1.3 分子運(yùn)動(dòng)速率分布規(guī)律

“教學(xué)評(píng)”一體化教學(xué)設(shè)計(jì)課時(shí)設(shè)計(jì)課題1.3分子運(yùn)動(dòng)速率分布規(guī)律課型新授課eq\o\ac(□,√)復(fù)習(xí)課□試卷講評(píng)課□其他課□授課班級(jí)高二年級(jí)（）班授課時(shí)間2023年月日教學(xué)內(nèi)容分析《分子運(yùn)動(dòng)速率分布規(guī)律》是選擇性必修第3冊(cè)第一章第三節(jié)的內(nèi)容。課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)本節(jié)要求為：了解分子運(yùn)動(dòng)速率分布的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，知道分子運(yùn)動(dòng)速率分布圖像的物理意義。能用分子動(dòng)理論和統(tǒng)計(jì)觀點(diǎn)解釋氣體壓強(qiáng)?！镀胀ǜ咧形锢碚n程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)解讀》對(duì)課程標(biāo)準(zhǔn)的解讀為：要求學(xué)生了解分子運(yùn)動(dòng)速率的統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律。例如通過(guò)了解某種氣體分子在一定的溫度下速率分布的情況，體會(huì)盡管每個(gè)分子的速率有大有小，但從大量分子的整體來(lái)說(shuō)，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(huì)表現(xiàn)出一定的規(guī)律性，這種規(guī)律性稱(chēng)為統(tǒng)計(jì)規(guī)律。學(xué)生要知道分子運(yùn)動(dòng)速率分布圖像的物理意義。學(xué)生應(yīng)該知道“溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志”。要知道氣體分子的速率分布規(guī)律與溫度有關(guān)，能解釋為什么分子的平均動(dòng)能隨溫度的變化而變化。要求學(xué)生能從微觀角度用分子動(dòng)理論解釋氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因，也能從宏觀角度應(yīng)用力學(xué)知識(shí)和統(tǒng)計(jì)的觀點(diǎn)分析氣體壓強(qiáng)的大小。這里不要求學(xué)生推導(dǎo)氣體壓強(qiáng)的表達(dá)式。本節(jié)教學(xué)重點(diǎn)是氣體分子運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)；分子運(yùn)動(dòng)速率分布圖像；壓強(qiáng)的產(chǎn)生和影響因素；教教學(xué)難點(diǎn)是氣體壓強(qiáng)的微觀解釋和影響因素。學(xué)習(xí)者分析從知識(shí)層面，學(xué)生在數(shù)學(xué)課上已學(xué)習(xí)統(tǒng)計(jì)規(guī)律內(nèi)容，知道單個(gè)事件的隨機(jī)性和大量事件表現(xiàn)出統(tǒng)計(jì)規(guī)律。學(xué)生了解阿伏伽德羅常數(shù)的重要意義，從宏觀量計(jì)算微觀量，教學(xué)中可讓學(xué)生估算標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下分子的間距，利用分子間作用力圖像建立分子運(yùn)動(dòng)模型。學(xué)生初中學(xué)習(xí)過(guò)壓強(qiáng)的定義，也理解動(dòng)量定理的含義，這為學(xué)生從微觀上解釋壓強(qiáng)的產(chǎn)生奠定知識(shí)基礎(chǔ)。高二學(xué)生仍依賴(lài)于形象思維，抽象邏輯思維進(jìn)一步發(fā)展。教學(xué)中利用現(xiàn)代教育技術(shù)模擬氣體分子的運(yùn)動(dòng)，增強(qiáng)教學(xué)的直觀性和可視性，幫助學(xué)生建立氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的物理圖像。學(xué)習(xí)目標(biāo)1.學(xué)生初步了解什么是“統(tǒng)計(jì)規(guī)律”。2.學(xué)生理解氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)：分子沿各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的幾率相等，分子速率按照一定規(guī)律分布。3.學(xué)生能用氣體分子運(yùn)動(dòng)論解釋氣體壓強(qiáng)的微觀意義，知道氣體壓強(qiáng)與溫度、分子數(shù)密度的關(guān)系。4.學(xué)生了解分子運(yùn)動(dòng)速率分布圖像的特征——“中間多、兩頭少”，了解溫度變化，分子運(yùn)動(dòng)速率變化的特征。教學(xué)準(zhǔn)備課件、視頻等活動(dòng)設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)評(píng)價(jià)任務(wù)環(huán)節(jié)一：情境引入活動(dòng)一：創(chuàng)設(shè)情景，用道爾頓板給學(xué)生做演示實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)這樣的情景教學(xué)吸引學(xué)生的興趣，活躍課堂氣氛，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決生活情景中可能遇到的疑問(wèn)?；顒?dòng)二：師生總結(jié)出隨機(jī)事件和統(tǒng)計(jì)規(guī)律的概念。分兩步：1.先用一小部分小鋼珠放入實(shí)驗(yàn)裝置讓學(xué)生看現(xiàn)象；2.再把大量的鋼珠全部倒入伽爾頓板。3.提問(wèn)：什么事隨機(jī)事件與統(tǒng)計(jì)規(guī)律？觀察好奇分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果思考回答對(duì)學(xué)生觀察能力和回答情況進(jìn)行評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)二：新課教學(xué)活動(dòng)一：探究氣體分子的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)問(wèn)題1-1：標(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)？問(wèn)題1-2：考慮分子間距和分子大小，關(guān)于分子間的作用力建立怎樣的物理模型合適？教師活動(dòng)：播放氣體分子在容器內(nèi)運(yùn)動(dòng)的仿真模擬動(dòng)畫(huà)。問(wèn)題1-3：氣體分子的運(yùn)動(dòng)有哪些特點(diǎn)？你能?chē)L試進(jìn)行總結(jié)嗎？設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)具體數(shù)值計(jì)算得到分子間距是分子大小的10倍，學(xué)生運(yùn)用分子間作用力和距離圖像認(rèn)識(shí)到分子間作用力在分子不發(fā)生碰撞時(shí)可以忽略不計(jì)。運(yùn)用動(dòng)畫(huà)仿真實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生直觀看到分子運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)——向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，兩次碰撞間速度不變，建構(gòu)分子運(yùn)動(dòng)的理想物理模型。氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)：①分子本身的線(xiàn)度比起分子間的距離小得多忽略不計(jì)，分子視為質(zhì)點(diǎn)②除碰撞瞬間外，分子間作用力可忽略不計(jì).分子在兩次碰撞之間作自由的勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)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(gè)方向運(yùn)動(dòng)的氣體分子數(shù)相等(各向同性)活動(dòng)二：分子運(yùn)動(dòng)速率分布圖像的理解氣體分子始終不停地運(yùn)動(dòng)，分子的運(yùn)動(dòng)方向和速率不同。大量分子的速率分布遵循統(tǒng)計(jì)規(guī)律，最先由英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋得到。請(qǐng)同學(xué)們閱讀教材p11表格圖圖像，回答下列問(wèn)題。問(wèn)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(wèn)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(jié)果是多少？物理意義是什么？問(wèn)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(wèn)題2-4：溫度升高，每個(gè)分子的速率都增加嗎？問(wèn)題2-5：是否運(yùn)動(dòng)速度存在超過(guò)光速的分子？問(wèn)題2-6：溫度的物理意義是什么？歸納總結(jié)：1）在一定溫度下，氣體分子速率分布遵循統(tǒng)計(jì)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能相聯(lián)系，是大量分子熱運(yùn)動(dòng)的集體表現(xiàn)，具有統(tǒng)計(jì)意義。對(duì)于單個(gè)分子，溫度沒(méi)有意義。活動(dòng)三：探究氣體壓強(qiáng)的產(chǎn)生和影響因素教師活動(dòng)：動(dòng)畫(huà)演示仿真實(shí)驗(yàn)——?dú)怏w的性質(zhì)。介紹仿真實(shí)驗(yàn)界面和功能。增加氣體分子數(shù)、升高或降低溫度，通過(guò)壓力表顯示壓強(qiáng)變化情況。實(shí)驗(yàn)1：用打氣筒向容器中充入一個(gè)氣體分子，氣體分子做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，和容器壁碰撞后，速度方向變化，速率大小不變。實(shí)驗(yàn)2：向容器充入大量氣體分子，壓力表示數(shù)增大，在某個(gè)值上下略有波動(dòng)。實(shí)驗(yàn)3：對(duì)容器加熱，壓力表示數(shù)增大。問(wèn)題3-1：為什么分子與器壁碰撞后速率不變？請(qǐng)用碰撞的知識(shí)解釋。問(wèn)題3-2：氣體壓強(qiáng)的產(chǎn)生原理是什么?問(wèn)題3-3：氣體壓強(qiáng)與哪些因素有關(guān)？壓強(qiáng)與這些因素有何關(guān)系？1.課件展示：?jiǎn)栴}1-1：標(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)？問(wèn)題1-2：考慮分子間距和分子大小，關(guān)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(nèi)運(yùn)動(dòng)的仿真模擬動(dòng)畫(huà)。問(wèn)題1-3：氣體分子的運(yùn)動(dòng)有哪些特點(diǎn)？你能?chē)L試進(jìn)行總結(jié)嗎？講授分析提問(wèn)：?jiǎn)栴}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(wèn)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(jié)果是多少？物理意義是什么？問(wèn)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(wèn)題2-4：溫度升高，每個(gè)分子的速率都增加嗎？問(wèn)題2-5：是否運(yùn)動(dòng)速度存在超過(guò)光速的分子？問(wèn)題2-6：溫度的物理意義是什么？播放視頻提問(wèn)：?jiǎn)栴}3-1：為什么分子與器壁碰撞后速率不變？請(qǐng)用碰撞的知識(shí)解釋。問(wèn)題3-2：氣體壓強(qiáng)的產(chǎn)生原理是什么?問(wèn)題3-3：氣體壓強(qiáng)與哪些因素有關(guān)？壓強(qiáng)與這些因素有何關(guān)系？3.講授分析。1.獨(dú)立思考2.計(jì)算3.觀看視頻4.分享自己的解題方法或觀點(diǎn)5.聽(tīng)老師講授1.獨(dú)立思考2.計(jì)算3.分享自己的解題方法或觀點(diǎn)4.聽(tīng)老師講授看書(shū)獨(dú)立思考3.分享自己的觀點(diǎn)4.聽(tīng)老師講授1.評(píng)價(jià)學(xué)生分析解決問(wèn)題的能力；2.評(píng)價(jià)學(xué)生的知識(shí)概括能力。根據(jù)學(xué)生的回答情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。對(duì)回答好的同學(xué)給予肯定，回答不好的同學(xué)給予鼓勵(lì)。根據(jù)學(xué)生的回答情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。對(duì)回答好的同學(xué)給予肯定，回答不好的同學(xué)給予鼓勵(lì)。環(huán)節(jié)三：課堂小結(jié)對(duì)本知識(shí)進(jìn)行小結(jié)提問(wèn)：本節(jié)課你有哪些收獲？學(xué)習(xí)了哪些物理方法？還有哪些困惑