2019-2020年高中物理 《氣體分子動理論》教案 魯科版選修3-3.doc

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2019-2020年高中物理 《氣體分子動理論》教案 魯科版選修3-3 教學目標 知識目標 　　1、知道氣體分子運動的特點． 　　2、知道分子沿各個方向運動的機會均等，分子速率按一定規(guī)律分布，這種規(guī)律是一種統(tǒng)計規(guī)律． 　　3、知道氣體壓強的微觀解釋以及氣體實驗定律的微觀解釋． 能力目標 　　通過用微觀解釋宏觀，提出統(tǒng)計規(guī)律，滲透統(tǒng)計觀點，以提高學生分析、綜合、歸納能力． 情感目標 　　通過對氣體分子定律以及氣體實驗定律的微觀解釋，尤其是統(tǒng)計規(guī)律的滲透，讓學生體會其在科學研究中的作用．培養(yǎng)學生樹立科學的探究精神． 教學建議 　　用微觀的方法解釋宏觀現(xiàn)象，對學生來說，這是第一次接觸，應從實際出發(fā)，通過模擬和舉例來幫助學生理解統(tǒng)計規(guī)律的意義．理解氣體壓強的產生并解釋氣體的實驗定律是本節(jié)的重要內容，也是提高學生分析、綜合、歸納能力的有效途徑． 教學設計示例 （一）教學總體設計 　　1、教師應借助物理規(guī)律和課件展示，準確講解，注意啟發(fā)點撥，以學生自己討論歸納． 　　2、學生應積極思考、認真觀察、參與討論、總結規(guī)律、解釋現(xiàn)象． 　　教師通過動畫模擬引入微觀對宏觀的解釋、滲透統(tǒng)計思維，指導學生觀察動畫、分析特點，總結統(tǒng)計規(guī)律，解釋有關現(xiàn)象． （二）重點難點疑點及解決辦法 　　1、重點：氣體壓強的產生和氣體實驗定律的微觀解釋． 　　2、難點：用統(tǒng)計的方法分析氣體分子運動的特點． 　　3、疑點 　?。?）氣體分子運動與固體、液體分子運動有什么區(qū)別． 　?。?）氣體的壓強是怎樣產生的？它的大小由什么因素決定． 　　4、解決辦法 　　用小球模擬分子碰撞器壁，聯(lián)系實際，從實例出發(fā)理解氣體壓強的產生機理，并分析影響氣體壓強的因素． （三）教學過程 　　1、氣體分子運動特點（條件允許，可以播放動畫進行模擬演示） 　　在教師引導下得出結論： 　　①氣體分子間距較大 　?、跉怏w分子充滿整個容器空間 　?、蹥怏w分子運動頻繁碰撞 　　④氣體分子向各個方向運動的機會均等 　　分析氣體分子運動特點及聯(lián)系實驗得出： 　?、贇怏w分子間距大，作用力小（可認為沒有），所以氣體沒有一定的形態(tài)和體積（由容器決定）． 　?、诜肿友馗鱾€方向運動的機會均等． 　　③速率分布是中間大兩頭小的規(guī)律．其速率分布與分子數(shù)的關系如圖所示． 　　2、氣體壓強的微觀解釋 　　大量氣體分子對器壁頻繁碰撞，就對器壁產生一個持續(xù)的均勻的壓強．器壁單位面積上受到的壓力，就是氣體的壓強． 　　例如：雨滴撞擊雨傘的例子． 　　再比如：用一小把針刺手心，當針刺的頻率很高時，手心的感覺就不是痛一下，而是成為一種連續(xù)的均勻的痛感了． 　　氣體的壓強與氣體的密度和氣體分子的平均功能有關．經過實驗和理論計算得出： 　　 為氣體單位體積內的分子數(shù)，E為氣體分子的平均動能． 　　3、對氣體實驗定律的微觀解釋 　?。?）玻意耳定律 　　　　 　　（2）查理定律 　　　　 　?。?）蓋呂薩克定律 　　　　 　　4、總結、擴展 　?。?）氣體分子運動有什么特點？ 　?。?）氣體的壓強是怎樣產生的？它的大小由什么因素決定？ 　?。?）怎樣從微觀的方法解釋氣體三實驗定律？ 　　5、板書設計 五、氣體分子動理論 1、氣體分子運動特點 　　① 　?、? 　　③ 2、對氣體壓強的微觀解釋 3、對氣體實驗定律的微觀解釋 教學設計示例參考 氣體實驗定律的微觀解釋 一、教學目標 　　1、知識目標： 　　（1）能用氣體分子動理論解釋氣體壓強的微觀意義，并能知道氣體的壓強、溫度、體積與所對應的微觀物理量間的相關聯(lián)系． 　?。?）能用氣體分子動理論解釋三個氣體實驗定律． 　　2、能力目標：通過讓學生用氣體分子動理論解釋有關的宏觀物理現(xiàn)象，培養(yǎng)學生的微觀想象能力和邏輯推理能力，并滲透“統(tǒng)計物理”的思維方法． 　　3、情感目標：通過對宏觀物理現(xiàn)象與微觀粒子運動規(guī)律的分析，對學生滲透“透過現(xiàn)象看本質”的哲學思維方法． 二、重點、難點分析 　　1、用氣體分子動理論來解釋氣體實驗定律是本節(jié)課的重點，它是本節(jié)課的核心內容． 　　2、氣體壓強的微觀意義是本節(jié)課的難點，因為它需要學生對微觀粒子復雜的運動狀態(tài)有豐富的想象力． 三、教具 　　計算機控制的大屏幕顯示儀；自制的顯示氣體壓強微觀解釋的計算機軟件． 四、主要教學過程 （一）引入新課 　　先設問：氣體分子運動的特點有哪些？ 　　答案：特點是：（1）氣體間的距離較大，分子間的相互作用力十分微弱，可以認為氣體分子除相互碰撞及與器壁碰撞外不受力作用，每個分子都可以在空間自由移動，一定質量的氣體的分子可以充滿整個容器空間．（2）分子間的碰撞頻繁，這些碰撞及氣體分子與器壁的碰撞都可看成是完全彈性碰撞．氣體通過這種碰撞可傳遞能量，其中任何一個分子運動方向和速率大小都是不斷變化的，這就是雜亂無章的氣體分子熱運動．（3）從總體上看氣體分子沿各個方向運動的機會均等，因此對大量分子而言，在任一時刻向容器各個方向運動的分子數(shù)是均等的．（4）大量氣體分子的速率是按一定規(guī)律分布，呈“中間多，兩頭少”的分布規(guī)律，且這個分布狀態(tài)與溫度有關，溫度升高時，平均速率會增大． 　　今天我們就是要從氣體分子運動的這些特點和規(guī)律來解釋氣體實驗定律． （二）教學過程設計 　　1、關于氣體壓強微觀解釋的教學 　　首先通過設問和討論建立反映氣體宏觀物理狀態(tài)的溫度（T）、體積（V）與反映氣體分子運動的微觀狀態(tài)物理量間的聯(lián)系： 　溫度是分子熱運動平均動能的標志，對確定的氣體而言，溫度與分子運動的平均速率有關，溫度越高，反映氣體分子熱運動的平均速率（ ）越大． 　　體積影響到分子密度（即單位體積內的分子數(shù)），對確定的一定質量的理想氣體而言，分子總數(shù)N是一定的，當體積為V時，單位體積內的分子數(shù) 與體積V成反比，即體積越大時，反映氣體分子的密度n越?。? 　　然后再設問：氣體壓強大小反映了氣體分子運動的哪些特征呢？ 　　這應從氣體對容器器壁壓強產生的機制來分析． 　　先讓學生看用計算機模擬氣體分子運動撞擊器壁產生壓強的機制： 　　首先用計算機軟件在大屏幕上顯示出如圖1所示的圖形： 　　向同學介紹：如圖所示是一個一端用活塞（此時表示活塞部分的線條閃爍3～5次）封閉的氣缸，活塞用一彈簧與一固定物相連，活塞與氣缸壁摩擦不計，當氣缸內為真空時，彈簧長為原長．如果在氣缸內密封了一定質量的理想氣體．由于在任一時刻氣體分子向各方向上運動的分子數(shù)相等，為簡化問題，我們僅討論向活塞方向運動的分子．大屏幕上顯示圖2，即圖中顯示的僅為總分子數(shù)的 ，（圖中顯示的“分子”暫呈靜態(tài)）先看其中一個（圖2中涂黑的“分子”閃爍2～3次）分子與活塞碰撞情況，（圖2中涂黑的“分子”與活塞碰撞且以原速率反彈回來，活塞也隨之顫抖一下，這樣反復演示3～5次）再看大量分子運動時與活塞的碰撞情況： 　　大屏幕上顯示“分子”都向活塞方向運動，對活塞連續(xù)不斷地碰撞，碰后的“分子”反彈回來，有的返回途中與別的“分子”相撞后改變方向，有的與活塞對面器壁相碰改變方向，但都只顯示垂直于活塞表面的運動狀態(tài)，而活塞被擠后有一個小的位移，且相對穩(wěn)定，如圖3所示的一個動態(tài)畫面．時間上要顯示15～30秒定格一次，再動態(tài)顯示15～30秒，再定格．