第三十八讲   气体分子动理论之二

教学内容：分子热运动和统计规律,麦克斯韦速率分布律,玻尔兹曼分布律,分子平均碰撞频率和平均自由程, 范德瓦耳斯方程,气体内的迁移现象。

教学目的：

  1.掌握速率分布函数，麦克斯韦速率分布律及速率分布曲线的物理意义。

  2.了解玻尔兹曼能量分布。

  3.理解三种速率统计值的意义和求法。

  4.理解平均碰撞频率及平均自由程的概念。

  5.了解范德瓦耳斯方程中两个修正项的意义，了解气体中三种输运过程的宏观规律及微观定性解释。

教学安排：课时安排为120分钟（即比二学时多一些）。

学生情况：对统计分布概念的把握要从感性认识到一个掌握熟练的程度一般会有一个较长的过程，因此课上要讲透，课下要同学多多练习。

教学媒体：电子教案+板书

本讲重点难点： 

         重点——速率分布函数，速率分布曲线的物理意义。

教学方法：

 一 引入  

1.复习：从对分子热运动特征回忆入手。

2.建立概念：以城市人口按身高分布为例引出分布函数概念。

3.提问拓展：向同学提问对大量气体而言，我们关心对什么样的统计分布函数进行讨论。同学们会发言，分子数按速率的分布，或按位置的分布，等等。于是引入在无外力场下，大量气体分子按速率的分布（因为在无外力场下按位置分布是均匀的，不必讨论）。

通过三个步骤引入了分子速率分布函数，建立起速率分布函数的概念。

二 教学内容的展开

本讲由六部分内容组成。第一部分（分布函数）旨在复习上堂课的内容作为衔接引入；第二部分麦克斯韦速率分布律重点讲授；第三，五，六部分为略讲自学，讲授中作一引入及概括，其余由同学们自学，但把内容的电子教案作好，方便同学一边看教材，一边浏览课件学习，另外针对自学内容出了几道题目让同学们思考，以便同学带着问题去学习，更好地掌握知识。开设一趣味物理可供课下同学浏览增加知识面，提高兴趣。

三 对重点的处理

   1.建立起分子速率分布函数概念，明确其物理意义之后将几个关键的物理函数（如某速率区间的分子数概率，某速率区间的分子数等）的数学表达式，物理意义，以及在速率分布曲线图上所表达的意义联系起来，在互动式问答中逐步掌握。（见电子教案）

   2.对麦克斯韦分布曲线的理解：以提问方式让同学自己得出结论。尤其对相同温度下不同质量的曲线的分析作一步步的引导，同时也加深对平均平动动能等于3/2KT公式的理解。

   3.最后举一综合范例（见电子教案），对最难的小题（3）做设陷式提问。

  四 对难点的处理：模型教学法。用动画演示出一个分子以平均相对速率运动的情形，给出求平均碰撞频率的函数。（见电子教案）

  五 对略讲部分的处理

   1.玻尔兹曼分布：明确玻尔兹曼分布使用的条件，然后加以类比推广，推广在保守力场中微观粒子按速率和位置的分布。明确玻尔兹曼因子 是决定分布的重要因素，其余可让同学自学。

   2.对范德瓦耳斯方程：强调修正理想气体方程的二个因素。明确引入范德瓦耳斯常数的意义，其余让同学们自学，在电子教案中布置自学任务。

   3.对气体输运过程：明确输运的物理意义，其余让同学们自学。

六 做好总结归纳  

   1.列出关联表。

   2.要求同学把握表中每个概念，公式，规律的物理意义及其相应的教学表达式及计算。

《课堂讲授》流程图