人教版(新教材)高中物理选择性必修3教学设计1：1 3 分子运动速率分布规律 教案

人教版（新教材）高中物理选择性必修第三册PAGEPAGE11.3分子运动速率分布规律〖教学目标〗1.初步了解什么是统计规律。2.了解气体分子运动的特点：分子沿各个方向运动的机会均等，分子速率按一定规律分布。3.能用气体分子动理论解释气体压强与所对应的微观物理量间的联系。〖教学重点〗统计规律、气体分子运动的特点、分子速率按一定规律分布、解释气体压强〖教学过程〗（一）新课导入某期福利彩票大奖连续两期未出，资金池中有几个亿的资金，某同学经过百度可知，获得大奖的概率为1700万分之一，于是他经过计算判断下一期一定要出一等奖了，他的判断正确吗?对此你有什么启发?（二）新课学习一、气体分子运动的特点1.统计规律:(1)在一定条件下，若某事件必然出现，这个事件叫作必然事件。(2)若某事件不可能出现，这个事件叫作不可能事件。(3)若在一定条件下某事件可能出现，也可能不出现，这个事件叫作随机事件。(4)大量随机事件的整体往往会表现出一定的规律性，这种规律就叫作统计规律。2.气体分子运动的特点:(1)气体分子运动的自由性：通常认为，气体分子除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，不受力而做匀速直线运动，气体充满它能达到的整个空间。(2)单个分子运动的无序性：气体分子之间频繁地碰撞，每个分子的速度大小和方向频繁地改变。分子的热运动永不停息，单个分子的运动杂乱无章；在某一时刻，向着任何一个方向运动的分子都有。(3)大量分子运动的规律性：在某一时刻，向各个方向运动的气体分子数目几乎相等。二、分子运动速率分布图像思考：气体的温度升高时，所有气体分子的速率都增大吗?〖提示〗：温度升高时，气体分子的平均速率增大，但有可能个别分子的速率变小，事实上，对于某个气体分子来说，其速率大小是时刻在变化的，并且也是无法确定的。1.大量分子整体的速率分布遵从一定的统计规律;在一定的温度下，各种不同速率范围内的分子数在总分子数中所占的比率是确定的。2.气体分子中，速率很大的和速率很小的分子数占总分子数的比率是很小的，气体中大多数分子的速率都接近某个数值，与这个数值相差越多，分子数越少，表现出“中间多、两头少”的分布规律。3.温度升高时，分子数最多的速率区间移向速率大的一方，速率小的分子数减少，速率大的分子数增加，分子的平均速率增大。三、气体压强的微观解释1.气体压强的形成原因从分子动理论的观点来看，气体对容器的压强源于气体分子的热运动，当它们飞到器壁时，就会跟器壁发生碰撞(可视为弹性碰撞)，就是这个撞击对器壁产生了作用力，从而产生了压强。2.分子给器壁的作用力分析由动量定理气体分子受力牛顿第三定律器壁受力情境探究：自行车的轮胎没气后会变瘪，用打气筒向里打气，打进去的气越多，轮胎会越“硬”。在炎热的夏天，打足了气的汽车轮胎在日光的曝晒下容易胀破。问题1.假设轮胎的容积和气体的温度不发生变化，对于打进去的气越多自行车的轮胎会越“硬”的现象，你怎样用分子动理论的观点来解释?〖提示〗：轮胎的容积不发生变化，随着气体不断地打入，轮胎内气体分子的数密度不断增大，温度不变意味着气体分子的平均速率没有发生变化，故气体压强不断增大，轮胎会越来越“硬”。2.对于在炎热的夏天，打足了气的汽车轮胎在日光的曝晒下容易胀破的现象，你怎

样用分子动理论的观点来解释?〖提示〗：在日光曝晒下，轮胎内气体温度显著升高，气体分子热运动加剧，分子的平均速率增大，使气体压强增大，超过轮胎的承受能力，轮胎便会胀破。3.决定气体压强大小的因素1.气体压强产生的原因:从分子动理论的观点来看，气体对容器的压强是由于气体分子跟器壁发生碰撞而产生的。(1)微观因素：①气体分子的平均速率:气体的温度高，气体分子的平均速率就大，气体分子与器壁碰撞(可视为弹性碰撞)时给器壁的作用力就大，则气体的压强就大。②气体分子的数密度(单位体积内气体分子的数目):气体分子的数密度大，在单位

时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就多，给器壁的平均作用力就大，则气体的压强就大。(2)微观因素：①与温度有关：在体积不变的情况下，温度越高，气体分子的平均速率越大，则气体的压强越大。②与体积有关：在温度不变的情况下，体积越小，气体分子的数密度越大，则气体的压强越大。4.气体压强与大气压强的区别与联系气体压强大气压强区别①因密闭容器内的气体分子的数密度一般很小，由气体自身重力产生的压强极小，可忽略不计，故气体压强由气体分子碰撞器壁产生②大小由气体分子的数密度和温度决定，与地球的引力无关③气体对上下左右器壁的压强大小都是相等的①由于空气受到重力作用紧紧包围地球而对浸在它里面的物体产生的压强．如果没有地球引力作用，地球表面就没有大气，从而也不会有大气压强②地面大气压强的值与地球表面积的乘积，近似等于地球大气层所受的重力值③大气压强最终也是通过分子碰撞实现对放入其中的物体产生压强联系两种压强最终都是通过气体分子碰撞器壁或碰撞放入其中的物体而产生的〖即学即用〗1.(多选)在研究热现象时，我们采用统计方法，这是因为()A.每个分子的运动速率随温度的变化是有规律的B.个别分子的运动不具有规律性C.在一定温度下，大量分子的速率分布是确定的D.在一定温度下，大量分子的速率分布也随时间而变化〖解析〗选B、C。大量分子运动的速率分布是有规律的，可以用统计方法，而个别分子的运动速率瞬息万变，没有规律，故B、C选项正确。2.关于气体分子运动的特点，下列说法不正确的是()A.由于气体分子间距离较大，所以气体很容易被压缩B.气体之所以能充满整个空间，是因为气体分子间相互作用的引力和斥力十分微弱，气体分子可以在空间内自由移动C.由于气体分子之间的距离较大，所以气体分子间根本不存在相互作用D.气体分子间除相互碰撞外，几乎无相互作用〖解析〗选C。气体分子间距离大，相互作用的引力和斥力很微弱，很容易被压缩，气体分子能自由运动，故A、B正确;尽管气体分子间的距离很大，但并不是气体分子间没有相互作用力，故C错，D正确。3.对于一定质量的气体，下列四个论述中正确的是()A.当分子热运动变剧烈时，压强必增大B.当分子热运动变剧烈时，压强可以不变C.当分子间平均距离变大时，压强必变大D.当分子间平均距离变大时，压强必变小〖解析〗选B。影响气体压强的是分子的平均速率和气体分子的数密度。分子热运动变剧烈，表明气体温度升高，分子平均速率增大，但不知气体分子的数密度怎么变化，故压强的变化趋势不明确，A错误，B正确;分子间平均距离变大，表明气体分子的数密度变小，但因不知此时分子的平均速率怎么变，故气体的压强变化趋势不明确，C、D错误。4.(多选)一定质量气体，在体积不变的情况下，温度升高，压强增大的原因是()A.温度升高后，气体分子的平均速率变大B.温度升高后，每一个气体分子的速率变大C.温度升高后，分子撞击器壁的平均作用力增大