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2019-2020年高中物理 《氣體分子動(dòng)理論》教案 魯科版選修3-3 教學(xué)目標(biāo) 知識(shí)目標(biāo) 　　1、知道氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)． 　　2、知道分子沿各個(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，這種規(guī)律是一種統(tǒng)計(jì)規(guī)律． 　　3、知道氣體壓強(qiáng)的微觀解釋以及氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋． 能力目標(biāo) 　　通過用微觀解釋宏觀，提出統(tǒng)計(jì)規(guī)律，滲透統(tǒng)計(jì)觀點(diǎn)，以提高學(xué)生分析、綜合、歸納能力． 情感目標(biāo) 　　通過對(duì)氣體分子定律以及氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋，尤其是統(tǒng)計(jì)規(guī)律的滲透，讓學(xué)生體會(huì)其在科學(xué)研究中的作用．培養(yǎng)學(xué)生樹立科學(xué)的探究精神． 教學(xué)建議 　　用微觀的方法解釋宏觀現(xiàn)象，對(duì)學(xué)生來說，這是第一次接觸，應(yīng)從實(shí)際出發(fā)，通過模擬和舉例來幫助學(xué)生理解統(tǒng)計(jì)規(guī)律的意義．理解氣體壓強(qiáng)的產(chǎn)生并解釋氣體的實(shí)驗(yàn)定律是本節(jié)的重要內(nèi)容，也是提高學(xué)生分析、綜合、歸納能力的有效途徑． 教學(xué)設(shè)計(jì)示例 （一）教學(xué)總體設(shè)計(jì) 　　1、教師應(yīng)借助物理規(guī)律和課件展示，準(zhǔn)確講解，注意啟發(fā)點(diǎn)撥，以學(xué)生自己討論歸納． 　　2、學(xué)生應(yīng)積極思考、認(rèn)真觀察、參與討論、總結(jié)規(guī)律、解釋現(xiàn)象． 　　教師通過動(dòng)畫模擬引入微觀對(duì)宏觀的解釋、滲透統(tǒng)計(jì)思維，指導(dǎo)學(xué)生觀察動(dòng)畫、分析特點(diǎn)，總結(jié)統(tǒng)計(jì)規(guī)律，解釋有關(guān)現(xiàn)象． （二）重點(diǎn)難點(diǎn)疑點(diǎn)及解決辦法 　　1、重點(diǎn)：氣體壓強(qiáng)的產(chǎn)生和氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋． 　　2、難點(diǎn)：用統(tǒng)計(jì)的方法分析氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)． 　　3、疑點(diǎn) 　　（1）氣體分子運(yùn)動(dòng)與固體、液體分子運(yùn)動(dòng)有什么區(qū)別． 　?。?）氣體的壓強(qiáng)是怎樣產(chǎn)生的？它的大小由什么因素決定． 　　4、解決辦法 　　用小球模擬分子碰撞器壁，聯(lián)系實(shí)際，從實(shí)例出發(fā)理解氣體壓強(qiáng)的產(chǎn)生機(jī)理，并分析影響氣體壓強(qiáng)的因素． （三）教學(xué)過程 　　1、氣體分子運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)（條件允許，可以播放動(dòng)畫進(jìn)行模擬演示） 　　在教師引導(dǎo)下得出結(jié)論： 　　①氣體分子間距較大 　?、跉怏w分子充滿整個(gè)容器空間 　?、蹥怏w分子運(yùn)動(dòng)頻繁碰撞 　　④氣體分子向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)均等 　　分析氣體分子運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)及聯(lián)系實(shí)驗(yàn)得出： 　?、贇怏w分子間距大，作用力小（可認(rèn)為沒有），所以氣體沒有一定的形態(tài)和體積（由容器決定）． 　?、诜肿友馗鱾€(gè)方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)均等． 　?、鬯俾史植际侵虚g大兩頭小的規(guī)律．其速率分布與分子數(shù)的關(guān)系如圖所示． 　　2、氣體壓強(qiáng)的微觀解釋 　　大量氣體分子對(duì)器壁頻繁碰撞，就對(duì)器壁產(chǎn)生一個(gè)持續(xù)的均勻的壓強(qiáng)．器壁單位面積上受到的壓力，就是氣體的壓強(qiáng)． 　　例如：雨滴撞擊雨傘的例子． 　　再比如：用一小把針刺手心，當(dāng)針刺的頻率很高時(shí)，手心的感覺就不是痛一下，而是成為一種連續(xù)的均勻的痛感了． 　　氣體的壓強(qiáng)與氣體的密度和氣體分子的平均功能有關(guān)．經(jīng)過實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算得出： 　　 為氣體單位體積內(nèi)的分子數(shù)，E為氣體分子的平均動(dòng)能． 　　3、對(duì)氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋 　　（1）玻意耳定律 　　　　 　?。?）查理定律 　　　　 　?。?）蓋呂薩克定律 　　　　 　　4、總結(jié)、擴(kuò)展 　?。?）氣體分子運(yùn)動(dòng)有什么特點(diǎn)？ 　　（2）氣體的壓強(qiáng)是怎樣產(chǎn)生的？它的大小由什么因素決定？ 　　（3）怎樣從微觀的方法解釋氣體三實(shí)驗(yàn)定律？ 　　5、板書設(shè)計(jì) 五、氣體分子動(dòng)理論 1、氣體分子運(yùn)動(dòng)特點(diǎn) 　?、? 　　② 　?、? 2、對(duì)氣體壓強(qiáng)的微觀解釋 3、對(duì)氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋 教學(xué)設(shè)計(jì)示例參考 氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋 一、教學(xué)目標(biāo) 　　1、知識(shí)目標(biāo)： 　?。?）能用氣體分子動(dòng)理論解釋氣體壓強(qiáng)的微觀意義，并能知道氣體的壓強(qiáng)、溫度、體積與所對(duì)應(yīng)的微觀物理量間的相關(guān)聯(lián)系． 　?。?）能用氣體分子動(dòng)理論解釋三個(gè)氣體實(shí)驗(yàn)定律． 　　2、能力目標(biāo)：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推理能力，并滲透“統(tǒng)計(jì)物理”的思維方法． 　　3、情感目標(biāo)：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． 二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析 　　1、用氣體分子動(dòng)理論來解釋氣體實(shí)驗(yàn)定律是本節(jié)課的重點(diǎn)，它是本節(jié)課的核心內(nèi)容． 　　2、氣體壓強(qiáng)的微觀意義是本節(jié)課的難點(diǎn)，因?yàn)樗枰獙W(xué)生對(duì)微觀粒子復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有豐富的想象力． 三、教具 　　計(jì)算機(jī)控制的大屏幕顯示儀；自制的顯示氣體壓強(qiáng)微觀解釋的計(jì)算機(jī)軟件． 四、主要教學(xué)過程 （一）引入新課 　　先設(shè)問：氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)有哪些？ 　　答案：特點(diǎn)是：（1）氣體間的距離較大，分子間的相互作用力十分微弱，可以認(rèn)為氣體分子除相互碰撞及與器壁碰撞外不受力作用，每個(gè)分子都可以在空間自由移動(dòng)，一定質(zhì)量的氣體的分子可以充滿整個(gè)容器空間．（2）分子間的碰撞頻繁，這些碰撞及氣體分子與器壁的碰撞都可看成是完全彈性碰撞．氣體通過這種碰撞可傳遞能量，其中任何一個(gè)分子運(yùn)動(dòng)方向和速率大小都是不斷變化的，這就是雜亂無(wú)章的氣體分子熱運(yùn)動(dòng)．（3）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．（4）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)，溫度升高時(shí)，平均速率會(huì)增大． 　　今天我們就是要從氣體分子運(yùn)動(dòng)的這些特點(diǎn)和規(guī)律來解釋氣體實(shí)驗(yàn)定律． （二）教學(xué)過程設(shè)計(jì) 　　1、關(guān)于氣體壓強(qiáng)微觀解釋的教學(xué) 　　首先通過設(shè)問和討論建立反映氣體宏觀物理狀態(tài)的溫度（T）、體積（V）與反映氣體分子運(yùn)動(dòng)的微觀狀態(tài)物理量間的聯(lián)系： 　溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志，對(duì)確定的氣體而言，溫度與分子運(yùn)動(dòng)的平均速率有關(guān)，溫度越高，反映氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率（ ）越大． 　　體積影響到分子密度（即單位體積內(nèi)的分子數(shù)），對(duì)確定的一定質(zhì)量的理想氣體而言，分子總數(shù)N是一定的，當(dāng)體積為V時(shí)，單位體積內(nèi)的分子數(shù) 與體積V成反比，即體積越大時(shí)，反映氣體分子的密度n越?。? 　　然后再設(shè)問：氣體壓強(qiáng)大小反映了氣體分子運(yùn)動(dòng)的哪些特征呢？ 　　這應(yīng)從氣體對(duì)容器器壁壓強(qiáng)產(chǎn)生的機(jī)制來分析． 　　先讓學(xué)生看用計(jì)算機(jī)模擬氣體分子運(yùn)動(dòng)撞擊器壁產(chǎn)生壓強(qiáng)的機(jī)制： 　　首先用計(jì)算機(jī)軟件在大屏幕上顯示出如圖1所示的圖形： 　　向同學(xué)介紹：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3～5次）封閉的氣缸，活塞用一彈簧與一固定物相連，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(zhǎng)為原長(zhǎng)．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(jiǎn)化問題，我們僅討論向活塞方向運(yùn)動(dòng)的分子．大屏幕上顯示圖2，即圖中顯示的僅為總分子數(shù)的 ，（圖中顯示的“分子”暫呈靜態(tài)）先看其中一個(gè)（圖2中涂黑的“分子”閃爍2～3次）分子與活塞碰撞情況，（圖2中涂黑的“分子”與活塞碰撞且以原速率反彈回來，活塞也隨之顫抖一下，這樣反復(fù)演示3～5次）再看大量分子運(yùn)動(dòng)時(shí)與活塞的碰撞情況： 　　大屏幕上顯示“分子”都向活塞方向運(yùn)動(dòng)，對(duì)活塞連續(xù)不斷地碰撞，碰后的“分子”反彈回來，有的返回途中與別的“分子”相撞后改變方向，有的與活塞對(duì)面器壁相碰改變方向，但都只顯示垂直于活塞表面的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，而活塞被擠后有一個(gè)小的位移，且相對(duì)穩(wěn)定，如圖3所示的一個(gè)動(dòng)態(tài)畫面．時(shí)間上要顯示15～30秒定格一次，再動(dòng)態(tài)顯示15～30秒，再定格．