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1、8. 4气体热现象的微观意义教学设计课题第4节 气体热现象的微观意义课 型新授课教 学 自 标知识与能力1 .知道气体分子运动的特点。2 .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。3 .能用气体分子动理论解释三个气体实验定律。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。情感、态度与价值 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
2、强的微观意义。教学 方法引导发现法和实验探究法相结合、讲授法、阅读法。教学程序设计教 学 过 程 及 小 法环节一明标自学过程设计二次备课“明标自学(1)新课导入1 .分子动理论的基本内容是什么？2 .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，用气体分子动理论解释气体的实验定律。教 学 过 程 及 方 法环节一合作释疑环节三 点拨拓展过程设计二次备课一、投掷硬币实验 学生实验：用计项 目 统计、 对象总共 投币 次数4枚硬币中正面朝上的硬币枚数01234我的实验数据10我所在 小组的 数据我所在 大组的 数据全班的 数据实验表明：
3、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 .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其他力 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 此时大量分子而言，在任一时刻向容器各个方向运动的分子 数是均等的。4
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。5 .理想气体的热力学温度T与分子的平均动能瓦成正 比，即T %瓦式中a是比例常数。此式说明，温度是分子平均动能的 标志。三、气体压强的微观意义模拟情景：雨滴打在伞面上使伞面受到冲击力，雨滴动 能越大，雨滴越密集，产生的压力就越大。【视频演示】雨滴撞击伞面【实验演示】滚珠撞击电子秤实验总结结论：从微观角度来看，气体压强的大小与两个因素 有关，一是气体分子的平均动能，二是分子的密集程度。前 者决定温度，后者决定体积。所以：气体压强与温度和体积 有关。四、对气体实验定律
5、的微观解释1.用气体分子动理论解释玻意耳定律：一定质量（勿）的理想气体，其分子总数（加是一个定值， 当温度（7）保持不变时，则分子的平均速率（。也保持不变， 当其体积（。增大几倍时，则单位体积内的分子数（/?）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：T不变 Y不变m 一定 N 一定 |或 T ） n （或忖一V M或I）总结：基本思维方法是：依据描述气体状态的宏观物理量（勿、 P、V、7）与表示气体分子运动状态的微观物理量（M 。 间的相关关系，从气体实验定律成立的
6、条件所述的宏观物理 量（如加一定和7不变）推出相关不变的微观物理量（如N 定和不变），再根据宏观自变量（如故的变化推出有关的 微观量（如）的变化，再依据推出的有关微观量（如和） 的变与不变的情况推出宏观因变量（如2）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 .用分子动力论解释查理定律：一定质量（/）的气体的总分子数（A）是一定的，体积（, 保持不变时，其单位体积内的分子数（）也保持不变，当温 度（力升高时，其分子运动的平均速率（。也增大，则气体压 强（P）也增大；反之当温度降低时，气体压强（夕）也减小。 这与查理定律的结论一致。用符 - z - n不变
7、号简易表V不变 一小或1）示为：T M或I） M或I）3 .用气体分子动理论解释盖吕萨克定律：一定质量（勿）的理想气体的总分子数（A）是一定的，要保 持压强（夕）不变，当温度（力升高时，全体分子运动的平均速 率/会增加，那么单位体积内的分子数（力一定要减小（否则 压强不可能不变），因此气体体积（”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：m 5E-N 一定v 或 1)P -1 n 1 t)T包或（）- v或（）能力创新思维例L 一位同学用橡皮帽堵住了注射器 且 前端的小孔,用活塞封闭了一部分空气在注n热水射器中，他把注射器竖直
8、放入热水中（如图用m 所示），发现注射器的活塞向上升起.试用分 身三 子动理论解释这个现象。拓展：用分子动理论，解释气体压强、温度和体积的关 系这类问题，要抓住压强的微观解释，从压强的微观解释入 手。压强是单位时间内撞击单位面积容器壁的分子对容器壁 的总冲力，分子的平均冲力的宏观表现是由温度，分子的密 集程度由质量和体积决定。这样就建立了宏观与微观的联 系。例2.对于一定量的理想气体，下列四个论述中正确的 是（）A.当分子热运动变剧烈时，压强必变大B.当分子热运动变剧烈时,压强可以不变C.当分子间的平均距离变大时,压强必变小D.当分子间的平均距离变大时，压强必变小本题的正确选项是B.拓展对于一
9、定质量的气体来说，下列说法正确的是（ ）A.若保持体积不变而温度升高，则压强一定增大B.若保持压强不变而体积减小，则温度一定升高C.若将该气体密闭在绝热容器里，则压缩气体时气体 的温度一定升高D.可以在体积、温度、压强这三个物理量中只改变一个答案：AC拓展下列情况可能发生的是（）A.气体体积增大，压强减小，温度不变B.气体体积增大，压强增大，温度降低C.绝热容器中的气体被压缩后温度不变D.绝热容器中的气体膨胀后温度降低解析：答案为：AD例3.如图所示，一定质量的理想1 A气体由状态A经过图所示过程变到状态P B,在此过程中气体的密度（）bA. 一直变小。T一直变大C.先变小后变大D.先变大后变
10、小解析：题干所给的是一定质量的理想气体由状态A变化 到状态B所经历的过程在一7图上得到的过程曲线。由图 像可知，在变化过程中，气体的压强一直变小，而温度一直 变大。对于一定质量的理想气体，压强变小时，体积可能变 大；温度升高时，体积也可能变大。当压强变小、温度升高 两个因素同时存在时，体积只能变大。质量一定的理想气体 在体积变大时密度变小。所以选项A正确。拓展：一定质量的理想气体，在经过等压膨胀、等容降 温、等压压缩、等容升温四个过程后回到初始状态，它是吸 热还是放热？等压膨胀：气体压强为口，体积增大了 %,则/；=-等容降温：体积不变，所以%=0。等压压缩：气体压强为R,体积减小了 R %。
11、等容升温：体积不变，所以叫=0。外界对气体做的总功为用 =3饰毋忆-由于pp“ 匕=A %，所以收0,代入A 即气体吸热。解法二：用图线直观地反应气体的状态 夕一M图线如图所示，气体从力状态经过p, 一个循环回到状态儿由夕一夕图线可以 看出，在等温膨胀过程力一8中，气体对A K,则典=P 匕+夕MV2 =/件0得。0,变化。对本题作AMgD C外做的功等于矩形力皮必、的面积；在等压 EF V压缩过程。一中，外界对气体所做的功等于矩形的面 积。整个循环气体对外做的功等于矩形/四的面积。气体 内能不变，对外做功，必然吸热。而且气体所吸收的热量也 等于矩形力四的面积。教 学 过 程 及 方 法环节四
12、当堂检测二次备课“当堂检测”：1 .气体比固体、液体容易被压缩，是因为 （）A.气体分子之间有很大的空隙B.气体分子之间有相互作用的引力C.气体分子的体积比固体、液体的分子小D.气体分子比固体、液体的分子有弹性2 .密封在容器中的气体的压强（）A.是由气体受到重力所产生的B.是由气体分子间的相互作用力（吸引和排斥）产生的C.是大量气体分子频繁地碰撞器壁所产生的D.当容器自由下落时将减小为零3 . 一定质量的气体,在压强不变的条件下，体积增大。则气 体分子的平均动能（）A.增大B.减少C.不变D.条件不足,无法判断4 .关于理想气体的下列说法中正确的是（）A.温度升高，气体分子的平均动能增大B.
13、温度相同时，各种气体分子的平均速率都相同C.温度相同时,各种气体分子的平均平动动能相同D.温度升高时,气体分子的平均动量减小课 堂 小 结1 .知道气体分子运动的特点。2 .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。3 .能用气体分子动理论解释三个气体实验定律。课后 作业课后练习1 .从分子运动论的观点来看，气体的压强是气体中大量分子对器壁的而形成的，它决定于气体分子的剧烈程度与内的气体分子数。2 . 一定质量的理想气体，经历等温压缩时，气体压强增大，从分子运动论的观点 分析，这是因为：（1） ,2 2）o3 .给自行车胎打气，
14、使其达到所需要的压强，问在夏天和冬天，打入胎内的空气 的质量是否相同？为什么？4 .如果一个容器内空气十分稀薄，以至于每立方米体积中只有几万或几十万个气体分子，则器壁受到气体的压强（）A.将很小，且时大时小部均匀B.将很小，但仍然是均匀的C.将很大，且时大时小部均匀D.将很大，但仍然是均匀的5 .如图所示，两个完全相同的圆柱形容器，甲中装满水，然后加上密封盖；乙中 封闭了一定质量的气体，问：（1）两容器内侧壁上受到的压强大小有什么因素决定？(2)若让两个容器同时做自由落体运动，容器侧壁上受到的压强将怎样变化?甲乙6.汽车长时间高速行驶，轮胎温度很高，这种情况下容易爆胎。试用气体分子动 理论来解释这个现象。气体分子运动的特点：板书自由性;设计无序性;规律性。课后反思