1.3分子运动速率运动规律 教学设计（表格式）

教学设计
课题 分子运动速率分布规律
课型 新授课 章/单元复习课□ 专题复习课□ 实验探究课□ 习题/试卷讲评课□ 课题研究课□ 学科实践活动课□ 其他□
教学内容分析
《分子运动速率分布规律》人教版教材选择性必修三第一章第三节的内容，《是《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》选择性必修第3册“固体、液体和气体”主题下的内容。课程标准要求为：了解分子运动速率分布的统计规律，知道分子运动速率分布图像的物理意义。能用分子动理论和统计观点解释气体压强。 本节课是学生开始对微观世界建立物理观念的必要课程。学生掌握了分子动理论和对分子大小有了直观的认识后，尝试建立起微观体系的运动模型，了解分子速率分布表现出的宏观统计规律，并和宏观物理量压强联系起来，借此掌握微观世界的特性，为后续气体变化规律的学习进行铺垫。用宏观随机事件模拟微观运动的方法，得到直观的经验提升学生的科学思维水平。分子运动速率分布规律是对第1节“分子动理论的基本内容”的拓展和延伸。分子在做永不停息的无规则运动，通过对气体分子运动速率分布规律的研究，可进一步研究气体的热现象，本节内容由气体分子运动的特点，分子运动速率分布图像和气体压强的微观解释三部分组成。在气体分子运动的特点中，教科书指出，气体分子的分布虽然稀疏，但单位体积内的分子数目仍大得惊人，气体分子速率分布规律是大量分子集体行为的反映，具有统计的意义。本书内容有意识地向学生渗透统计观点，首先，通过伽尔顿板实验提出统计规律，说明统计规律的普遍性。教科书利用统计规律说明气体分子运动的特点，即气体分子沿各个方向运动的机会均等。关于分子运动速率的分布，教科书根据分子运动速率的实验数据，进行分析讨论，得到分子速率总是表现出“中间多，两头少”分布的统计规律，在温度升高时，气体分子的速率增大，并通过图像让学生直观地体会“温度越高，分子的热运动越剧烈”的含义。最后，教科书从分子动理论的观点出发，论述了气体对容器的压强源于气体分子的热运动，是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力，从而揭示了物质的微观本质。
学情分析
学生在数学上已学习统计规律内容，知道单个事件的随机性和大量事件表现出统计规律。学生了解阿伏伽德罗常数的重要意义，从宏观量计算微观量，教学中可让学生估算标准状态下分子的间距，利用分子间作用力图像建立分子运动模型。学生初中学习过压强的定义，理解动量定律的含义，这为学生从微观上解释压强的产生奠定知识基础。学生仍依赖于形象思维，抽象逻辑思维进一步发展。教学中利用现代教育技术模拟气体分子的运动，增强教学的直观性和可视性，帮助学生建立气体分子热运动的物理图像。
学习目标
1.通过伽尔顿板实验，初步了解统计学规律，经历用宏观随机事件模拟微观运动的方法，得到直观的体验；阅读找出气体分子运动的特点。（物理观念） 2.通过比较不同温度下的分子速率分布图，进行分析讨论，得到分子速率总是表现出“中间多，两头少”分布规律，并通过图像让学生直观地体会“温度越高，分子的热运动越剧烈”的含义。（科学思维） 3.通过模拟气体压强产生的机理的演示实验，能用气体分子动理论解释气体压强的微观意义，体会它们的本质是分子热运动的相互作用的结果。（科学探究、科学态度与责任）
学习重点难点
学习重点：气体分子运动特点；分子运动速率分布图像； 学习难点：气体压强的微观解释和影响因素
教学辅助支持
伽尔顿板、台秤、绿豆、多媒体设备
教学活动设计
过程学习内容与教师活动学生任务/活动设计设计意图及对应目标达成环节一 创设情景，引入新课 用伽尔顿板给学生做演示实验 先用一小部分小钢珠放入实验装置让学生看现象。 再把大量的钢珠全部倒入道尔顿板。 重复几次实验你会发现，其分布情况遵从一定的规律。由此你能得到什么启发吗 1.个别事件的出现有其偶然性，一个小球我们无法预测它会落到哪里去。也就是平常所说的随机的。 2.大量随机事件的整体会表现出一定的规律------统计规律。大量小球一起落下或者先后落下，那都会呈现出一定的规律性，即这个正态分布图。 内容1.气体分子的运动特点 对于一个分子而言，它的运动是随机的，但大量分子的热运动在整体上却会表现出一定的统计规律。在宏观上就表现为气体的热现象，想要研究这些热现象，就要先了解气体分子热运动的特点。 学生任务/活动1. 观察 思考 对实验结果进行分析，引导学生认识随机性与统计规律 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。 阅读第10-11页内容及观看视频总结气体分子的运动有哪些特点？ 通过这样的情景教学吸引学生的兴趣，活跃课堂气氛，激发学生学习物理的兴趣，引导学生运用所学知识解决生活情景中可能遇到的疑问。 学会用所学习的知识去认识和理解身边的微观世界。 通过阅读资料得到分子间距是分子大小的10倍，学生运用分子间作用力和距离图像认识到分子间作用力在分子不发生碰撞时可以忽略不计。运用PhET仿真实验让学生直观看到分子运动特点——向各个方向运动，两次碰撞间速度不变，建构分子运动的理想物理模型。 达成目标1小结： 分子运动的特点自由性：分子间距是分子大小的10倍，分子间作用力忽略，自由扩散。 ②无序性：分子不停的做无规则运动。 ③规律性：大量气体分子向各个方向运动的气体分子数几乎相等。环节二内容2.分子运动速率分布图 教师：气体分子始终不停地运动，分子的运动方向和速率不同。大请同学们阅读教材11页表格图像，回答下列问题。 问题1：不同速率区间，分子数相同吗？分子速率分布有何特征？ 问题2：将0℃和100℃各速率区间分子数占总分子数百分比相加，结果是多少？物理意义是什么？ 问题3：温度升高，低速分子数如何变化？高速分子数如何变化？ 问题4：温度升高，每个分子的速率都增加吗？ 学生任务/活动3. 学生思考交流讨论 通过这部分的学习让学生对分子运动速率有一定的了解。 达成目标2小结：①在一定温度下，气体分子速率分布遵循统计规律，速率很小和速率很大的分子占比较小，即“两头小、中间大” ②温度升高，分子热运动平均速率增大。 ③温度越高，速率大的分子比例越多，平均速率越大，分子运动越剧烈。。 环节三内容3.气体压强的微观解释 （过渡）气体分子运动速率有大有小，但是总在永不停息的做无规则运动，如果用一个容器装上一定质量的气体，气体分子和器壁会不会碰撞？ （习题）如图甲，某时刻一气体分子以速度大小v与器壁发生弹性碰撞，设作用时间为Δt，求气体分子对器壁的作用力。 演示实验 模拟气体压强产生的机理 先让少量的小球撞击电子秤，然后再用大量小球撞击，然后改变不同的高度释放小球多做几组实验做对比。 决定气体压强大小的因素 还是刚才的实验，如果加快倒豆子的频率，让单位时间内有更多的豆子到在秤盘上。就会发现指针偏转的角度变大，也就是产生的压强变大和气体分子对容器壁的撞击。做个类比，如果气体分子的密集程度越大，那么单位时间内与单位面积，容器壁碰撞的分子数就越多，气体压强就越大。看来气体分子的密集程度是影响气体压强的因素之一。 如果咱俩杯子拿到更高的位置，那落下来的豆子会以更快的速率撞击秤盘。你会发现是认偏转的角度变大，也就是产生的压强变大。同样和气体分子做类比，速率增大意味着气体分子的平均动能增大。这样的话，每个气体分子对容器壁的撞击冲力更大，而且速率增加了，单位时间内容，器壁受到气体分子撞击的次数也更多，累计冲力更大。这两点都会使气体压强增大，所以分子平均动能是影响压强的另一个因素。学生任务/活动3. 思考 讨论 计算 通过这个实验让学生认识气体压强产生的原因 达成目标3小结：如果要增大气体分子的密集程度，可以通过减小体积来实现。 如果增大分子的平均动能，则可以通过提高气体温度来实现。
板书设计
分子热运动速率分布规律 一、气体分子运动特点 1.自由性：分子间距是分子大小的10倍，分子间作用力忽略，自由扩散。 2.无序性：分子不停的做无规则运动。 3.规律性：大量气体分子向各个方向运动的气体分子数相等。 二、分子速率分布 1.“两头小、中间大” 2.温度升高，热运动平均速率增大 3.温度越高，分子运动越剧烈 三、气体压强的微观解释 1.产生原因 气体压强是由气体中大量做无规则热运动分子对容器壁不断碰撞产生的。 压强的影响因素： (1)气体分子的平均速率。（与温度有关，温度越高，气体的压强越大。） (2)气体分子的数密度。（与体积有关，体积越小，气体的压强越大。）
作业与拓展学习设计
1.体积都是1L的两个容器，装着质量相等的氧气，其中一个容器内的温度是0℃ ，另一个容器的温度是100℃。请说明：这两个容器中关于氧气分子运动速率分布的特点有哪些相同？有哪些不同？ （设计意图：复习巩固分子运动速率分布规律，对比图像与分析讨论，提高学生分析总结能力。检测目标二达标情况。预计需要10分钟完成）
教学反思与改进
本课内容属于实验分析类的，做好本节的实验是上好这节课的关键。对于气体分子是看不见摸不着的，通过运用动态图的形式形象的展示了气体分子运动的特点。模拟气体压强产生的机理，由于课堂上做这个实验，不好操作，所以用视频来代替。