气体热现象的微观意义

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1、气体热现象的微观意义一、教学目标　　1、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。　　2、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。3、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。二、重点、难点分析1．用气体分子动理论来解释气体实验定律是

2、本节课的重点，它是本节课的核心内容。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。三、导学流程(一)体验统计规律1.阅读教材，知道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。（二）气体分子运动的特点1.阅读教材：你能找到气体分子运动有哪些特点？同学之间相互交流，然后总结。2.点拨：气体分子运动特点是：（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

3、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。4（三）气体压强的微观解释1、提出问题：讨论分析反映气体宏观物

4、理状态的温度（T）、体积（V）与反映气体分子运动的哪些微观状态物理量间存在联系？【点拨】：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越大。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，单位体积内的分子数与体积V成反比，即体积越大时反映气体分子的密度n越小。2、提出问题：从微观上看气体的压强是怎样产生的呢？气体压强大小反映了气体分子运动的哪些特征呢？点拨：气体分子运动撞击器壁产生压强

5、如图1所示的图形：是一个一端用活塞封闭的气缸，活塞用一弹簧与一固定物相连，活塞与气缸壁摩擦不计，当气缸内为真空时，弹簧长为原长。如果在气缸内密封了极少量的理想气体。如图2，由于在任一时刻气体分子向各方向上运动的分子数相等，图中显示的仅为总分子数的一部分，一定有“分子”与活塞碰撞被反弹回来，活塞受到碰撞作用会颤抖一下。再看大量分子运动时与活塞的碰撞情况，如图3，大量“分子”都向活塞方向运动，对活塞连续不断地碰撞，碰后的“分子”反弹回来，有的返回途中与别的“分子”相撞后改变方向，有的与活塞对面器壁相碰改变方向，但在这里只考

6、虑垂直于活塞表面的运动状态。对活塞而言一直有分子碰撞，活塞受到一个“持续”的压力，而被挤后有一个小的位移，且相对稳定。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：从微观角度来看，气体压强的大小跟两个因素有关：一个是气体分子的平均动能。一个是分子的密集程度。气体分子的平均动能越大，分子撞击器壁时对器壁产生的作用力越大，气体的压强就越大；而温度是分子平均动能的标志，可见气体的压强跟温度有关。气体分子越密集，单位时间撞击器壁单位面积的分子越多，气体的压强就越大，一定质量的气体，体积

7、越小，分子越密集，可见气体的压强跟体积有关。4（四）用气体分子动理论解释实验三定律1、引导、示范，解释玻意耳定律为例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（）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

8、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