江苏省沭阳县潼阳中学高中物理选修3-3教学案：84气体热现象的微观意义1

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1、TONGVmGMDDLESOH••教学案科冃：物理主备人：高三物理组备课日期：课题8・4气体热现象的微观意义第1课时计划上课日期：教学日标（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。教学重难点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。教学流程内容板书关键点拨加工润色（一）引入新课问提：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

2、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，其屮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來解释气体实验定律。（二）新课教学1、关于气体压强微观解释的教学首先

3、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，单位体积内的分子数n=N/V与体积成反比，即体积越大时，反映气体的分子数密度n越小。问提：气体压强大小反映了气体分子运动的哪些特征呢？从气体对容器器壁压强产生的机制来分析，显示出如图1所示的图形：.因1如图所示是一个一端用活塞（此时表示活塞部分的线条闪烁3〜5次）

4、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一定质量的理想气体。由于在任一时刻气体分子向各方向上运动的分子数相等，为简化问题，我们仅讨论向活塞方向运动的分子。大屏幕上显示图2,即图中显示的仅为总分子数的合，（图屮显示的“分子”暂呈静态）先看其中一个（图2中涂黑的“分子”闪烁2〜3次）分子与活塞碰撞情况，（图2中涂黑的“分子”与活塞碰撞且以原速率反弹回来，活塞也随之颤抖一下，这样反复演示3〜5次）再看大量分子运动吋与活塞的碰撞情况：大屏幕上显示“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

5、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，但都只显示垂直于活塞表面的运动状态，而活塞被挤后有一个小的位移，且相对稳定，如图3所示的一个动态画面。时间上要显示15~30秒定格一次，再动态显示15〜30秒，再定格。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：若每个分子的质量为m,平均速率为v，分子与活塞的碰撞是完全弹性碰撞,则在这一分子与活塞碰撞屮，该分子的动量变化为2mv,即受的冲量为2mv,根据牛顿第三定律，该分子对活塞的冲暈也是2mv,那么在一段时间内大量分子与活塞碰撞多少次，活塞受到的总冲量就是2取的多少倍，单位时间内受到的总冲

6、量就是压力，而单位面积上受到的压力就是压强。由此可推出：气体压强一方面与每次碰撞的平均冲量2mv有关，另一方面与单位时间内单位面积受到的碰撞次数有关。对确泄的一泄质量的理想气体而言，每次碰撞的平均冲量，加v由平均速率v有关，v越大则平均冲量就越大，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。作业布置教学心得