1.3 气体运动的统计规律 教学设计-2024-2025学年高二下学期物理粤教版（2019）选择性必修第三册

《1.3气体运动的统计规律》教学设计

一、教材分析

《1.3气体运动的统计规律》是粤教版（2019）选择性必修第三册第一章第三节的内容。它是在学生学习了分子动理论的基本观点之后，对气体分子运动特点和规律的深入探究。这部分内容是分子动理论的重要组成部分，为后续学习气体压强、气体实验定律等知识奠定了基础。通过对气体分子运动的统计规律的学习，能让学生体会统计方法在研究大量微观粒子运动中的重要作用，培养学生的科学思维和统计观念。

二、学情分析

高二学生已经具备了一定的物理知识和思维能力，在之前的学习中对分子动理论有了初步的了解，但对于大量分子的无规则运动及其统计规律可能还比较陌生。由于这部分内容比较抽象，学生理解起来可能会有一定的困难。因此，在教学过程中，需要通过生动形象的实验和实例，引导学生逐步建立起统计规律的概念，帮助他们理解气体分子运动的特点。

三、核心素养目标

物理观念

1. 理解气体分子运动的特点，知道气体分子做无规则热运动，且运动速率按一定的统计规律分布。

2. 掌握气体压强的微观解释，能从分子动理论的角度理解气体压强的产生原因。

3. 了解温度的微观意义，知道温度是分子平均动能的标志。

科学思维

1. 通过对大量分子运动的研究，体会统计方法在物理学中的应用，培养学生的统计观念和科学思维。

2. 能够运用统计规律解释气体的一些宏观性质，如压强、温度等，提高学生的逻辑推理和分析问题的能力。

3. 通过建立气体分子运动的模型，培养学生的建模能力和抽象思维能力。

科学探究

1. 通过实验观察和数据分析，探究气体分子运动的统计规律，培养学生的实验探究能力和数据分析能力。

2. 在探究过程中，引导学生提出问题、做出假设、设计实验、进行实验、分析数据、得出结论，培养学生的科学探究素养。

科学态度与责任

1. 通过对气体分子运动统计规律的学习，让学生认识到自然界的规律是可以被认识和掌握的，培养学生的科学精神和探索未知的兴趣。

2. 了解统计规律在实际生活中的应用，让学生体会物理知识与生活的紧密联系，增强学生将物理知识应用于实际的意识和责任感。

四、教学重、难点

教学重点

1. 气体分子运动的特点和统计规律。

2. 气体压强的微观解释。

3. 温度的微观意义。

教学难点

1. 理解统计规律的概念，体会统计方法在研究大量分子运动中的应用。

2. 从微观角度解释气体压强和温度的变化。

五、教学方法

讲授法、实验法、讨论法、多媒体辅助教学法

六、教学过程

（一）导入新课（5分钟）

1. 展示生活中常见的气体现象，如气球膨胀、打气筒打气等，引导学生思考这些现象与气体分子运动的关系。

2. 提出问题：气体分子是如何运动的？它们的运动有规律吗？激发学生的学习兴趣和探究欲望。

（二）知识讲解（20分钟）

1. 气体分子运动的特点

（1）播放动画视频，展示气体分子的无规则运动。讲解气体分子在做永不停息的无规则热运动，且分子间存在着频繁的碰撞。

（2）通过举例，如打开香水瓶，香水味会很快弥漫整个房间，让学生感受气体分子的扩散现象，进一步理解气体分子的无规则运动。

（3）介绍布朗运动，通过动画演示布朗运动的实验过程，讲解布朗运动产生的原因是液体分子对悬浮微粒的无规则撞击。让学生明白布朗运动间接反映了液体分子的无规则运动，而气体分子的运动与液体分子的运动具有相似性。

2. 气体分子运动的统计规律

（1）提出问题：虽然单个气体分子的运动是无规则的，但大量气体分子的运动是否存在一定的规律呢？

（2）进行模拟实验：准备一个透明的容器，里面装有大量的小钢珠，模拟气体分子。通过摇晃容器，让小钢珠在容器内做无规则运动。然后在容器的一侧开一个小孔，统计在一定时间内从小孔飞出的小钢珠的数量。重复实验多次，引导学生观察和分析数据，发现小钢珠飞出的数量呈现出一定的统计规律。

（3）讲解气体分子运动速率的分布规律：展示气体分子运动速率分布曲线，讲解曲线的特点和意义。说明在一定温度下，气体分子的速率分布是有规律的，呈现出“中间多、两头少”的分布特点，即大多数分子的速率处于中间值附近，速率很大和很小的分子所占的比例都很小。

（4）引导学生思考：气体分子运动的统计规律与单个分子的运动有什么关系？让学生分组讨论，然后请小组代表发言，教师进行总结和点评。

3. 气体压强的微观解释

（1）提出问题：气体对容器壁有压强，这种压强是如何产生的呢？

（2）建立模型：将气体分子看作是一个个的小弹珠，容器壁看作是一个平面。当小弹珠不断地撞击平面时，就会对平面产生一个持续的压力。类比到气体分子，大量气体分子频繁地撞击容器壁，就会对容器壁产生压强。

（3）讲解气体压强的大小与哪些因素有关：通过分析气体分子的平均动能和分子的密集程度，引导学生得出气体压强的大小与气体分子的平均动能和分子的密集程度有关。气体分子的平均动能越大，分子撞击容器壁的作用力就越大；分子的密集程度越大，单位时间内撞击容器壁的分子数就越多，压强也就越大。

（4）举例说明：如给轮胎打气，随着打入的气体增多，轮胎内气体的压强会增大，这是因为气体分子的密集程度增大了；而给轮胎加热，轮胎内气体的压强也会增大，这是因为气体分子的平均动能增大了。