高中物理_气体热现象的微观意义教学设计学情分析教材分析课后反思

《气体热现象的微观意义》教学设计

★新课标要求

（一）知识与技能

1．知道气体分子运动的特点。

2．能用气体分子动理论解释气体压强的微观意义，并能知道气体的压强、温度、体积与所对应的微观物理量间的相关联系。

3．能用气体分子动理论解释三个气体实验定律。

（二）过程与方法

通过让学生用气体分子动理论解释有关的宏观物理现象，培养学生的微观想像能力和逻辑推理能力，并渗透“统计物理”的思维方法。

（三）情感、态度与价值观

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。

★教学重点

气体分子运动的特点和气体压强的微观意义。

★教学难点

气体压强的微观意义。

★教学方法

讲授法、阅读法、电教法

★教学用具：

课件；硬币若干。电子秤滚珠实验演示视频。

★教学过程

（一）引入新课

教师：从一个笑话引入随机事件、统计规律的定义。播放伽尔顿实验的视频。

（二）进行新课

1．投掷硬币实验

教师：通过对分子动理论的学习，我们知道，由于物体是由数量极多的分子组成的，这些分子单独来看，运动是不规则的，带有偶然性的，但从总体上看，大量分子的运动遵守一定的规律，这种规律叫做统计规律。

将数据输入Excel表格进行分析。

教师：实验表明：个别事物的出现具有偶然的因素，但大量事物出现的机会，却遵从一定的统计规律。

教师：请大家列举生活中你所观察到的符合统计规律的现象。

列举实例。如考试时，得高分的人数和低分的人数占总人数的比例相对较少，接近平均分的人数相对较多。全班同学的身高分布，也有类似的规律。

2．气体分子运动的特点

展示分子运动的动画。

教师：气体分子运动的特点有哪些？

师生总结：气体分子运动的特点是：

（1）气体间的距离较大，分子间的相互作用力十分微弱，可以认为气体分子除相互碰撞及与器壁碰撞外不受其他力作用，每个分子都可以在空间自由移动，一定质量的气体的分子可以充满整个容器空间。

（2）分子间的碰撞频繁，这些碰撞及气体分子与器壁的碰撞都可看成是完全弹性碰撞。气体通过这种碰撞可传递能量，其中任何一个分子运动方向和速率大小都是不断变化的，这就是杂乱无章的气体分子热运动。

（3）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。

（4）大量气体分子的速率是按一定规律分布，呈“中间多，两头少”的分布规律，且这个分布状态与温度有关，温度升高时，平均速率会增大。

E成正比，即

（5）理想气体的热力学温度T与分子的平均动能

k

E

T =a

k

式中a是比例常数。此式说明，温度是分子平均动能的标志。

教师：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。

3．气体压强的微观意义

教师：从微观的角度看，气体的压强是大量气体分子频繁撞击器壁而产生的。

类比：雨滴打在伞面上使伞面受到冲击力，雨滴动能越大，雨滴越密集，产生的压力就越大。

【视频演示】雨滴撞击伞面

【实验演示】滚珠撞击电子秤实验

或观看滚珠撞击电子秤的视频演示，增强学生的感性认识。

得出结论：从微观角度来看，气体压强的大小与两个因素有关，一是气体分子的平均动能，二是分子的密集程度。前者决定温度，后者决定体积。所以：气体压强与温度和体积有

关。

（通过引导学生分析解决实际问题，加强学生对实验定律的理解和应用能力。培养学生运用定律求解问题的思路和方法。）

4．对气体实验定律的微观解释

（1）教师引导、示范，以解释玻意耳定律为例教会学生用气体分子动理论解释实验定律的基本思维方法和简易符号表述形式。

范例：用气体分子动理论解释玻意耳定律。

一定质量（m ）的理想气体，其分子总数（N ）是一个定值，当温度（T ）保持不变时，则分子的平均速率（v ）也保持不变，当其体积（V ）增大几倍时，则单位体积内的分子数（n ）变为原来的几分之一，因此气体的压强也减为原来的几分之一；反之若体积减小为原来的几分之一，则压强增大几倍，即压强与体积成反比。这就是玻意耳定律。

小结：基本思维方法（详细文字表述格式）是：依据描述气体状态的宏观物理量（m 、p 、V 、T ）与表示气体分子运动状态的微观物理量（N 、n 、v ）间的相关关系，从气体实验定律成立的条件所述的宏观物理量（如m 一定和T 不变）推出相关不变的微观物理量（如N 一定和v 不变），再根据宏观自变量（如V ）的变化推出有关的微观量（如n ）的变化，再依据推出的有关微观量（如v 和n ）的变与不变的情况推出宏观因变量（如p ）的变化情况，结论是否与实验定律的结论相吻合。若吻合则实验定律得到了微观解释。

（2）让学生体验上述思维方法：每个人都独立地用书面详细文字叙述和用符号简易表述

气体压强增大（减小） ｝

–

的方法来对查理定律进行微观解释，然后由平时物理成绩较好的学生口述，与下面正确答案核对。

书面或口头叙述为：一定质量（m ）的气体的总分子数（N ）是一定的，体积（V ）保持不变时，其单位体积内的分子数（n ）也保持不变，当温度（T ）升高时，其分子运动的平均速率（v ）也增大，则气体压强（p ）也增大；反之当温度（T ）降低时，气体压强（p ）也减小。这与查理定律的结论一致。

用符号简易表示为：

（3）让学生再次练习，用气体分子动理论解释盖·吕萨克定律。再用更短的时间让学生练习详细表述和符号表示，然后让物理成绩为中等的或较差的学生口述自己的练习，与下面标准答案核对。

一定质量（m ）的理想气体的总分子数（N ）是一定的，要保持压强（p ）不变，当温度（T ）升高时，全体分子运动的平均速率v 会增加，那么单位体积内的分子数（n ）一定要减小（否则压强不可能不变），因此气体体积（V ）一定增大；反之当温度降低时，同理可推出气体体积一定减小。这与盖·吕萨克定律的结论是一致的。

用符号简易表示为：

（三）课堂总结、点评

气体压

强不变

｝

– 气体压强增大（减小）

｝

–