胎的容積和氣體的溫度不發(fā)生變化，對(duì)于打進(jìn)去的氣越多自行車的輪胎會(huì)越“硬”的現(xiàn)象，你怎樣用分子動(dòng)理論的觀點(diǎn)來解釋?〖提示〗：輪胎的容積不發(fā)生變化，隨著氣體不斷地打入，輪胎內(nèi)氣體分子的數(shù)密度不斷增大，溫度不變意味著氣體分子的平均速率沒有發(fā)生變化，故氣體壓強(qiáng)不斷增大，輪胎會(huì)越來越“硬”。2.對(duì)于在炎熱的夏天，打足了氣的汽車輪胎在日光的曝曬下容易脹破的現(xiàn)象，你怎

樣用分子動(dòng)理論的觀點(diǎn)來解釋?〖提示〗：在日光曝曬下，輪胎內(nèi)氣體溫度顯著升高，氣體分子熱運(yùn)動(dòng)加劇，分子的平均速率增大，使氣體壓強(qiáng)增大，超過輪胎的承受能力，輪胎便會(huì)脹破。3.決定氣體壓強(qiáng)大小的因素1.氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因:從分子動(dòng)理論的觀點(diǎn)來看，氣體對(duì)容器的壓強(qiáng)是由于氣體分子跟器壁發(fā)生碰撞而產(chǎn)生的。(1)微觀因素：①氣體分子的平均速率:氣體的溫度高，氣體分子的平均速率就大，氣體分子與器壁碰撞(可視為彈性碰撞)時(shí)給器壁的作用力就大，則氣體的壓強(qiáng)就大。②氣體分子的數(shù)密度(單位體積內(nèi)氣體分子的數(shù)目):氣體分子的數(shù)密度大，在單位

時(shí)間內(nèi)，與單位面積器壁碰撞的分子數(shù)就多，給器壁的平均作用力就大，則氣體的壓強(qiáng)就大。(2)微觀因素：①與溫度有關(guān)：在體積不變的情況下，溫度越高，氣體分子的平均速率越大，則氣體的壓強(qiáng)越大。②與體積有關(guān)：在溫度不變的情況下，體積越小，氣體分子的數(shù)密度越大，則氣體的壓強(qiáng)越大。4.氣體壓強(qiáng)與大氣壓強(qiáng)的區(qū)別與聯(lián)系氣體壓強(qiáng)大氣壓強(qiáng)區(qū)別①因密閉容器內(nèi)的氣體分子的數(shù)密度一般很小，由氣體自身重力產(chǎn)生的壓強(qiáng)極小，可忽略不計(jì)，故氣體壓強(qiáng)由氣體分子碰撞器壁產(chǎn)生②大小由氣體分子的數(shù)密度和溫度決定，與地球的引力無關(guān)③氣體對(duì)上下左右器壁的壓強(qiáng)大小都是相等的①由于空氣受到重力作用緊緊包圍地球而對(duì)浸在它里面的物體產(chǎn)生的壓強(qiáng)．如果沒有地球引力作用，地球表面就沒有大氣，從而也不會(huì)有大氣壓強(qiáng)②地面大氣壓強(qiáng)的值與地球表面積的乘積，近似等于地球大氣層所受的重力值③大氣壓強(qiáng)最終也是通過分子碰撞實(shí)現(xiàn)對(duì)放入其中的物體產(chǎn)生壓強(qiáng)聯(lián)系兩種壓強(qiáng)最終都是通過氣體分子碰撞器壁或碰撞放入其中的物體而產(chǎn)生的〖即學(xué)即用〗1.(多選)在研究熱現(xiàn)象時(shí)，我們采用統(tǒng)計(jì)方法，這是因?yàn)?)A.每個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)速率隨溫度的變化是有規(guī)律的B.個(gè)別分子的運(yùn)動(dòng)不具有規(guī)律性C.在一定溫度下，大量分子的速率分布是確定的D.在一定溫度下，大量分子的速率分布也隨時(shí)間而變化〖解析〗選B、C。大量分子運(yùn)動(dòng)的速率分布是有規(guī)律的，可以用統(tǒng)計(jì)方法，而個(gè)別分子的運(yùn)動(dòng)速率瞬息萬變，沒有規(guī)律，故B、C選項(xiàng)正確。2.關(guān)于氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，下列說法不正確的是()A.由于氣體分子間距離較大，所以氣體很容易被壓縮B.氣體之所以能充滿整個(gè)空間，是因?yàn)闅怏w分子間相互作用的引力和斥力十分微弱，氣體分子可以在空間內(nèi)自由移動(dòng)C.由于氣體分子之間的距離較大，所以氣體分子間根本不存在相互作用D.氣體分子間除相互碰撞外，幾乎無相互作用〖解析〗選C。氣體分子間距離大，相互作用的引力和斥力很微弱，很容易被壓縮，氣體分子能自由運(yùn)動(dòng)，故A、B正確;盡管氣體分子間的距離很大，但并不是氣體分子間沒有相互作用力，故C錯(cuò)，D正確。3.對(duì)于一定質(zhì)量的氣體，下列四個(gè)論述中正確的是()A.當(dāng)分子熱運(yùn)動(dòng)變劇烈時(shí)，壓強(qiáng)必增大B.當(dāng)分子熱運(yùn)動(dòng)變劇烈時(shí)，壓強(qiáng)可以不變C.當(dāng)分子間平均距離變大時(shí)，壓強(qiáng)必變大D.當(dāng)分子間平均距離變大時(shí)，壓強(qiáng)必變小〖解析〗選B。影響氣體壓強(qiáng)的是分子的平均速率和氣體分子的數(shù)密度。分子熱運(yùn)動(dòng)變劇烈，表明氣體溫度升高，分子平均速率增大，但不知?dú)怏w分子的數(shù)密度怎么變化，故壓強(qiáng)的變化趨勢不明確，A錯(cuò)誤，B正確;分子間平均距離變大，表明氣體分子的數(shù)密度變小，但因不知此時(shí)分子的平均速率怎么變，故氣體的壓強(qiáng)變化趨勢不明確，C、D錯(cuò)誤。4.(多選)一定質(zhì)量氣體，在體積不變的情況下，溫度升高，壓強(qiáng)增大的原因是()A.溫度升高后，氣體分子的平均速率變大B.溫度升高后，每一個(gè)氣體分子的速率變大C.溫度升高后，分子撞擊器壁的平均作用力增大