2.3 气体实验定律的微观解释 教案

气体实验定律的微观解释
教学目标：
1、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。
2、能用气体分子动理论解释三个气体实验定律。
3.理解“理想气体”的概念。
4.掌握运用玻意耳定律和查理定律推导理想气体状态方程的过程，熟记理想气体状态方程的数学表达式，并能正确运用理想气体状态方程解答有关简单问题。
5.通过推导理想气体状态方程的过程，培养学生严密的逻辑思维能力。
6.通过理想气体状态方程的学习，培养学生尊重知识，勇于探索的科学精神。
教学重点：
用气体分子动理论来解释气体实验定律、理想气体的状态方程。
教学难点：
气体压强的微观意义、理想气体状态方程的推导。
教学过程：
（一）引入新课
回顾三大气体实验定律：玻意耳定律，查理定律，盖-吕萨克定律。
（二）新课教学
1.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。
2、气体压强的微观意义
（1）提出问题：讨论分析反映气体宏观物理状态的温度（T）、体积（V）与反映气体分子运动的哪些微观状态物理量间存在联系？
点拨：．温．度．是分子热运动平均动能的标志，对确定的气体而言，温度与分子
运动的平均速率有关，温度越高，反映气体分子热运动的平均速率V 越大。
体．积．影响到分子密度（即单位体积内的分子数），对确定的一定质量的理想
气体而言，分子总数 N 是一定的，当体积为 V 时，单位体积内的分子数n N 与
V
体积 V 成反比，即体积越大时反映气体分子的密度 n 越小。
得出结论：由此可见气体对容器壁的压强是大量分子对器壁连续不断地碰撞所产生的。
进一步分析：从微观角度来看，气体压强的大小跟两个因素有关：一个是气体分子的平均动能。一个是分子的密集程度。
气体分子的平均动能越大，分子撞击器壁时对器壁产生的作用力越大，气体的压强就越大；而温度是分子平均动能的标志，可见气体的压强跟温度有关。
气体分子越密集，单位时间撞击器壁单位面积的分子越多，气体的压强就越大，一定质量的气体，体积越小，分子越密集，可见气体的压强跟体积有关。
3、对气体实验定律的微观解释
（1）引导、示范，解释玻意耳定律为例用气体分子动理论解释实验定律的基本思维方法和简易符号表述形式。
（2）学生体验上述思维方法：每个人都独立地用书面详细文字叙述和用符号简易表述的方法来对查理定律进行微观解释。
（3）学生讨论并用气体分子动理论解释盖·吕萨克定律。
4、理想气体状态方程
设问：（1）玻意耳定律、查理定律和盖-吕萨克定律是如何得出的？即它们是物理理论推导出来的还是由实验总结归纳得出来的？答案是：由实验总结归纳得出的。
（2）这两个定律是在什么条件下通过实验得到的？老师引导学生知道是在
温度不太低（与常温比较）和压强不太大（与大气压强相比）的条件下得出的。而且实验事实也证明：在较低温度或较大压强下，气体即使未被液化，它们
的实验数据也与玻意耳定律或查理定律计算出的数据有较大的误差。
前面已经学过，对于一定质量的理想气体的状态可用三个状态参量 p、V、T来描述，且知道这三个状态参量中只有一个变而另外两个参量保持不变的情况是不会发生的。换句话说：若其中任意两个参量确定之后，第三个参量一定有唯一确定的值。它们共同表征一定质量理想气体的唯一确定的一个状态。根据这一思
想，我们假定一定质量的理想气体在开始状态时各状态参量为（ ），经过某变化过程，到末状态时各状态参量变为（ ）。
（三）课堂小结
1、本节课我们首先明确了气体状态参量与相关的气体分子运动的微观物理量间的关系，着重从气体分子动理论的观点认识到气体对容器壁的压强是大量分子连续不断地对器壁碰撞产生的，且由分子的平均速率和分子密度共同决定其大小。
2．本节课我们重点学习了如何用气体分子动理论的观点来解释气体三个实验定律。
3、在任何温度和任何压强下都能严格遵循气体实验定律的气体叫理想气体。
4、理想气体状态方程为：
（四）布置作业：
P32 课后练习 1、2、3