資源簡介

1.3分子運動速率分布規律 教案
【教材分析】
（一）教材分析
本課的內容比較抽象，需要通過宏觀的物體來比擬。通過對比知道氣體分子間的距離較大，以及氣體分子間碰撞頻繁。通過氣體分子速率按統計規律分布的教學，使學生認識研究氣體的物理方法。通過用氣體分子動理論對氣體壓強解釋，培養學生分析問題的能力和推理能力。
【學情分析】
（一）學情分析
從知識層面，學生在數學課上已學習統計規律內容，知道單個事件的隨機性和大量事件表現出統計規律。學生了解阿伏伽德羅常數的重要意義，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，理解動量定律的含義，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展。教學中利用現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。
【教學目標】
（一）教學目標
物理觀念∶理解分子的統計規律、速率分布、氣體壓強。
科學思維∶通過比較不同溫度下的分子速率分布圖，以及氣體壓強的微觀解釋，體會它們的本質是分子熱運動的相互作用的結果。
科學探究：模擬氣體壓強產生的機理實驗，通過類比發現氣體壓強的作用的本質。
科學態度與責任∶使學生體驗氣體宏觀性質、規律是由氣體分子運動和相互作用的微觀本質決定的，培養學生熱愛科學的志趣。
【教學重難點】
（一）教學重難點
【教學重點】
氣體分子運動的特點和氣體壓強的微觀意義。
【教學難點】
氣體壓強的微觀意義
【新課導入】
（一）新課導入
教師：（復習提問）分子動理論的基本內容是什么？
待學生回答后，指出課題：氣體分子的運動是怎樣的？氣體所遵循的宏觀規律和氣體的微觀結構有何關系？本節我們就研究氣體分子微觀模型，研究分子運動速率分布的規律。
實驗演示：伽爾頓板實驗
教師：通過對分子動理論的學習，我們知道，由于物體是由數量極多的分子組成的，這些分子單獨來看，運動是不規則的，帶有偶然性的，但從總體上看，大量分子的運動遵守一定的規律，這種規律叫做統計規律。
教師：實驗表明：個別事物的出現具有偶然的因素，但大量事物出現的機會，卻遵從一定的統計規律。
教師：請大家列舉生活中你所觀察到的符合統計規律的現象。
學生：討論，列舉實例。如考試時，得高分的人數和低分的人數占總人數的比例相對較少，均分的人數相對較多。全班同學的身高分布，也有類似的規律。
【新課講解】
（一）氣體分子運動的特點
氣體分子運動的特點
先設問：氣體分子運動的特點有哪些？
師生總結：氣體分子運動的特點是：
1．氣體間的距離較大，分子間相互作用力十分微弱，可認為氣體分子除相互碰撞及與器壁碰撞外不受力作用而做勻速直線運動，所以一定質量的氣體的分子可以充滿整個容器空間。
2．氣體分子的運動雜亂無章，在某一時刻向著任何一個方向運動的分子都有，從總體上看氣體分子沿各個方向運動的機會均等，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是均等的。
（一）分子運動速率分布圖像
分子運動速率分布圖像
教師展示分子速率分布圖。
教師：盡管大量分子做無規則運動，速率有大有小，但分子的速率卻按一定的規律分布。
1．大量氣體分子的速率是按一定規律分布，呈“中間多，兩頭少”的分布規律，且這個分布狀態與溫度有關，溫度升高時，平均速率會增大。
2．理想氣體的熱力學溫度T與分子的平均動能成正比，即T=a，式中a是比例常數。此式說明，溫度是分子平均動能的標志（微觀意義）。
例題1：對于氣體分子的運動，下列說法正確的是（ BD ）
A．一定溫度下某理想氣體的分子的碰撞雖然十分頻繁但同一時刻，每個分子的速率都相等
B．一定溫度下某理想氣體的分子速率一般不等，但速率很大和速率很小的分子數目相對較少
C．一定溫度下某理想氣體的分子做雜亂無章的運動可能會出現某一時刻所有分子都朝同一方向運動的情況
D．一定溫度下某理想氣體，當溫度升高時，其中某10個分子的平均動能可能減少
教師：知道了氣體分子運動的這些特點和規律，我們就可以來解釋氣體壓強的產生和氣體實驗定律了。
（一）氣體壓強的微觀解釋
任務三：氣體壓強的微觀解釋。
活動1：探討一個與器壁發生正碰的氣體分子撞擊器壁產生的作用力。
選擇正在與器壁發生碰撞的某個氣體分子為研究對象。由于是彈性碰撞，則氣體分子受到的沖量為FΔt=-mv-mv=-2mv，所以氣體分子受到的作用力為，根據牛頓第三定律，器壁受到的作用力為。
活動2：演示模擬氣體壓強產生機理的實驗。
(1)把一顆豆粒拿到臺秤上方約20cm的位置，放手后使豆粒落到臺秤上，觀察臺秤指針的擺動情況。
(2)再從相同的高度(約20cm)把一小玻璃瓶豆粒均勻、連續地倒在臺秤上，觀察臺秤指針的擺動情況。
(3)將實驗(2)中相同一小玻璃瓶的豆粒從更高的位置(比如約40cm的位置)均勻、連續地倒在臺秤上，觀察臺秤指針的擺動情況。
(4)將實驗(2)中的小玻璃瓶換成大一些的玻璃瓶(比如容積為2倍)，從相同高度(約20cm)把一大玻璃瓶的豆粒均勻、連續地倒在臺秤上，觀察臺秤指針的擺動情況。
學生觀察實驗，記錄實驗現象。
(1)單顆豆粒給秤盤的壓力很小，作用時間很短，豆粒對秤盤的撞擊是間斷的。
(2)大量豆粒對秤盤的頻繁碰撞，對秤盤產生了一個持續的相對均勻的壓力。
(3)高度增大，豆粒落到秤盤上時的動能增大，秤盤受到的壓力增大，壓強增大。
(4)高度不變，豆粒落到秤盤上時的動能不變，豆粒的密度增大，秤盤受到的壓力增大，壓強增大。
學生分組討論，合作小結。
(1)單個豆粒的撞擊是間斷的、不均勻的，大量豆粒總的作用表現為連續的、均勻的。豆粒的動能越大，壓強越大；動能不變時，豆粒撞擊的密度越大，壓強越大。
(2)從微觀角度看，氣體分子的數量是巨大的，單位時間內、單位面積上氣體分子對器壁產生連續的、均勻的作用力。器壁單位面積上受到的壓力就是氣體壓強，即氣體壓強是由大量分子對器壁的頻繁碰撞所產生的。容器內氣體分子的平均速率越大，單位時間內、單位面積上氣體分子對器壁產生的作用力越大；容器內氣體分子的數密度越大，單位時間內與單位面積器壁碰撞的分子數越多，平均作用力越大。
(3)單個豆粒的運動服從動力學規律，但涉及大量豆粒運動的集體行為就不是純粹的動力學問題了，要用統計規律處理。類比可知，單個分子的運動服從動力學規律，但涉及大量分子的集體行為要用到統計規律來處理。
【板書】
（一）板書
§ 分子熱運動速率分布規律
一、氣體分子運動特點
1.分子間距是分子大小的10倍，分子間作用力忽略不計
2.分子視為質點，分子間的碰撞視為彈性碰撞
3.向各個方向運動的氣體分子數相等(各向同性)
二、分子速率分布
1.“兩頭小、中間大”
2.溫度升高，熱運動平均速率增大
3.溫度是大量分子熱運動劇烈程度的標志
三、氣體壓強的微觀解釋
1.壓強的產生
2.p=
【課后反思】
（一）課后反思
本課內容屬于實驗分析類的，做好本節的實驗是上好這節課的關鍵。對于氣體分子是看不見摸不著的，通過運用動態圖的形式形象的展示了氣體分子運動的特點。模擬氣體壓強產生的機理，由于課堂上做這個實驗，不好操作，所以用視頻來代替。總之本節教案是好的。

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