高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册第一章 分子动理论3 分子运动速率分布规律教案设计

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册第一章 分子动理论3 分子运动速率分布规律教案设计，共8页。教案主要包含了统计规律，气体压强的微观意义，分子运动速率分布，气体压强的微观解释等内容，欢迎下载使用。


课题
第3节分子运动速率分布规律
单元
1
学科
物理
年级
选修3
学习
目标
物理观念：知道气体分子运动的特点。
科学思维：能用气体分子动理论解释气体压强的微观意义。
科学探究：通过让学生用气体分子动理论解释有关的宏观物理现象，培养学生的微观想象能力和逻辑思维。
科学态度与责任：通过对宏观物理现象与微观粒子运动规律的分析，对学生渗透“透过现象看本质”的哲学思维方法。
重点
气体分子运动的特点和气体压强的微观意义
难点
气体压强的微观意义
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
导入新课
掷币实验
实验：每个人都把4枚硬币握在手中,在桌面上随意投掷10次,记录每次投掷是正面朝上的硬币数,统计共10次投掷中有0,1,2,3,4枚硬币正面朝上的次数各是多少,将结果填在以下表格中
利用硬币完成实验。并统计个人和小组结果，课代表统计全班同学的结果。
吸引学生注意力，让学生参与课题，活跃课堂气氛。
讲授新课
一、统计规律
1、在一定条件下，若某事件必然出现，这个事件叫做必然事件。
2、若某件事不可能出现，这个事件叫做不可能事件。
3、若在一定条件下某事件可能出现，也可能不出现，这个事件叫做随机事件。
个别随机事件的出现具有偶然性，大量随机事件的整体会表现出一定的规律性这种规律就是统计规律。
微观：单个分子的运动是无规则的。
宏观：四枚硬币,每投掷一次,正面朝上的硬币数是不一定的。
微观：大量气体分子的运动存在一定的规律。
宏观：若投掷很多次后,正面朝上的硬币数是存在某种规律性。
二.气体分子运动的特点
思考1：为什么气体的体积等于容器的容积?
思考2：在任一时刻,向各个方向运动的气体分子数有什么特点?
（1）气体间的距离较大，分子间相互作用力十分微弱，可认为气体分子除相互碰撞及与器壁碰撞外不受力作用而做匀速直线运动，所以一定质量的气体的分子可以充满整个容器空间。
（2）气体分子的运动杂乱无章，在某一时刻向着任何一个方向运动的分子都有，从总体上看气体分子沿各个方向运动的机会均等，因此对大量分子而言，在任一时刻向容器各个方向运动的分子数是均等的。
三.分子运动速率分布图像
尽管大量分子做无规则运动，速率有大有小，但分子的速率却按一定的规律分布。
思考3：根据分子运动速度速率分布图像总结气体分子运动的特点。
（1）氧气分子的速率分布特点： “中间多、两头少”。
（2）温度升高时，速率大的分子数增加， 速率小的分子数减少。
（3）通过定量的分析可以得出：理想气体的热力学温度与分子的平均动能成正比，即：T=aEk，a为比例系数。
这表明温度是分子平均动能的标志。
课堂练习：
1、对于气体分子的运动，下列说法正确的是( )
A、一定温度下某理想气体的分子的碰撞虽然十分频繁但同一时刻，每个分子的速率都相等
B、一定温度下某理想气体的分子速率一般不等，但速率很大和速率很小的分子数目相对较少
C、一定温度下某理想气体的分子做杂乱无章的运动可能会出现某一时刻所有分子都朝同一方向运动的情况
D、一定温度下某理想气体，当温度升高时，其中某10个分子的平均动能可能减少
解析：分子的速率分布特点： “中间多、两头少”；温度升高时，速率大的分子数增加， 速率小的分子数减少。
答案：BD
四、气体压强的微观意义
知道了气体分子运动的这些特点和规律，我们就可以来解释气体压强的产生和气体实验定律了。
1、气体压强的产生原因（微观解释）：
气体的压强来自大量分子频繁地碰撞器壁，对器壁产生持续、均匀的压力，从而产生压强。
（观看演示视频）
2、气体压强的微观意义：大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力（动画演示）
3、总结：影响气体压强的两个因素:
微观角度上：（1）分子的平均动能；（2）分子密集程度。
宏观角度上：（1）温度；（2）体积。
气体的压强与温度、体积都有关系。
4、气体压强与大气压强的区别与联系
气体压强：
①因密闭容器内的气体分子的密集程度一般很小，由气体自身重力产生的压强极小，可忽略不计，故气体压强由气体分子碰撞器壁产生。
②大小由气体分子的密集程度和温度决定，与地球的引力无关。
③气体对上下左右器壁的压强大小都是相等的。
大气压强：
①由于空气受到重力作用紧紧包围地球而对浸在它里面的物体产生的压强.如果没有地球引力作用，地球表面就没有大气，从而也不会有大气压强。
②地面大气压强的值与地球表面积的乘积，近似等于地球大气层所受的重力值。
③大气压强最终还是通过分子碰撞实现对放入其中的物体产生压强。
联系：两种压强最终都是通过气体分子碰撞器壁或碰撞放入其中的物体而产生的。
课堂练习：2、对于一定质量的理想气体，下列四个叙述中正确的是( )
A．当分子热运动变剧烈时，压强必变大
B．当分子热运动变剧烈时，压强可以不变
C．当分子间的平均距离变大时，压强必变小
D．当分子间的平均距离变大时，压强必变大
解析：影响气体压强的两个因素:
微观角度上：（1）分子的平均动能；（2）分子密集程度。
宏观角度上：（1）温度；（2）体积。
答案：B
拓展提高
1、下列说法正确的是( )
A.气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力
B.气体对器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用在器壁上的平均作用力
C.气体分子热运动的平均速率减小,气体的压强一定减小
D.单位体积的气体分子数增加,气体的压强一定增大
解析：气体压强为气体分子对器壁单位面积的撞击力,故A正确,B错误;
气体压强的大小与气体分子的平均速率和气体分子密集程度有关,故C、D错误。
答案：A
2、(多选)对于气体分子的运动,下列说法正确的是( )
A.一定温度下气体的分子的碰撞虽然十分频繁,但同一时刻,每个分子的速率都相等
B.一定温度下气体的分子速率一般不相等,但速率很大和速率很小的分子数目相对较少
C.一定温度下气体的分子做杂乱无章的运动,可能会出现某一时刻所有分子都朝同一方向运动的情况
D.当温度升高时,气体中某10个分子的平均速率可能减小
解析：大量分子的运动遵从统计规律,速率大和速率小的分子数目相对较少,向各个方向运动的分子数目相等。
温度升高时,大量分子平均速率增大,但个别或少量(如10个)分子的平均速率有可能减小。
答案：BD
3、(多选)如图所示是氧气分子在不同温度下的速率分布规律图,横坐标表示分子速率v,纵坐标表示速率v对应的分子数百分率,图线1、2对应的温度分别为t1、t2,由图可知( )
A.温度t1低于温度t2
B.图线中的峰值对应的横坐标数值为氧气分子平均速率
C.温度升高,每一个氧气分子的速率都增大
D.温度升高,氧气分子中速率小于400 m/s的分子所占的比例减小
解析：(1)在一定温度下,所有气体分子的速率都呈“中间多、两头少”的分布。
(2)并不是所有分子的速率都随温度升高而增大。
答案：AD
4、关于气体分子的运动情况,下列说法中正确的是( )
A.某一时刻具有任意速率的分子数目是相等的
B.某一时刻一个分子速度的大小和方向是偶然的。
C.某一温度下,大多数气体分子的速率不会发生变化。
D.分子的速率分布毫无规律。
解析具有某一速率的分子数目并不是相等的,呈“中间多、两头少”的统计规律分布。
由于分子之间频繁地碰撞,分子随时都会改变自己的运动状况,因此在某一时刻,一个分子速度的大小和方向完全是偶然的。
某一温度下,每个分子的速率仍然是随时可能变化的,故C项错误。
答案：B
理解什么是必然事件、不可能事件、偶然事件。体会什么叫统计规律。
采用类比的方法，将宏观事件和微观事件类比，更好的理解微观现象。
阅读教材，讨论问题并回答。
总结气体分子运动的特点。
完成课堂练习。
观看视频。
观看动画。
类比气体压强和大气压强。
完成课堂练习。
完成本节课拓展提高。
对理解气体分子的统计规律加强知识储备，便于学生下一步学习气体分子的运动特点。
让学生学会运动类比方法来学习新的物理知识。
提高学生的自主学习能力。
给学生总结分子运动特点，帮助学生更好的理解和记忆。
强化关于气体分子运动特点的理解和记忆。
通过观看视频，让学生更直观的理解大量气体分子频繁的撞击容器壁，会对器比产生持续均匀的压力。
通过压强的定义式，理解产生压强的原因。
深化理解影响气体压强的因素。
加强对新知识的练习。提高学生对新知识的理解程度。
课堂小结
一、气体分子运动的特点
1.气体分子可以充满任何容器
2.从总体上看气体分子沿各个方向运动的机会均等，因此对大量分子而言，在任一时刻向容器各个方向运动的分子数是均等的。
二、分子运动速率分布
“中间多、两头少”
三、气体压强的微观解释
1.气体的压强是大量气体分子频繁地碰撞器壁而产生的。
2.影响气体压强的两个因素：
气体分子的密集程度——体积
气体分子的平均动能——温度
学生总结本节课学习的内容。
课堂小结由学生完成，能帮助学生形成知识框架，更好的理解和应用知识。
板书
一、气体分子运动的特点
二、分子运动速率分布
“中间多、两头少”
三、气体压强的微观解释
分子平均动能——温度
分子密集程度——体积
梳理知识结构。
展示本节课知识框架，帮助学生记忆。