高中二年级下学期物理《气体压强的微观解释》教学设计

教师科目物理课题气体压强的微观解释教学目标理解气体压强。理解气体压强的微观解释，体会本质是分子热运动的相互作用的结果。模拟气体压强产生的机理实验，通过类比发现气体压强的作用的本质。教学重难点教学重点：气体压强的产生机理。教学难点：气体压强的微观解释。教学过程同学们，这节课我们来学习气体压强的微观解释。气体的压强是怎样产生的呢？气体对容器壁的压强。是由于气体分子在永不停息的做无规则热运动，当大量气体分子飞到容器壁时，就会跟容器壁发生碰撞，对容器壁产生撞击力，从而产生的压强。同学们可以猜想一下气体的压强的大小与哪些微观因素有关呢？比如与气体分子的速度大小有没有关系呢？现在我们用实验来模拟气体压强产生的机理。在实验中我们发现一颗玻璃珠给秤盘的作用力很小，作用时间也很短，大量的玻璃珠，对称盘的频繁碰撞，就对秤盘产生一个持续的、均匀的压力。同一高度下落时，数量越多，产生的压力越大。数量相同的玻璃珠从不同高度下落时，高度越高，即与秤盘碰撞时速度远大，产生的压力越大。于是我们可以得出结论：大量做无规则热运动的分子频繁持续的碰撞容器壁产生气体的压强。单位时间内撞击容器壁的气体分子数越多、平均速率越大，产生的压强越大。单位时间内撞击容器壁的气体分子数与哪些因素有关呢，与气体分子的数密度有关：气体分子数密度(即单位体积内气体分子的数目)越大，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就越多。还与气体分子的平均速率有关，分子的平均速率越大，在单位时间内器壁受到气体分子撞击的次数越多。综合来看气体的压强在微观上与气体分子的数密度、气体分子的平均速率有关。现在我们用理论知识推导压强的微观决定因素。自然界中客观存在的真实气体是比较复杂的，为了便于研究，抓住事物的本质，首先把实际气体做一个简化处理。这样的处理，无论是对工程实践还是对理论问题的研究都有着重要的意义。首先建立模型。将分子视作质点，不占用体积。认为分子之间除碰撞的瞬间外,无相互作用力.(忽略重力)分子与分子,分子与器壁的碰撞看做弹性碰撞.研究单个分子的运动时服从牛顿力学.因为分子数目太多,无法解这么多的联立方程.所以用统计的方法来研究.我们可以认为：分子按位置的分布是均匀的即分子在各处出现的几率相同、容器内各处分子数密度也相同认为分子速度按方向分布是均匀的即分子向各方向运动的概率相同为了让同学们更好的理解，我们选一个简化的推导方法:由于六个面的压强相同，所以求某一面的压强：首先做一个特殊假设：设所有分子匀以速率v运动各有六分之一分子数分别垂直地向容器的某一壁运动设每个分子的质量为m，气体的分子数密度为n当某分子与A面碰撞时，由于是弹性碰撞没有能量损失，所以初末动量大小相等，求出该分子z方向分子受到冲量大小为2mv，气体分子施予A面的冲量大小也为2mv，方向相反，由于我们假设各有六分之一分子数分别垂直地向容器的一壁运动，所以t时间内与A面碰撞的分子总数，接下来求出A面t时间受到所有分子的总冲量，等式两边分别除以t和面积。即可求出A面受到的压强，由于所有分子的速率并不相同，可以用平均速率替代，于是就得出压强的表达式。从表达式中可以看出，气体种类相同时，气体的压强在微观上由气体分子的数密度、气体分