2024-2025学年高中物理 第一章 分子动理论 第3节 分子的热运动教学实录1 粤教版选修3-3

2024-2025学年高中物理第一章分子动理论第3节分子的热运动教学实录1粤教版选修3-3科目授课时间节次--年—月—日（星期——）第—节指导教师授课班级、授课课时授课题目（包括教材及章节名称）2024-2025学年高中物理第一章分子动理论第3节分子的热运动教学实录1粤教版选修3-3教学内容分析1.本节课的主要教学内容为粤教版选修3-3第一章第3节“分子的热运动”，包括分子热运动的定义、分子运动论的基本假设、分子热运动的规律等。

2.教学内容与学生已有知识的联系：本节课内容与高中物理前期的力学、热学知识紧密相关，如力学中的动量、动能等概念，热学中的温度、热量等概念，为学生进一步学习分子动理论奠定基础。核心素养目标本节课旨在培养学生的科学探究能力、科学思维能力、科学态度与责任。通过探究分子的热运动现象，学生能够运用科学方法分析问题，提高实验操作技能，培养严谨的科学态度和对科学知识的敬畏之心。同时，引导学生理解科学知识的应用价值，激发学生对物理学科的兴趣和探索精神。学习者分析1.学生已经掌握的相关知识：学生在进入本节课之前，已经学习了高中物理的基础知识，包括力学、热学等，对运动、力、能量等基本概念有初步的理解。此外，学生可能已经接触过一些简单的热现象，如物体的热胀冷缩、热传递等。

2.学生的学习兴趣、能力和学习风格：高中学生对物理学科普遍具有好奇心和求知欲，对于与日常生活相关的物理现象尤为感兴趣。学生的能力方面，部分学生可能具有较强的逻辑思维和抽象思维能力，能够较快地理解物理概念和规律。学习风格上，学生中既有偏好通过实验观察来学习的学生，也有倾向于通过理论推导来理解物理现象的学生。

3.学生可能遇到的困难和挑战：部分学生可能对抽象的物理概念难以理解，例如分子动理论中的“分子”这一概念，学生可能难以在宏观世界中找到对应的具体形象。此外，学生可能对热运动规律的推导过程感到困惑，尤其是在处理复杂的热力学问题时，可能会遇到计算和逻辑推理上的困难。此外，由于分子动理论涉及微观粒子的运动，学生可能需要克服对微观世界的认知障碍。教学资源-软硬件资源：实验室中的显微镜、温度计、压力计等实验器材，计算机及投影仪等多媒体设备。

-课程平台：学校内部网络教学平台，用于发布教学材料和学生作业。

-信息化资源：分子动理论相关的动画演示软件，在线实验模拟平台，以及相关的教学视频和科普文章。

-教学手段：实物模型、黑板板书、PPT演示文稿、课堂讨论、小组合作学习等。教学实施过程1.课前自主探索

教师活动：

发布预习任务：通过在线平台或班级微信群，发布预习资料（如PPT、视频、文档等），明确预习目标和要求。设计预习问题：围绕“分子的热运动”课题，设计一系列具有启发性和探究性的问题，如“什么是分子的热运动？它如何影响物体的性质？”引导学生自主思考。

监控预习进度：利用平台功能或学生反馈，监控学生的预习进度，确保预习效果。

学生活动：

自主阅读预习资料：按照预习要求，自主阅读预习资料，理解分子的热运动基本概念。

思考预习问题：针对预习问题，进行独立思考，记录自己的理解和疑问。

提交预习成果：将预习成果（如笔记、思维导图、问题等）提交至平台或老师处。

教学方法/手段/资源：

自主学习法：引导学生自主思考，培养自主学习能力。

信息技术手段：利用在线平台、微信群等，实现预习资源的共享和监控。

作用与目的：

帮助学生提前了解分子的热运动，为课堂学习做好准备。

培养学生的自主学习能力和独立思考能力。

2.课中强化技能

教师活动：

导入新课：通过分子运动理论的动画演示，引出“分子的热运动”课题，激发学生的学习兴趣。

讲解知识点：详细讲解分子的热运动规律，结合实例帮助学生理解，如气体压强的微观解释。

组织课堂活动：设计小组讨论，让学生分析不同温度下分子的运动状态。

学生活动：

听讲并思考：认真听讲，积极思考老师提出的问题。

参与课堂活动：积极参与小组讨论，体验分子的热运动在生活中的应用。

教学方法/手段/资源：

讲授法：通过详细讲解，帮助学生理解分子的热运动规律。

实践活动法：设计小组讨论，让学生在实践中掌握分子的热运动分析。

作用与目的：

帮助学生深入理解分子的热运动规律，掌握分析分子运动的方法。

3.课后拓展应用

教师活动：

布置作业：布置与分子的热运动相关的计算题和实验设计题，巩固学习效果。

提供拓展资源：提供与分子的热运动相关的拓展资源，如科普书籍、在线实验平台等。

学生活动：

完成作业：认真完成老师布置的作业，巩固学习效果。

拓展学习：利用拓展资源，进行进一步的学习和思考。

教学方法/手段/资源：

自主学习法：引导学生自主完成作业和拓展学习。

反思总结法：引导学生对自己的学习过程和成果进行反思和总结。

作用与目的：

巩固学生在课堂上学到的分子的热运动知识点和技能。

通过反思总结，帮助学生发现自己的不足并提出改进建议，促进自我提升。拓展与延伸六、拓展与延伸

1.拓展阅读材料

-《热力学与统计物理基础》-梁灿彬

-《分子物理学》-李荫远

-《现代物理科学前沿》-王晓明编著

-《分子动力学模拟》-刘海洋编著

-《热力学与热工学》-张华编著

2.课后自主学习和探究

-**分子的速度分布**：鼓励学生研究分子在不同温度下的速度分布规律，可以结合气体分子运动实验，观察温度对分子速度分布的影响。

-**气体压强的微观解释**：学生可以尝试推导气体压强的微观表达式，结合分子动理论的基本假设，分析气体分子碰撞容器壁产生的压强。

-**热传导与分子运动**：探讨不同材料的热传导特性，分析其与分子运动的关系，可以通过实验数据或模拟软件进行探究。

-**扩散现象的深入研究**：学生可以设计实验或使用模拟软件，研究不同条件下的扩散现象，如浓度梯度、温度变化对扩散速率的影响。

-**分子间作用力的研究**：介绍范德华力、氢键等分子间作用力的基本概念，探讨这些力在物质性质中的作用。

-**热力学第一定律的推导**：引导学生尝试从微观角度推导热力学第一定律，结合分子的能量变化和宏观热力学量的关系。

-**热力学第二定律的微观解释**：探讨熵增原理的微观意义，分析系统的无序程度与熵的关系。

-**量子力学与分子动理论的联系**：简要介绍量子力学对分子动理论的修正和扩展，如量子统计力学。

-**分子动力学模拟的应用**：介绍分子动力学模拟在材料科学、化学工程等领域的应用，鼓励学生思考如何应用所学知识解决实际问题。

-**分子动理论在生物学中的应用**：探讨分子动理论在生物学研究中的应用，如细胞膜的结构与功能、生物大分子的运动等。典型例题讲解1.例题一：理想气体分子在容器中的运动，若气体分子质量为m，温度为T，容器体积为V，求分子的平均动能。

解答：

根据分子动理论，理想气体分子的平均动能与温度成正比，即：

\[E_k=\frac{3}{2}k_BT\]

其中，\(k_B\)为玻尔兹曼常数。由于气体分子的速度是随机的，因此平均动能也可以用速度的平方的平均值来表示：

\[E_k=\frac{1}{2}m\langlev^2\rangle\]

根据理想气体的状态方程\(PV=nRT\)，可得：

\[\langlev^2\rangle=\frac{8RT}{\pim}\]

代入上述公式，得：

\[E_k=\frac{1}{2}m\cdot\frac{8RT}{\pim}=\frac{4RT}{\pi}\]

2.例题二：一个容器内有1摩尔氧气，温度为T，求氧气分子的平均速率。

解答：

根据麦克斯韦-玻尔兹曼分布律，气体分子的平均速率\(\langlev\rangle\)与温度\(T\)和分子质量\(m\)有关，即：

\[\langlev\rangle=\sqrt{\frac{8k_BT}{\pim}}\]

代入氧气的摩尔质量\(m\approx32\times10^{-3}\)kg和玻尔兹曼常数\(k_B\approx1.38\times10^{-23}\)J/K，得：

\[\langlev\rangle=\sqrt{\frac{8\times1.38\times10^{-23}\timesT}{\pi\times32\times10^{-3}}}\]

\[\langlev\rangle\approx\sqrt{\frac{1.10\times10^{-20}\timesT}{1.01\times10^{-1}}}\]

\[\langlev\rangle\approx\sqrt{1.08\times10^{-19}\timesT}\]

3.例题三：在常温常压下，1摩尔氮气占据的体积是多少？

解答：

根据理想气体状态方程\(PV=nRT\)，其中\(n=1\)摩尔，\(R\)为气体常数，\(T\)为绝对温度，\(P\)为压强，\(V\)为体积。

常温常压下，温度\(T=273+25=298\)K，压强\(P=1\)atm=\(101325\)Pa。

代入公式得：

\[V=\frac{nRT}{P}=\frac{1\times8.314\times298}{101325}\]

\[V\approx0.024\text{m}^3\]

4.例题四：一个理想气体的分子数为\(N\)，在温度\(T\)下，每个分子具有的动能是多少？

解答：

每个分子的动能为\(E_k=\frac{3}{2}k_BT\)。对于\(N\)个分子，总的平均动能为：

\[E_{\text{total}}=N\timesE_k=N\times\frac{3}{2}k_BT\]

\[E_{\text{total}}=\frac{3}{2}Nk_BT\]

5.例题五：一个分子在容器中的速度为\(v\)，求该分子的动量。

解答：

动量\(p\)与速度\(v\)的关系为\(p=mv\)。假设分子的质量为\(m\)，则该分子的动量为：

\[p=mv\]

如果已知分子的质量和速度，可以直接计算出动量。如果只知道速度，需要根据分子动理论和理想气体状态方程来计算质量，然后再计算动量。课堂1.课堂评价

课堂评价是教学过程中不可或缺的一环，它有助于教师了解学生的学习情况，及时调整教学策略，同时也能够帮助学生认识到自己的学习进度和存在的问题。

（1）提问评价

提问是课堂评价的重要手段之一。教师可以通过提问来检验学生对知识点的掌握程度，激发学生的思考能力。在分子动理论的教学中，教师可以设计以下类型的提问：

-**概念理解型**：询问学生对分子动理论基本概念的理解，如“什么是分子的热运动？分子动理论的基本假设有哪些？”

-**应用分析型**：提出一些与生活实际相关的问题，如“为什么夏天热空气比冷空气轻？分子动理论如何解释这一现象？”

-**推理推导型**：引导学生运用所学知识进行推理和推导，如“如何从分子动理论推导出理想气体状态方程？”

（2）观察评价

教师通过观察学生在课堂上的表现，如参与度、专注力、实验操作能力等，可以评估学生的学习状态。在分子动理论的教学中，以下观察点值得关注：

-学生是否能够积极参与课堂讨论和实验操作？

-学生是否能够正确使用实验器材，理解实验目的和步骤？

-学生在解决问题时是否能够运用所学知识进行推理和判断？

（3）测试评价

定期进行课堂测试是检验学生学习效果的有效方式。测试可以包括选择题、填空题、计算题等不同形式，以全面评估学生对分子动理论的理解和应用能力。以下是一些测试题目的例子：

-选择题：关于分子的热运动，以下哪个说法是正确的？

A.分子运动速度与温度无关

B.分子运动速度与温度成正比

C.分子运动速度与压强成正比

D.分子运动速度与体积成正比

-计算题：一个容器内有1摩尔氧气，温度为300K，求氧气分子的平均动能。

2.作业评价

作业是课堂学习的重要补充，它有助于学生巩固知识点，提高解题能力。教师对作业的评价应注重以下几点：

（1）批改作业

教师应对学生的作业进行认真批改，指出错误并给出正确的解答。对于学生的错误，应分析错误原因，并提供相应的指导和帮助。

（2）反馈与鼓励

作业批改后，教师应及时向学生反馈评价结果，鼓励学生在下一次作业中改进。对于表现优秀的学生，给予适当的表扬和奖励。

（3）作业评价标准

作业评价应遵循以下标准：

-知识点掌握程度：学生是否能够正确理解和应用所学知识点。

-解题方法与技巧：学生是否能够运用适当的解题方法和技巧解决问题。

-实验操作能力：学生是否能够正确进行实验操作，并得出合理的实验结果。

-创新与思考：学生在解题过程中是否能够提出新的观点或思路。板书设计①重点知识点：

-分子动理论的基本假设

-分子的热运动规律

-理想气体状态方程

②关键词：

-热运动

-分子

-平均动能

-玻尔兹曼常数

-理想气体状态方程

③重点句子：

-“分子动理论的基本假设：物质是由大量分子组成的，分子之间有相互作用力。”

-“分子的平均动能与温度成正比，即\(E_k=\frac{3}{2}k_BT\)。”

-“理想气体状态方程\(PV=nRT\)。”反思改进措施反思改进措施（一）教学特色创新

1.强化实验环节：在分子动理论的教学中，增加实验环节，让