气体热现象的微观意义(讲课稿)

气体热现象的微观意义
今天我和大家一起学习第八章第4节，《气体热现象的微观意义》
首先我们一起来欣赏一个发生在飞机上的笑话，谁愿意给大家表演一下？
（学生表演大屏幕上的笑话）
笑话欣赏完了，当然，这仅仅是一个笑话，不可能把炸弹带上飞机。

我们先不评价飞机上的这个人是聪明还是愚蠢，但是我们看到了一个概念，那就是“概率”，“概率”，也就是前面提到的“统计规律”，今天就从统计规律开始学习。

（板书：随机性与统计规律）
首先我们学习几个概念：
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
举个简单例子，我手里有一枚硬币，如果我从静止释放，那么这枚硬币落地，就应该是“必然事件”，这枚硬币飞上天，就应该是“不可能事件”，而硬币落地后，有可能正面朝上，也有可能背面朝上，那正面朝上就应该是“随机事件”
必然事件和随机事件我们这里不做研究，大家想一想，这里的随机事件，也就是硬币正面朝上，如果我多次做这个实验，随机事件的出现有没有规律呢？正面朝上的概率大概能确定吗？（学生，百分之五十）
下面我们就做一个类似的实验，来看看随机事件的出现是否存在规律性。

（学生看实验内容）
我对这个实验做一个简单的解释：
如果我们投掷4枚硬币，可能出现的情况是：有1个正面朝上、2个正面朝上、3个、4个或者0个。

各种情况都有可能发生，也就是说这个事件为随机事件，具有偶然性，如果我们进行多次投掷，会不会存在着一定的规律性呢？
我们每人做10次，看看1个正面朝上的有几次，2个正面朝上的有几次等，然后填入课本26页的表格中，分析一下是否存在规律性。

我们的大组长负责统计你们大组的全部数据。

现在开始。

（学生实验）
实验做完了，在大组长统计的同时，我们找几个同学把自己的数据给大家展示一下（4位同学展示自己数据）
大家看看有什么规律性吗？为了更加清晰地分析这些数据，我做一下柱形图。

通过柱形图，规律性不明显。

现在我们看一下大组的数据。

然后将大组数据求和，找到全班数据。

分析大组数据和全班数据，有规律性吗？同样做成柱形图，大家发现了什么规律？
两个正面朝上的出现的概率最大。

这就是我们要找的规律。

这种规律是我们多次实验得到的，大家想一想，是不是每次实验，都会出现2个正面朝上呢？
通过这个实验，大家得到了什么启示？同桌可以进行交流
1、个别随机事件的出现具有偶然性
2、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
大家看，这个仪器叫伽尔顿板，下面用它来验证一下我们所得出的结论
（进入学生中间，介绍伽尔顿板）
这里是入口，这里是钉子矩阵，这里是小球落下来的球槽。

小球从入口进入，碰到钉子矩阵后，最后会落在第几个槽中，你能确定吗？
我们请同学们试一试。

可见这是一个随机事件，具有偶然性
如果把大量的小球放进去，大家预言一下，会出现什么现象呢？
（中间的最多）
你用手比划一下，球的分布曲线是怎样的？是不是和刚才的硬币实验很相似？
事实证明，大家利用统计规律进行的预言是正确的
统计规律在我们生活中有着广泛的应用。

比如：保险公司在投保“人身意外伤害险”时，会根据不同的职业缴纳不同的保险费，虽然我们不知道谁会受到意外伤害，但是不同职业受到意外伤害的概率不同。

再比如：在公路上我们经常看到“事故多发地段”的标志，虽然我们不知道哪辆汽车会发生交通事故，但是这个地段发生交通事故的概率要比其它地方大。

除了宏观领域存在统计规律外，在微观领域也同样存在，分子动理论告诉我们：
，物体是由大量分子组成，这些大量分子又在做无规则的热运动，这里就存在统计规律，而我们要想研究气体的统计规律，首先要了解气体分子运动的特点。

下面我们利用3分钟的时间阅读课本27页，并总结气体分子运动的特点
1、做匀速直线运动，因而会充满它能达到的整个空间。

正是这个原因，我们经常把容器的体积认为是气体的体积。

2、分子速度大小和方向频繁改变，运动杂乱无章。

这就是气体分子运动的特点。

气体分子运动杂乱无章，每个分子行踪琢磨不定，这就是我们前面所说的随机事件，而大量的随机事件会表现出一定的规律性，正因为大量分子表现出的这种规律性，我们用体积、温度、压强三个参量来描述气体的性质，那么这三个参量的微观意义是什么呢？
（板书：气体温度的微观意义）
首先看氧气分子速率分布的数据，再把这些数据画成图象，大家观察这幅图象，然后思考下面几个问题：
（学生思考，然后回答）
（1）有统计规律
（2）中间多两头少
（3）图象峰值向右平移。

图象的平移说明了什么？
我们找一个例子做一个类比。

这是咱们班的两次考试成绩，为了比较两次考试，我做了一下统计，然后也画出成绩的分布图象，大家看这幅图象，第二次考试的成绩曲线比第一次向左边平移，那大家说这两次考试那一次考的好一点呢？我们为了说明这两次考试成绩好，经常用什么描述？对，考试成绩的曲线整体平移说明平均分高了。

同样，气体分子的曲线图象平移，也说明气体分子的平均速率变大了。

所以，温度越高，气体分子的平均速率越大。

温度越高，分子平均速率越大，是不是一定说明分子的平均速率与温度成正比呢？
通过定量分析得出：理想气体的热力学温度T与分子的平均动能成正比.
也就是温度越高，分子的平均动能越大。

这和我们前面所学分子动能时的“温度是分子平均动能的标志”一致。

下面我们就来学习压强的微观意义。

（板书：气体压强的微观意义）
大家首先思考一下，气体对容器的压强是如何产生的？
是大量气体分子频繁地碰撞器壁而产生的，做一个类比，我们在雨天打伞的时候，大量密集的雨滴会对伞面形成一个持久均匀的压力。

气体分子对器壁频繁地碰撞，也会对器壁产生一个持续均匀的压力，这就是气体压强产生的原因。

第二个问题：压强的大小可能和什么因素有关？
（学生大概会说出速率，密集程度等）
因为气体分子对器壁的碰撞属于微观领域，我们不容易通过实验进行验证，但是我们可以用宏观的实验模拟它。

我用大米代替气体分子，用秤盘代替器壁。

这样我用大米碰撞秤盘，来模拟气体分子对器壁的碰撞。

某高度，大米连续倒在秤盘上，大家想，台秤是否有示数。

这说明大米对台秤有了一个持续的作用力。

那这个力的大小和什么因素有关呢？（高度，密集程度）
如果我在更高的位置将大米倒在秤盘上，示数就应该变大。

下面就来演示这个实验。

从小我们就知道“谁知盘中餐，粒粒皆辛苦”，为了避免大米四处飞溅，我在这个大容器里面做这个实验。

大家注意观察示数。

第一次在较低的位置。

第二次在较高的位置。

实验做完了。

大家看到了什么现象呢？
（位置越高，台秤的示数越大）
位置高，从能量角度分析，就是大米落在秤盘的“动能”越大，示数大，说明秤盘受到的力大，秤盘的受力面积一定，也就是压强越大。

所以得到结论：
大米的动能越大，对秤盘的压强越大。

我们做这个实验，是为了类比气体压强。

类比：
气体分子的平均动能越大，气体的压强越大。

而刚才我们学过，温度越高，分子的平均动能越大。

所以从宏观上理解，气体的压强与宏观的温度有关系。

台秤的示数除了和大米的高度有关，刚才还有同学提到了和密集程度有关。

下面我再做一个实验。

这次我把大米更密集的倒在秤盘上，大家观察秤盘示数。

实验现象：越密集，示数越大。

同样类比：气体分子越密集，气体压强越大。

气体分子的密集程度，又取决于宏观的哪个物理量呢？（体积）
总结一下：
气体压强的大小跟两个因素有关：
气体分子的平均动能（温度）
气体分子的密集程度（体积）
前面我们学习了气体的实验定律。

知道了气体的压强与温度、体积存在着定量的关系，下面我们试着从微观角度来解释一下这几个定律
玻意耳定律：一定质量的气体，在温度不变的情况下，压强p与体积Ｖ成反比
思考一下，怎样用微观解释？
温度不变，分子的平均动能不变，体积增大（减小），则气体分子的密集程度减小（增大）。

所以气体压强减小（增大）
同学们课下解释一下查理定律和盖—吕萨克定律
下面我们回顾一下今天学过的内容：
首先我们学习了随机事件和统计规律，知道了大量随机事件的出现有一定的统计规律。

然后我们学习了气体分子的运动特点。

后来又学习了气体温度和压强的微观意义，最后我们解释了气体的实验定律。

课下作业：1.阅读课本P29《科学漫步》
2.想一想生活中表现统计规律的事例
今天的课就到这里。

下课。