人教版高中物理選擇性必修三 1.3分子運(yùn)動(dòng)速率分布規(guī)律-教案

1、分子運(yùn)動(dòng)速率分布規(guī)律【教學(xué)目標(biāo)】一、知識(shí)與技能1知道氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)。2能用氣體分子動(dòng)理論解釋氣體壓強(qiáng)的微觀意義。二、過程與方法通過讓學(xué)生用氣體分子動(dòng)理論解釋有關(guān)的宏觀物理現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生的微觀想象能力和邏輯思維。三、情感、態(tài)度與價(jià)值觀通過對(duì)宏觀物理現(xiàn)象與微觀粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的分析，對(duì)學(xué)生滲透“透過現(xiàn)象看本質(zhì)”的哲學(xué)思維方法。【教學(xué)重點(diǎn)】氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)和氣體壓強(qiáng)的微觀意義。【教學(xué)難點(diǎn)】氣體壓強(qiáng)的微觀意義。【教學(xué)過程】一、復(fù)習(xí)提問、新課導(dǎo)入教師：（復(fù)習(xí)提問）分子動(dòng)理論的基本內(nèi)容是什么？待學(xué)生回答后，指出課題：氣體分子的運(yùn)動(dòng)是怎樣的？氣體所遵循的宏觀規(guī)律和氣體的微觀結(jié)構(gòu)有何關(guān)系？本節(jié)我們就研究氣體

2、分子微觀模型，研究分子運(yùn)動(dòng)速率分布的規(guī)律。實(shí)驗(yàn)演示：伽爾頓板實(shí)驗(yàn)教師：通過對(duì)分子動(dòng)理論的學(xué)習(xí)，我們知道，由于物體是由數(shù)量極多的分子組成的，這些分子單獨(dú)來看，運(yùn)動(dòng)是不規(guī)則的，帶有偶然性的，但從總體上看，大量分子的運(yùn)動(dòng)遵守一定的規(guī)律，這種規(guī)律叫做統(tǒng)計(jì)規(guī)律。教師：實(shí)驗(yàn)表明：個(gè)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(huì)，卻遵從一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。教師：請(qǐng)大家列舉生活中你所觀察到的符合統(tǒng)計(jì)規(guī)律的現(xiàn)象。學(xué)生：討論，列舉實(shí)例。如考試時(shí)，得高分的人數(shù)和低分的人數(shù)占總?cè)藬?shù)的比例相對(duì)較少，接近平均分的人數(shù)相對(duì)較多。全班同學(xué)的身高分布，也有類似的規(guī)律。二、新課教學(xué)（一）氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)先設(shè)問：氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)

3、有哪些？師生總結(jié)：氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)是：1氣體間的距離較大，分子間相互作用力十分微弱，可認(rèn)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(yùn)動(dòng)，所以一定質(zhì)量的氣體的分子可以充滿整個(gè)容器空間。2氣體分子的運(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，從總體上看氣體分子沿各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)均等，因此對(duì)大量分子而言，在任一時(shí)刻向容器各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的分子數(shù)是均等的。（二）分子運(yùn)動(dòng)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(guī)則運(yùn)動(dòng)，速率有大有小，但分子的速率卻按一定的規(guī)律分布。1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(gè)分布狀態(tài)與溫度有關(guān)，

4、溫度升高時(shí)，平均速率會(huì)增大。2理想氣體的熱力學(xué)溫度T與分子的平均動(dòng)能Ek成正比，即T=aEk，式中a是比例常數(shù)。此式說明，溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志（微觀意義）。例題1：對(duì)于氣體分子的運(yùn)動(dòng)，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(shí)刻，每個(gè)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(shù)目相對(duì)較少C一定溫度下某理想氣體的分子做雜亂無章的運(yùn)動(dòng)可能會(huì)出現(xiàn)某一時(shí)刻所有分子都朝同一方向運(yùn)動(dòng)的情況D一定溫度下某理想氣體，當(dāng)溫度升高時(shí)，其中某10個(gè)分子的平均動(dòng)能可能減少教師：知道了氣體分子運(yùn)動(dòng)的這些特點(diǎn)和規(guī)律，我們就可以來解釋氣體

5、壓強(qiáng)的產(chǎn)生和氣體實(shí)驗(yàn)定律了。（三）氣體壓強(qiáng)的微觀解釋教師：從微觀的角度看，氣體的壓強(qiáng)是大量氣體分子頻繁撞擊器壁而產(chǎn)生的。類比：雨滴打在傘面上使傘面受到?jīng)_擊力，雨滴動(dòng)能越大，雨滴越密集，產(chǎn)生的壓力就越大。實(shí)驗(yàn)演示：滾珠撞擊電子秤實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論：從微觀角度來看，氣體壓強(qiáng)的大小與兩個(gè)因素有關(guān)，一是氣體分子的平均動(dòng)能，二是分子的密集程度。前者決定溫度，后者決定體積。所以：氣體壓強(qiáng)與溫度和體積有關(guān)。問題：氣體壓強(qiáng)大小反映了氣體分子運(yùn)動(dòng)的哪些特征呢？從氣體對(duì)容器器壁壓強(qiáng)產(chǎn)生的機(jī)制來分析，顯示出如圖所示的圖形：如圖所示是一個(gè)一端用活塞（此時(shí)表示活塞部分的線條閃爍35次）封閉的氣缸，活塞用一彈簧與一固定物相連，

6、活塞與氣缸壁摩擦不計(jì)，當(dāng)氣缸內(nèi)為真空時(shí)，彈簧長為原長。如果在氣缸內(nèi)密封了一定質(zhì)量的理想氣體。由于在任一時(shí)刻氣體分子向各方向上運(yùn)動(dòng)的分子數(shù)相等，為簡化問題，我們僅討論向活塞方向運(yùn)動(dòng)的分子。進(jìn)一步分析：若每個(gè)分子的質(zhì)量為m，平均速率為v，分子與活塞的碰撞是完全彈性碰撞，則在這一分子與活塞碰撞中，該分子的動(dòng)量變化為2mv，即受的沖量為2mv，根據(jù)牛頓第三定律，該分子對(duì)活塞的沖量也是2mv，那么在一段時(shí)間內(nèi)大量分子與活塞碰撞多少次，活塞受到的總沖量就是2mv的多少倍。單位時(shí)間內(nèi)受到的總沖量就是壓力，而單位面積上受到的壓力就是壓強(qiáng)。由此可推出：氣體壓強(qiáng)一方面與每次碰撞的平均沖量2mv有關(guān)，另一方面與單位

7、時(shí)間內(nèi)單位面積受到的碰撞次數(shù)有關(guān)。對(duì)確定的一定質(zhì)量的理想氣體而言，每次碰撞的平均沖量，2mv由平均速率v有關(guān)，v越大則平均沖量就越大，而單位時(shí)間內(nèi)單位面積上碰撞的次數(shù)既與分子密度n有關(guān)，又與分子的平均速率有關(guān)，分子密度n越大，v也越大，則碰撞次數(shù)就越多，因此從氣體分子動(dòng)理論的觀點(diǎn)看，氣體壓強(qiáng)的大小由分子的平均速率v和分子密度n共同決定，n越大，v也越大，則壓強(qiáng)就越大。例題2：對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體，下列四個(gè)敘述中正確的是（ B ）A當(dāng)分子熱運(yùn)動(dòng)變劇烈時(shí)，壓強(qiáng)必變大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)分子間的平均距離變大時(shí)，壓強(qiáng)必變小D當(dāng)分子間的平均距離變大時(shí)，壓強(qiáng)必變大【練習(xí)鞏固】1有關(guān)氣

8、體的壓強(qiáng)，下列說法正確的是（ ）A氣體分子的平均速率增大，則氣體的壓強(qiáng)一定增大B氣體分子的密集程度增大，則氣體的壓強(qiáng)一定增大C氣體分子的平均動(dòng)能增大，則氣體的壓強(qiáng)一定增大D氣體分子的平均動(dòng)能增大，氣體的壓強(qiáng)有可能減小2下列哪些量是由大量分子熱運(yùn)動(dòng)的整體表現(xiàn)所決定的（ ）A壓強(qiáng) B溫度 C分子密度 D分子的平均速率3分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)是（ ）A分子除相互碰撞或跟容器碰撞外，可在空間里自由移動(dòng)B分子的頻繁碰撞致使它做雜亂無章的熱運(yùn)動(dòng)C分子沿各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)均等D分子的速率分布毫無規(guī)律4下面關(guān)于溫度的敘述正確的是（ ）A溫度是表示物體冷熱程度的物理量B兩個(gè)系統(tǒng)處于熱平衡時(shí)，它們具有一個(gè)共同的性質(zhì)溫度相同C溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志D溫度的高低決定了分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度5下面關(guān)于氣體壓強(qiáng)的說法正確的是（ ）A氣體對(duì)器壁產(chǎn)生的壓強(qiáng)是由于大