气体的微观意义

【设计】

第八章第4节气体的微观意义
一、教材分析
用微观解释宏观，离不开统计规律。本节教材有意识地渗透统计观点，提出什么是统计规律。时可以举出学生比较熟悉的生活中的事例，帮助学生理解统计规律的意义，并理解压强以及气体实验定律的微观解释。通过分析气体分子运动的特点，去学习压强的产生原因。
二、教学目标
（一）、知识与技能
（1）能用气体分子动理论解释气体压强的微观意义，并能知道气体的压强、温度、体积与所对应的微观物理量间的相关联系。
??（2）能用气体分子动理论解释三个气体实验定律。
（二）、过程与方法
　　通过让学生用气体分子动理论解释有关的宏观物理现象，培养学生的微观想像能力和逻辑推理能力，并渗透“统计物理”的思维方法。
（三）、情感态度价值观
　　通过对宏观物理现象与微观粒子运动规律的分析，对学生渗透“透过现象看本质”的哲学思维方法。
三、教学重点、难点
?1．用气体分子动理论来解释气体实验定律是本节课的重点。
??2．气体压强的微观意义是本节课的难点，因为它需要学生对微观粒子复杂的运动状态有丰富的想像力。
四、学情分析
根据学生的情况教师可以先让学生课前完成“抛币实验”然后进行全班交流家与评价，让学生发表自己的看法，从中领略到自然与社会的奇妙与和谐，增加对科学的求知欲和好奇心。
五、教学方法
讨论、谈话、练习、多媒体课件辅助
六、课前准备
1．学生的学习准备：预习气体的微观意义
2．教师的教学准备：多媒体课件制作，课前预习学案，准备实验器材。
七、课时安排：1课时
八、教学过程
（一）预习检查、总结疑惑
检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑，使教学具有了针对性。
（二）情景导入、展示目标。
设问：气体的状态变化规律？从微观方面如何解释？　

（三）合作探究、精讲点拨
1、统计规律
?

2、气体分子运动的特点
设问：气体分子运动的特点有哪些？
??（1）气体间的距离较大，分子间的相互作用力十分微弱，可以认为气体分子除相互碰撞及与器壁碰撞外不受力作用，每个分子都可以在空间自由移动，一定质量的气体的分子可以充满整个容器空间。
??（2）分子间的碰撞频繁，这些碰撞及气体分子与器壁的碰撞都可看成是完全弹性碰撞。气体通过这种碰撞可传递能量，其中任何一个分子运动方向和速率大小都是不断变化的，这就是杂乱无章的气体分子热运动。
??（3）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。
??（4）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。
??今天我们就是要从气体分子运动的这些特点和规律来解释气体实验定律。
??3、气体压强微观解释
?首先通过设问和讨论建立反映气体宏观物理状态的温度（T）、体积（V）与反映气体分子运动的微观状态物理量间的联系：
?温度是分子热运动平均动能的标志，对确定的气体而言，温度与分子运动的平均速率有关，温度越高，反映气体分子热运动的平均速率
?? 体积影响到分子密度（即单位体积内的分子数），对确定的一定质量的理想气体而言，分子总数N是一定的，当体积为V时，单位体积内
??
??n越小。
??然后再设问：气体压强大小反映了气体分子运动的哪些特征呢？
??这应从气体对容器器壁压强产生的机制来分析。
??先让学生看用小球模拟气体分子运动撞击器壁产生压强的机制：
??显示出如图1所示的图形：
??
向同学介绍：器材，实验
??得出结论：由此可见气体对容器壁的压强是大量分子对器壁连续不断地碰撞所产生的。
??进一步分析：v越大则平均冲击力就越大，而单位时间内单位面积上碰撞的次数既与分子密度n有关，又与分子的平均速率有关，分子密度n越大，v也越大，则碰撞次数就越多，因此从气体分子动理论的观点看，气体压强的大小由分子的平均速率v和分子密度n共同决定，n越大，v也越大，则压强就越大。
??4用气体分子动理论解释实验三定律
??（1）教师引导、示范，以解释玻意耳定律为例教会学生用气体分子动理论解释实验定律的基本思维方法和简易符号表述形式。
??范例：用气体分子动理论解释玻意耳定律。
一定质量（m）的理想气体，其分子总数（N）是一个定值，当温度（T）保持不变时，则分子的平均速率（v）也保持不变，当其体积（V）增大几倍时，则单位体积内的分子数（n）变为原来的几分之一，因此气体的压强也减为原来的几分之一；反之若体积减小为原来的几分之一，则压强增大几倍，即压强与体积成反比。这就是玻意耳定律。
??书面符号简易表述方式：
??

?小结：基本思维方法（详细文字表述格式）是：依据描述气体状态的宏观物理量（m、p、V、T）与表示气体分子运动状态的微观物理量（N、n、v）间的相关关系，从气体实验定律成立的条件所述的宏观物理量（如m一定和T不变）推出相关不变的微观物理量（如N一定和v不变），再根据宏观自变量（如V）的变化推出有关的微观量（如n）的变化，再依据推出的有关微观量（如v和n）的变与不变的情况推出宏观因变量（如p）的变化情况，结论是否与实验定律的结论相吻合。若吻合则实验定律得到了微观解释。
??（2）让学生体验上述思维方法：每个人都独立地用书面详细文字叙述和用符号简易表述的方法来对查理定律进行微观解释，然后由平时物理成绩较好的学生口述，与下面正确答案核对。
书面或口头叙述为：一定质量（m）的气体的总分子数（N）是一定的，体积（V）保持不变时，其单位体积内的分子数（n）也保持不变，当温度（T）升高时，其分子运动的平均速率（v）也增大，则气体压强（p）也增大；反之当温度（T）降低时，气体压强（p）也减小。这与查理定律的结论一致。
??用符号简易表示为：
??（3）让学生再次练习，用气体分子动理论解释盖?吕萨克定律。再用更短的时间让学生练习详细表述和符号表示，然后让物理成绩为中等的或较差的学生口述自己的练习，与下面标准答案核对。
??一定质量（m）的理想气体的总分子数（N）是一定的，要保持压强（p）不变，当温度（T）升高时，全体分子运动的平均速率v会增加，那么单位体积内的分子数（n）一定要减小（否则压强不可能不变），因此气体体积（V）一定增大；反之当温度降低时，同理可推出气体体积一定减小。这与盖?吕萨克定律的结论是一致的。
??用符号简易表示为：
??

四、当堂检测

九、板书设计
气体的微观意义
一、统计规律
二、气体分子运动的特点
三、气体压强微观解释
四、用气体分子动理论解释实验三定律
十、教学反思
本课的设计采用了课前下发预习学案，学生预习本节内容，找出自己迷惑的地方。课堂上师生主要解决重点、难点、疑点、考点、探究点以及学生学习过程中易忘、易混点等，最后进行当堂检测，课后进行延伸拓展，以达到提高课堂效率的目的。
本节课时间45分钟，其中情景导入、展示目标、检查预习5分钟，讲解统计规律10分钟，气体分子运动的特点5分钟，气体压强微观解释10分钟，学生分组实验5分钟左右，反思总结当堂检测5分钟左右，其余环节5分钟，能够完成教学内容。在后面的教学过程中会继续研究本节课，争取设计的更科学，更有利于学生的学习，也希望大家提出宝贵意见，共同完善，共同进步!

十一、学案设计(见下页)

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