1.3分子运动速率分布规律 教案-2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

1.3分子运动速率分布规律教案 【教材分析】 (一)教材分析 本课的内容比较抽象,需要通过宏观的物体来比拟。通过对比知道气体分子间的距离较大,以 及气体分子间碰撞频繁。通过气体分子速率按统计规律分布的教学,使学生认识研究气体的物 理方法。通过用气体分子动理论对气体压强解释,培养学生分析问题的能力和推理能力 【学情分析】 (一)学情分析 从知识层面,学生在数学课上已学习统计规律内容,知道单个事件的随机性和大量事件表现出 统计规律。学生了解阿伏加德罗常数的重要意义,从宏观量计算微观量,教学中可让学生估算 标准状态下分子的间距,利用分子间作用力图像建立分子运动模型。学生初中学习过压强的定 义,理解动量定律的含义,这为学生从微观上解释压强的产生奠定知识基础。高二学生仍依赖 于形象思维,抽象逻辑思维进一步发展。教学中利用现代教育技术模拟气体分子的运动,增强 教学的直观性和可视性,帮助学生建立气体分子热运动的物理图像 【教学日标】 (一)教学目标 物理观念:理解分子的统计规律、速率分布、气体压强。 科学思维:通过比较不同温度下的分子速率分布图,以及气体压强的微观解释,体会它们的本 质是分子热运动的相互作用的结果 科学探究:模拟气体压强产生的机理实验,通过类比发现气体压强的作用的本质。 科学态度与责任:使学生体验气体宏观性质、规律是由气体分子运动和相互作用的微观本质决 定的,培养学生热爱科学的志趣。 【教学重难点】 (一)教学重难点 【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 【新课导入】 (一)新课导) 教师:(复习提问)分子动理论的基本内容是什么? 待学生回答后,指出课题:气体分子的运动是怎样的?气体所遵循的宏观规律和气体的微观结 构有何关系?本节我们就研究气体分子微观模型,研究分子运动速率分布的规律。 实验演示:加尔顿板实验 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。 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。 学生:讨论,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。 【新课讲解】 (一)气体分子运动的特点 气体分子运动的特点 先设问: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 (一)分子运动速率分布图像 分子运动速率分布图像 教师展示分子速率分布图 , 10 子的 教师: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 1. 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。 2. 理想气体的热力学温度T与分子的平均动能E.成正比,即T-aE,式中a是比例常数。此 式说明,温度是分子平均动能的标志(微观意义)。 例题1:对于气体分子的运动,下列说法正确的是( BD 一 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 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。 (一)气体压强的微观解释 任务三:气体压强的微观解释。 活动1:探讨一个与器壁发生正碰的气体分子撞击器壁产生的作用力 选择正在与器壁发生碰撞的某个气体分子为研究对象。由于是弹性碰撞,则气体分子受到的冲 2nV,根据牛顿第三定律,器壁 量为F△--mv-my--2mv, 所以气体分子受到的作用力为F=- 2nv 受到的作用力为F'三 △t 活动2:演示模拟气体压强产生机理的实验。 (1)把一颗豆粒拿到台秤上方约20em的位置,放手后使豆粒落到台秤上,观察台秤指针的摆动 情况。 (2)再从相同的高度(