人教版 (2019)选择性必修 第三册3 分子运动速率分布规律教案

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第三册3 分子运动速率分布规律教案，共5页。教案主要包含了教材分析，学情分析，教学目标，教学重难点，教学重点，教学难点，新课导入，新课讲解等内容，欢迎下载使用。

【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。学生了解阿伏伽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。
【教学目标】
（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）新课导入
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：伽尔顿板实验
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。
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 QUOTE 成正比，即T=a QUOTE ，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 ）
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量为FΔt=-mv-mv=-2mv，所以气体分子受到的作用力为，根据牛顿第三定律，器壁受到的作用力为。
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20cm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(约20cm)把一小玻璃瓶豆粒均匀、连续地倒在台秤上，观察台秤指针的摆动情况。
(3)将实验(2)中相同一小玻璃瓶的豆粒从更高的位置(比如约40cm的位置)均匀、连续地倒在台秤上，观察台秤指针的摆动情况。
(4)将实验(2)中的小玻璃瓶换成大一些的玻璃瓶(比如容积为2倍)，从相同高度(约20cm)把一大玻璃瓶的豆粒均匀、连续地倒在台秤上，观察台秤指针的摆动情况。
学生观察实验，记录实验现象。
(1)单颗豆粒给秤盘的压力很小，作用时间很短，豆粒对秤盘的撞击是间断的。
(2)大量豆粒对秤盘的频繁碰撞，对秤盘产生了一个持续的相对均匀的压力。
(3)高度增大，豆粒落到秤盘上时的动能增大，秤盘受到的压力增大，压强增大。
(4)高度不变，豆粒落到秤盘上时的动能不变，豆粒的密度增大，秤盘受到的压力增大，压强增大。
学生分组讨论，合作小结。
(1)单个豆粒的撞击是间断的、不均匀的，大量豆粒总的作用表现为连续的、均匀的。豆粒的动能越大，压强越大；动能不变时，豆粒撞击的密度越大，压强越大。
(2)从微观角度看，气体分子的数量是巨大的，单位时间内、单位面积上气体分子对器壁产生连续的、均匀的作用力。器壁单位面积上受到的压力就是气体压强，即气体压强是由大量分子对器壁的频繁碰撞所产生的。容器内气体分子的平均速率越大，单位时间内、单位面积上气体分子对器壁产生的作用力越大；容器内气体分子的数密度越大，单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数越多，平均作用力越大。
(3)单个豆粒的运动服从动力学规律，但涉及大量豆粒运动的集体行为就不是纯粹的动力学问题了，要用统计规律处理。类比可知，单个分子的运动服从动力学规律，但涉及大量分子的集体行为要用到统计规律来处理。
【板书】
（一）板书
§ 分子热运动速率分布规律
一、气体分子运动特点
1.分子间距是分子大小的10倍，分子间作用力忽略不计
2.分子视为质点，分子间的碰撞视为弹性碰撞
3.向各个方向运动的气体分子数相等(各向同性)
二、分子速率分布
1.“两头小、中间大”
2.温度升高，热运动平均速率增大
3.温度是大量分子热运动剧烈程度的标志
三、气体压强的微观解释
1.压强的产生
2.p= eq \f(2,3) nEk
【课后反思】
（一）课后反思
本课内容属于实验分析类的，做好本节的实验是上好这节课的关键。对于气体分子是看不见摸不着的，通过运用动态图的形式形象的展示了气体分子运动的特点。模拟气体压强产生的机理，由于课堂上做这个实验，不好操作，所以用视频来代替。总之本节教案是好的。