气体热现象的微观意义课时教学设计
课 题
气体热现象的微观意义
课 型
新授课
课标
要求
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。
教
学
目
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
方法
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
环节二 合作释疑 环节三 点拨拓展
6
过
程
及
方
法
过程设计
二次备课
一、投掷硬币实验
学生实验：
4枚硬币中正面朝上的硬币枚数
统计项目
统计对象
总共投币次数
0
1
2
3
4
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：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。
5.理想气体的热力学温度T与分子的平均动能成正比，即
T =a
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（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。
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书面符号简易表述方式：
总结：基本思维方法是：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.用分子动力论解释查理定律：
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.用气体分子动理论解释盖·吕萨克定律：
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：
能力创新思维
例1．一位同学用橡皮帽堵住了注射器前端的小孔,用活塞封闭了一部分空气在注射器中,他把注射器竖直放入热水中(如图所示) ,发现注射器的活塞向上升起.试用分子动理论解释这个现象.
拓展：
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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，一定质量的理想气体由状态A经过图所示过程变到状态B，在此过程中气体的密度（ ）
A．一直变小
B．一直变大
C．先变小后变大
D．先变大后变小
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p－T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p1，体积增大了ΔV1，则W1＝－p1ΔV1；
等容降温：体积不变，所以W2＝0。
等压压缩：气体压强为p2，体积减小了ΔV2，则W3＝p2ΔV2。
等容升温：体积不变，所以W4＝0。
外界对气体做的总功为W＝W1+W2+W3+W4=－p1ΔV1＋p2ΔV2
由于p1>p2，ΔV1＝ΔV2，所以W0，即气体吸热。
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解法二：用图线直观地反应气体的状态变化。对本题作p－V图线如图所示，气体从A状态经过一个循环回到状态A。由p－V图线可以看出，在等温膨胀过程A－B中，气体对外做的功等于矩形ABFE的面积；在等压压缩过程C－D中，外界对气体所做的功等于矩形CDEF的面积。整个循环气体对外做的功等于矩形ABCD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ABCD的面积
教
学
过
程
及
方
法
环节四 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．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来分析，这是因为：（1）__ _______ ，
（2）______ _____。
3．给自行车胎打气，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?
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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？
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。
板书
设计
气体分子运动的特点;自由性
;无序性;
规律性.
课后
反思
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