指数分布公式教案(2325)气体动理论

气体动理论
【教学要求】
一 、了解气体分子热运动的图像 .
二、理解理想气体的压强公式和温度公式， 通过推导气体压强公式，了解从提
出模型、进行统计平均、 建立宏观量与微观量的联系，到阐明宏观量的微观本质
的思想和方法 . 能从宏观和微观两方面理解压强和温度等概念 . 了解系统
的宏观性质是微观运动的统计表现 .
三、了解自由度概念，理解能量均分定理，会计算理想气体（刚性分子模型） 的
定体摩尔热容、定压摩尔热容和内能 .
四、了解麦克斯韦速率分布律、 速率分布函数和速率分布曲线的物理意义 .
了解气体分子热运动的三种统计速度 .
【主要概念】
热运动：分子做不停的无规则运动
热现象：物质中大量分子的热运动 的宏观表现（如：热传导、扩散、液化、
凝固、溶解、汽化等都是热现象）。
分子物理学与热力学的研究对象：热现象
微观量：描述单个分子运动的物理量。（如：分子质量、速度、能量等）
宏观量：描述大量分子热运动集体特征的物理量。（如：气体体积、压力、
温度等）
统计方法: 对个别分子运动用力学规律，然后对大量分子求微观两的统计平
均值。
分子物理学研究方法: 建立宏观量与微观量统计平均值的关系从微观角度
来说明宏观现象的本 质。分子物理学是一种微观理
论。
热力学研究方法: 实验定律为基础,从能量观点出发,研究热现象的宏观规
律。它是一种宏观理论。
【教学学时】3次课程，共6学时。另外，可加习题课一次
【课后练习】练习13、14、15
【英语词汇】
1、mol
2、atmospheric pressure




摩尔
大气压
3、standard condition 标准状况
4、ideal gas 理想气体
5、gas constant 气体常数
6、Avogadro’s number 阿伏伽德罗数
7、distribution function of speed 速率分布函数
8、most probable speed 最概然速率
9、average speed 平均速率
10、root-mean-square speed 方均根速率
11、degree of freedom 自由度
12、diatomic molecule 双原子分子
13、polyatomic molecule 多原子分子
14、theorem of equipartition of energy 能量均分定理
【知识重点】
平衡态、温度。理想气体的微观模型，理想气体的压强和温度的微观和统计意义。能量
按自由度均分定理 、理想气体的内能。麦克斯韦气体分子速率分布律。

《第一课 理想气体的压强公式》
【教材课本】
6-1物质的微观模型 统计规律性
6-2理想气体的压强公式
【教学要求】
一 了解气体分子热运动的图像 .
二 理解理想气体的压强公式， 通过推导气体压强公式，了解从提出模型、
进行统计平均、建立宏观量与微 观量的联系，到阐明宏观量的微观本质的思想
和方法 . 能从宏观和微观两方面理解压强概念 . 了解系统的宏观性质是微
观运动的统计表现 .
【教学难点】压强的推导过程、宏观量与微观量之间的联系
【课后练习】练习13
【教案】
一、热学导论
当物体的温度发生变化时，物体的许多性质都将跟 着变化，这种与温度有
关的物理性质的变化叫做热现象．
我们日常接触到的各种物体都是由大 量分子、离子或原子(为简单起见，以
后统称为分子)组成的；这些分子不停地做无规运动．物体内部这 种大量分子的
无规运动叫做热运动．它是物质运动的一种重要的基本形式．实际上，各种热现
象 正是组成物体的分子做热运动的结果．
我们虽然不可能用肉眼直接看到分子的热运动，但热运动对物体 宏观性质的
影响，即形形色色的热现象，却是我们在日常生活和生产中广泛接触到的．例如，
物 体的体积、压强、弹性等许多属性都随温度变化，这些热现象都是热运动的体
现．又如，一般物质都能以 气、液、固三种不同的的聚集态存在，而且物质的这
三种聚集态在一定的条件下可以平衡共存也可以互相 转化(如水可凝固成冰，冰
可溶解成水，水可蒸发成汽，汽又可凝结成水，等等)，这些热现象也都是热 运
动的体现．
研究热现象规律，或者说热运动规律的学科，叫做热学，本编介绍热学的基
础知识．

二、引入《气体动理论》
热学研究的对象都是由大量分子组成并且能为我们感官直接觉察的物 体．在
热学中通常称这些物体为热力学系统，或简称为系统．要研究一个系统的性质及
其变化规 律，首先需要对系统的状态加以描述．描述系统的状态有两种不同的方
法．一种是对系统的状态从整体上 加以描述，这叫做宏观描述．这时用来表征系
统状态和属性的物理量叫做宏观量，宏观量可以直接用仪器 测量．例如，描述气
缸内单一成分气体的属性所用的体积、压强和温度等物理量就是宏观量．描述一个分子(微观粒子)属性和运动状态的物理量叫做微观量，如分子的质量、位置、
速度、动能、等等 ．微观量一般不能直接测量．宏观描述和微观描述是对同一系
统的两种不同描述方法，因而它们之间有着 内在联系．由于宏观系统所发生的各
种现象都是组成它的大量微观粒子运动的集体表现，所以宏观量总是 一些微观量
的统计平均值．例如，气体的温度反映了它所包含的大量分子整体热运动的剧烈
程度 ，它是与大量分子的平均平动能相联系的．
按照研究方法的不同，热学可以分为分子物理学和热力学两 个分支，分子物
理学采用微观描述，它从物质的微观结构出发，按每个微观粒子遵循的力学规律，
用统计的方法来研究物体的宏观热学性质和规律．热力学采用宏观描述，它根据
由实验总结出的基本规 律(主要是热力学第一定律和第二定律)，用逻辑推理的方
法，研究物体的宏观热学性质以及宏观过程进 行的方向和限度等．
本编作为热学基础，对分子物理学只限于讨论有代表性的，在历史上发展较
早的一部分——气体动理论；而热力学部分，不做要求。
本章将从气体动理论的角度阐明气体的一些宏观性质和宏观规律，从而解释
和揭示其微观本质．
《第二课 理想气体的温度公式、能量按自由度均分定理、理想气体的内能》
【教材课本】
6-3理想气体分子的平均平动动能与温度的关系
6-4能量均分定理 理想气体的内能
【教学要求】
一 理解理想气体的温度公式， 能从宏观和微观两方面理解温度概念 .
了解系统的宏观性质是微观运动的统计表现 .
二 了解自由度概念，理解能量均分定理，会计算理想气体（刚性分子模
型） 的定体摩尔热容、定压摩尔热容和内能 .
【教学难点】自由度的概念
【课后练习】练习15
【教案】
《第三课 气体速率分布率》
【教材课本】
6-5麦克斯韦气体分子速率分布率
习题课一
【教学要求】
一 、了解麦克斯韦速率分布律、 速率分布函数和速率分布曲线的物理意义 .
二 、了解气体分子热运动的三种统计速度 .
【教学难点】速率分布函数的统计涵义 、麦克斯韦分子速率分布律及分布函数和
速率分布曲线的意义，三种速率的公式及其统计意义。
【课后练习】练习14