1.3 分子运动速率分布规律 课件+学案 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

null使用教材 人教版 册次、单元、课 选择性必修三第一章第三节 课 题 1.3分子运动速率分布规律 1.学习目标 1.通过抛硬币、伽尔顿板实验，了解统计学规律，体验用宏观随机 事件模拟微观运动的方法。 2.通过建立气体分子运动模型，经历合理化抽象的过程，总结出气 体分子速率分布和温度的关系。 3.通过豆子撞击电子秤、气体压强模拟，得到直观的体验，归纳影 响气体压强的两个要素。 2.课中学习任务 学习任务一： 抛掷一枚硬币时，其正面有时向上，有时向下，抛掷次数较少和次 数很多时，会有什么规律？ 1.一定会发生的现象是？ 2.一定不会发生的现象是？ 3.有可能发生的现象是？ 学习任务二： 观察伽尔顿板演示实验，回答伽尔顿板中的统计规律是什么？ 学习任务三： 阅读教材第10页至11页，找出气体分子运动的特点。 学习任务四： 1.观察分子运动速率分布图像，总结规律。 当堂检测一： 【典例1】（单选）如图，曲线和Ⅱ为某种气体在不同温度下的分子速率 分布曲线，则( ) A.曲线对应状态的温度更高 B.曲线温度变为曲线Ⅱ温度，每个分子 的速率都增大 C.曲线对应状态比曲线对应状态中的 速 低速分子占比高 D.曲线对应状态的气体分子平均速率更小 【典例2】（多选）研究表明，大量气体分子整体的速率分布遵从一定的统 计规律。如图为氧气分子在0℃和100℃两种温度下的速率分布情况，下 列说法正确的是（) A.各温度下，氧气分子的速率分布都呈现“中间 各速率区间的分子数占 少、两头多”的分布规律，且温度升高使得速 总分子数的百分比 率较小的氧气分子数所占的比例变小 T 八T2 B.图中虚线对应氧气分子在0℃时的情形 C.0℃和100C对应的曲线与横轴围成的面积相等 D.在T,温度，氧气分子平均速率更大 分子的速率区间 学习任务五： 利用动量定理分析单个气体分子撞击容器壁的作用力 学习任务六： 1观察演示实验，合作探究，怎样增加实验中电子秤受到的压力， 为什么？ 2.知识迁移，影响气体压强的微观因素有哪些？ 学习任务七： 猜想影响分子压强的宏观因素，观看模拟，验证猜想。 当堂检测二： 【典例3】从宏观上看，一定质量的气体，体积不变仅温度升高或温度不变 仅体积减小都会使压强增大。从微观上看，这两种情况有没有区别？ 【典例4】（多选）有甲、乙、丙、丁、戊五瓶氢气。甲的体积为V,质量 为m,温度为1，压强为p。下列说法中正确的是（ A若乙的质量、温度和甲相同，体积大于V,则乙的压强一定大于p B.若丙的体积、质量和甲相同，温度高于1，则丙的压强一定大于p C.若丁的质量和甲相同，体积大于V、温度高于1，则丁的压强一定大于p D,若戊的体积和甲相同，质量大于m、温度高于1，则戊的压强一定大于p 3.课堂总结 统计规律 运动的自由性 气体分子运 运动的无序性 动特点 大量分子运动的规律性 分子运动速 分子速率分 率分布规律 布图像 中间多两头少 温度增加，平均速率增加，分子热运动剧烈， 最大占比降低，且向高速率方向移动。 气体压强微 微观角度 分子数密度 观解释 分子平均速率 宏观角度 体积质量 温度null 2026年楚雄州“好课堂”教学展示暨第二届教学竞赛 1.3《分子运动速率分布规律》 授课年级：高二年级 学科：物理（人教版） 01 02 03 04 物理观念 建立统计规律是描述大量分子运动的核心物理观念，理解气体分子运动“无规则但遵循统计分布”的特点，掌握麦克斯韦速率分布律中“中间多、两头少”的分布特征，明确温度与分子速率分布、平均速率的关联，深化对分子动理论的认知。 科学思维 通过分析伽尔顿板实验、氧气分子速率分布数据与图像，运用统计平均的思想，推导分子速率分布曲线的变化规律；借助推理、建模的思维，解释温度对分子速率分布的影响，理解微观统计规律对宏观热现象的解释逻辑。 科学探究 能通过伽尔顿板模拟实验、分析氧气分子速率分布数据表等实操与数据分析活动，探究分子速率分布的统计规律；通过绘制速率分布图像、计算不同温度下分子速率占比，提升从实验现象和数据推导微观统计结论的能力。 科学态度与责任 认识统计法是研究大量微观粒子运动的重要方法，联系生活中的统计规律实例（如人口身高分布），体会“宏观现象由微观统计规律决定”的科学思想；激发探索热现象微观本质的兴趣，培养严谨分析实验数据、客观归纳统计规律的科学探究态度。 核心素养目标 通过抛硬币、伽尔顿板实验，了解统计学规律，体验用宏观随机事件模拟微观运动的方法。 01 学习目标 通过建立气体分子运动模型，经历合理化抽象的过程，总结出气体分子速率分布和温度的关系。 02 通过豆子撞击电子秤、气体压强模拟，得到直观的体验，归纳影响气体压强的两个要素。 03 课堂导入——观察与分析 把“疏通器”压在光滑墙面/地面上，会有什么现象发生？ 应用了什么物理规律？同学间常见的拧塑料瓶游戏呢？ 统计规律——（活动一） 抛掷一枚硬币时，其正面有时向上，有时向下，抛掷次数较少和次数很多时，会有什么规律？ 统计规律——（活动一） 统计规律——要点归纳 大量随机事件的整体往往会表现出一定的规律性，这种规律就叫作统计规律。热现象与大量分子热运动的统计规律有关。 1．单次事件具有随机性 (1)必然事件： 在一定条件下，若某事件必然出现，这个事件叫作必然事件。 (2)不可能事件： 在一定条件下，若某事件不可能出现，这个事件叫作不可能事件。 (3)随机事件： 若在一定条件下某事件可能出现，也可能不出现，这个事件叫作随机事件。 2．大量事件具有统计规律 统计规律——（活动二） 伽尔顿板的上部规则地钉有铁钉，下部用竖直隔板隔成等宽的狭槽，从顶部入口投入一个小球时，小球落入某个狭槽是偶然的。 如果投入大量的小球，就可以看到，最后落入各狭槽的小球数目是不相等的。靠近入口的狭槽内的小球数目多，远离入口的狭槽内小球的数目少。 重复几次实验你会发现，其分布情况遵从一定的规律。由此你能得到什么启发吗？ 统计规律——（活动二） 实验现象：伽尔顿板实验尽管单个小球落入哪个狭槽是偶然的，少量小球按狭槽的分布也带有明显的偶然性，但大量的小球按狭槽的分布是稳定的。即在大量的小球的情况下，小球落入某狭槽的概率服从一定的统计规律。 01 PART 01 第一部分 气体分子运动的特点 探究新知 10 气体分子运动的特点——（活动三） 1.气体分子的微观模型： （1）气体分子可看做没有相互作用力的质点 （2）气体分子间距大（约为分子直径的10倍），分子力小（可忽略） 2.气体分子运动的特点 （1）气体分子运动的自由性：通常认为，气体分子除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，不受力而做匀速直线运动，气体充满它能达到的整个空间。 （2）单个分子运动的无序性：分子之间频繁地碰撞，每个分子的速度大小和方向频繁地改变。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。 （3）大量分子运动的规律性：在任一时刻向容器各个方向运动的分子数是均等的。 气体分子运动的特点——（活动三） 02 PART 02 第二部分 分子运动速率分布图像 探究新知 13 讨论：分子的运动速率有没有规律？ 氧气在0 ℃和100 ℃时，同一时刻在不同速率区间内的分子数占总分子数的百分比 试归纳分子运动速率的规律？ 分子运动速率分布图像——（活动四） 分子运动速率分布图像——（活动四） 氧气分子的速率分布图 （3）温度越高，分子平均速率越大，热运动越剧烈。 （1）在任意温度下，所有气体分子的速率都呈“中间多、两头少”的分布。 （2）当温度升高时，最大占比这一高峰向速率大的一方移动。 （4）曲线与横轴围成的图形总面积大小为“1” 分子运动速率分布图像——（活动四） 氧气分子的速率分布图 中间多、两头少， 面积为“1”需记牢， 升温平均速率增， 图像低头向右跑。 D 【典例1】（单选）如图，曲线I和II为某种气体在不同温度下的分子速率分布曲线，则（　 　） A. 曲线I对应状态的温度更高 B. 曲线I温度变为曲线Ⅱ温度，每个分子 的速率都增大 C. 曲线Ⅱ对应状态比曲线I对应状态中的 低速分子占比高 D. 曲线I对应状态的气体分子平均速率更小 分子运动速率分布图像——当堂检测 分子运动速率分布图像——当堂检测 【典例2】(多选)研究表明，大量气体分子整体的速率分布遵从一定的统计规律。如图为氧气分子在0 ℃和100 ℃两种温度下的速率分布情况，下列说法正确的是 （ ） A.各温度下，氧气分子的速率分布都呈现“中间 少、两头多”的分布规律，且温度升高使得速 率较小的氧气分子数所占的比例变小 B.图中虚线对应氧气分子在0 ℃时的情形 C.0 ℃和100 ℃对应的曲线与横轴围成的面积相等 D.在T2温度，氧气分子平均速率更大 CD 03 PART 03 第三部分 气体压强的微观解释 探究新知 19 气体压强的微观解释——（活动五） 从分子动理论的观点来看，气体对容器的压强源于气体分子的热运动，当它们飞到器壁时，就会跟器壁发生碰撞（可视为弹性碰撞），就是这个撞击对器壁产生了作用力，从而产生了压强。 气体对容器的压强是大量气体分子不断撞击器壁的结果。 FΔt=-mv-mv=-2mv 动量定理： 牛顿第三定律 从分子动理论的观点来看，气体对容器的压强是大量气体分子不断撞击器壁的结果。或许有人会问，这种撞击是不连续的，为什么器壁受到的作用力却是均匀不变的呢? 一颗豆子 多颗豆子 气体压强的微观解释——（活动六） 你有什么办法可以增加这种力，背后的原因是什么? 气体压强的微观解释——（活动六） 改变释放的高度——增加平均速率 改变释放的数量——增加撞击次数 决定气体压强大小的因素 ②气体分子的数密度：气体分子的数密度大，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就越多，气体压强就越大。 ①气体分子的平均速率：气体分子的平均速率越大，气体分子与器壁的碰撞（可视为弹性碰撞）给器壁的产生的作用力越大。 （1）微观因素 气体压强的微观解释——（活动六） 气体压强的微观解释——（活动七） ①与温度有关：质量、体积保持不变，温度越高，气体的压强越大。 ②与体积有关：质量、温度保持不变，体积越小，气体的压强越大。 ③与质量有关：体积、温度保持不变，气体质量越大，压强越大。 （2）宏观因素 决定气体压强大小的因素 气体压强的微观解释——（活动七） 气体压强的微观解释——当堂检测 从宏观上看，一定质量的气体，体积不变仅温度升高或温度不变 仅体积减小都会使压强增大。从微观上看，这两种情况有没有区别？ 因为一定质量的气体的压强是由单位体积内的分子数和气体分子的平均速率决定的，气体温度升高，气体分子运动加剧，分子的平均速率增大，分子撞击器壁的作用力增大，故压强增大。 气体体积减小时，虽然分子的平均速率不变，分子对容器的撞击力不变，但单位体积内的分子数增多，单位时间内单位面积上撞击器壁的分子数增多，故压强增大。 所以这两种情况下在微观上是有区别的。 【典例3】 气体压强的微观解释——当堂检测 【典例4】(多选)有甲、乙、丙、丁、戊五瓶氢气。甲的体积为V，质量为m，温度为t，压强为p。下列说法中正确的是（ ） A.若乙的质量、温度和甲相同，体积大于V，则乙的压强一定大于p B.若丙的体积、质量和甲相同，温度高于t，则丙的压强一定大于p C.若丁的质量和甲相同，体积大于V、温度高于t，则丁的压强一定大于p D.若戊的体积和甲相同，质量大于m、温度高于t，则戊的压强一定大于p BD 课堂小结 分子运动速 率分布规律 统计规律 气体分子运动特点 运动的自由性 运动的无序性 大量分子运动的规律性 分子速率分布图像 中间多两头少 温度增加，平均速率增加，分子热运动剧烈，最大占比降低，且向高速率方向移动。 气体压强微观解释 微观角度 宏观角度 分子数密度 分子平均速率 体积/质量 温度 课后回顾 把“疏通器”压在光滑墙面/地面上，会有什么现象发生？ 应用了什么物理规律？同学间常见的拧塑料瓶游戏呢？ 【拓展题】(多选)氧气分子在100 ℃下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化如图中曲线所示。下列说法正确的是  A.100 ℃时也有部分氧气分子速率大于900 m/s B.在100 ℃时，部分氧气分子速率比较大，说 明内部也有比100 ℃高的区域 C.100 ℃时，速率在400~500 m/s区间内的分子 数比速率在0~400 m/s区间内的分子数多 D.温度降低时，氧气分子单位速率间隔的分子数占比的最大值将向速率 小的方向移动 AD 课后提升 谢谢聆听 鼎力物理制作，盗版必究 谢谢聆听 $ 教学设计 使用教材 人教版 册次、单元、课 选择性必修三第一章第三节 课 题 分子运动速率分布规律 1. 指导依据说明及整体设计思路 《普通高中物理课程标准（2017年版2025年修订）》对本节内容提出了明确要求：了解分子运动速率分布的统计规律，知道分子运动速率分布图像的物理意义。 · 基于学生缺乏微观世界的观察经验和感知，很难自发找出研究的方向及方法。在设计课堂教学环节中，借助“疏通器”的原理，激起学生探究欲望。同时，利用抛硬币、伽尔顿板、电子秤撞击、气体压强动画模拟，经历“现象观察—类比猜想—实验验证—模型建构—规律解释”的探究过程，在模拟实验和数据分析中培养观察、归纳和推理能力，帮助学生建立物理观念，体会宏观现象与微观本质的辩证关系，认识到科学理论通过统计方法揭示隐藏在随机性背后的确定性，激发对物理学科的探究兴趣，培养学生的物理学科思维。 2. 教学背景分析 教学内容分析：（注：含本课时在本单元的教学定位分析） 本节课是人教版新教材选择性必修三第一章的第三节，是学生开始对微观世界建立物理观念的必要课程。学生在掌握了分子动理论，和对分子大小有了初步的认识后，尝试建立起微观体系的运动模型，了解分子速率分布表现出的宏观统计规律，并和宏观物理量压强联系起来，借此掌握微观世界的特性，为后续气体变化规律的学习进行铺垫。在此当中，学生用宏观随机事件模拟微观运动的方法，得到直观的经验，提升学生的科学思维水平。 学生情况分析： 学生在必修内容中建立了质点、点电荷、电流元等理想化模型，学习了基本的运动形式，掌握了动力学、动量、能量的观点。但是在本节课中，大量分子的随机运动无法直观显示出来，学生没有直观经验，感觉无从下手，所以要引入统计规律的概念，借助抛硬币、伽尔顿板和豆子撞击电子秤来引导学生自觉地应用模拟和类比的方法，获取新知。 3. 学习目标分析 1.通过抛硬币、伽尔顿板实验，让学生了解统计学规律，经历用宏观随机事件模拟微观运动的方法。 2.通过建立气体分子运动模型，经历合理化抽象的过程，总结出气体分子速率分布和温度的关系。 3.通过豆子撞击电子秤、气体压强模拟，得到直观的体验，归纳影响气体压强的两个要素。 4. 评价目标设计 评价任务： 评价任务分环节嵌入教学过程，覆盖课堂引入、概念建构、规律探究、迁移应用四个阶段，兼顾过程性评价与结果性评价。 评价标准： 水平三（优秀）：能够全面、准确地运用物理概念和统计思想进行解释，语言规范，逻辑严密，能进行迁移应用，检测题正确率在90%以上。 水平二（合格）：能够基本准确地陈述规律和结论，能说明主要原因，但在表述完整性或逻辑严密性上略有不足，检测题正确率在70%~90%。 水平一（待提升）：仅能复述个别结论，存在概念混淆或表述含混，尚不能独立建立宏观与微观的联系，检测题正确率在70%以下。 5. 教学重点、难点分析 教学重点： 1.分子运动速率分布规律的特点。 2.用气体分子动理论解释气体压强的微观意义。 教学难点： 用统计的方法分析气体分子运动的特点。 6. 教学整体流程 课题导入→抛硬币实验→伽尔顿板实验→分子运动速率分布图像学习与检测→单个分子碰撞产生的压力教学→实验演示:模拟气体压强产生的机理→气体压强模拟及检测→课堂小结→拓展训练 7. 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 课题引入 “疏通器”演示、“拧塑料瓶” 观察，做解释 激发兴趣，引入课题 抛硬币实验 组织学生进行抛硬币实验 提出猜想，参与实验，统计数据，总结结论。 用宏观随机事件模拟微观运动，提出统计规律 伽尔顿板实验 用伽尔顿板进行演示实验 提出猜想，观察实验，总结统计规律。 进行宏观模拟，进一步深化学生对统计规律的理解。 分子运动速率分布图像学习与检测 引导学生观察氧气分子速率分布情况，以问题串启发思考，倾听学生回答后，用规范物理语言总结：大量气体分子的速率分布呈“中间多、两头少”的规律。并强调这一规律是对大量分子统计的结果，对于单个分子，我们无法预测其速率的大小。 认真观察分子运动速率分布图像，独立思考后小组交流，尝试用简洁语言描述曲线特征。逐步形成共识。认识到统计规律适用于大量分子整体，单个分子运动仍具有偶然性。 通过观察和归纳，让学生自主提炼出分子速率分布的定性规律，体验“发现规律”的过程，深化对统计规律内涵的理解。在此过程中培养基于证据进行科学推理和概括的能力。 数学推导:用动量定理推导单个分子碰撞产生的压力 引导学生建立的分子运动模型，结合动量定理分析单个分子对容器壁的作用力。 建立的分子运动模型，用动量定理推导出单个分子对容器壁的作用力。 引导学生建立分子运动模型，推进学生认知的发展。 实验演示:模拟气体压强产生的机理 用豆子撞击电子秤进行模拟实验。 猜测影响压力大小的因素，观察实验结果，总结实验规律。 再次强化宏观模拟微观的思想方法。 气体压强模拟及检测 利用动图进行气体压强模拟，总结压强的微观解释，组织检测。 观察现象，总结规律，进行检测。 深化气体压强的微观理解。 课堂小结 向学生提问，总结归纳。 回答问题，回忆总结 提升学生的概括能力，并提升对本节课的整体感悟。 拓展训练 利用习题进行检测，巩固学习的要点。 做练习题，检验学习成果。 通过拓展习题，把握整体的学习效果，及时补救。 8. 作业设计及设计意图 本课课后作业围绕“分子运动速率分布规律”的核心教学目标，设计了两个层次的学习任务。任务一为解释性任务，任务二为巩固性练习。两项任务各有侧重、相互补充，共同指向“理解统计规律、建立微观解释宏观的思维方式”这一课程目标。 利用本节内容对“疏通器”和“拧塑料瓶”进行解释。学生在课堂之初对这两个现象仅能做出直觉层面的猜测；经过一节课的学习，学生已掌握了气体压强的微观解释和统计规律的基本思想，此时要求学生用规范的物理语言重新解释这两个现象，实现从“课前直觉”到“课后理性”的认知跃迁。这种首尾呼应的设计让学生切身体验到学习的收获感和成长感，增强学习内驱力。 9. 板书设计 10. 教学反思 课堂生成与预设差异： 本节课的课堂生成与预设差异方面，学生可能在课题引入时自发提出从宏观到微观不同深度的解释，在抛硬币数据汇总时因频率不恰好等于0.5而质疑统计规律，在观察伽尔顿板和速率分布图像时产生“正态分布”“像一座山”等跨学科联想或形象比喻，在温度对比环节追问“曲线面积是否不变”“温度有无上限”等深层问题，也可能对豆粒实验的模拟准确性提出批判性思考；预设的认知差异则集中在统计规律适用范围的混淆、速率分布图像阅读能力的分化、温度与分子平均动能关系的理解层次差异、数学基础对描点绘图的影响以及压强微观解释中因果链的断裂等方面，需要通过反复强调“大量分子整体”的前提、分层设问、学案辅助、同桌协作和因果链填空等方式逐一应对。 学生参与度分析： 学生参与度整体呈现出较高的广度与深度，抛硬币、描点绘图等活动实现全员动手，演示实验通过前置猜想和投屏可视保障思维卷入，数学推导以填空阶梯降低门槛，豆粒撞击和动画模拟多感官调动注意力，课堂小结以知识接龙扩大参与面；整节课从行为参与到思维参与再到情感参与层层递进，对持续高效的学生提供挑战性问题避免“吃不饱”，对基础薄弱学生在低门槛环节建立自信、在高门槛环节给予梯度支持，确保无“零参与”学生，使不同层次的学生都能在安全的课堂氛围中获得成功的体验和认知的增长。 注：1. 可自行加页。 2. 正文用小四号宋体，1倍行距。 学科网（北京）股份有限公司 $