物理九年级上册第一章 分子动理论与内能1 分子动理论教学设计

教师活动

学生活动

设计意图

一、引入新课

师：今天老师想带同学们一起从宏观宇宙走进微观世界，进行一次神奇的穿梭之旅。首先我们看一段视频，视频中将从空间尺度上展示宇宙万物的数字尺寸。

视频：从宏观到微观，师介绍数量级的变化与对应的物质。

师：看完视频，同学们有什么感想？视频中将物质世界的空间尺度从1026m到10-18m，一共跨越了42—44个数量级。从镜头里我们感受到了浩瀚的宇宙，而宇宙的浩渺又蕴藏在微小的粒子中。

师：物理学是一门研究物质结构和运动基本规律的学科，从空间尺度上，我们可以把事物分为宏观和微观。在前面的学习中，我们已经知道，从我们所熟知的宏观现象总结出物体的组成，分析物体的运动状态，以及之间所存在相互作用。那么从宏观推理到微观，今天我们也来猜想下微观世界的物质组成、微小对象的运动状态和相互作用。

二、物质是由分子组成的

师：从古到今，人们一直在探索物质组成的奥秘。2500年前，人们就猜想，物质是由很多很小的微粒组成的。早在春秋战国时期，墨子就曾经提出"非半不则不动，说在端"，指的是物质到了没有一半的时候，就不能再分了，此时的物质叫做“端”。

师：如果我们把纸、玻璃、砂糖不停地分割下去，当分割到一定程度，纸不再是纸，玻璃不再是玻璃，砂糖不再具有甜味。分割到这一程度时，小粒子保持了物质原有的性质，那么物质就是由这种微粒构成的。到了1811年，意大利的物理家阿伏伽德罗，第一个把这种微粒命名为“分子”。分子是保持化学性质不变的最小微粒。

（板书：物质是由分子组成的）

师：科学家已经确认，物质是由大量分子组成的，而分子非常小，用眼睛不能直接观察到分子。在一般物体里含有的分子数非常多，如果把分子看作球形，它的直径大约10-10m。把10万个氧分子一个挨一个排成一队，总长仅0.03mm。

通常情况下，1cm3的空气里大约有2.7*1019个分子，现在大型计算机每秒100亿次，要数完这个数目，也得用80多年。如果把这1cm3的空气装在盒子里，开个小洞，每秒有1亿个分子跑掉，要9000年这些分子才能完全跑完。假如有这么多数目的砖块，它们不仅能把地球铺满，而且其厚度可达120km。

可见一个物体中多含的分子数非常多。

提问：对于组成物质的分子，同学们还想知道什么？

学生观看视频

学生谈感想

学生可能提出问题：

分子由什么组成？

分子是静止的还是运动的？

分子是怎么排列的？

分子间有没有相互作用力？

……

创设情境，从空间尺度上由宏观过度到微观，引出课题，走进微观

举例说明组成物质的分子小且多

提出问题，针对性进行研究

师：物质是由大量分子组成的，分子的数目非常大，体积非常小，目前我们还无法直接观察分子的行为。那我们如何去研究这些“看不见”分子呢？

引导：当我们研究不能直接观察或测量的物理量时，我们会采用什么样的实验方法？——转换法

师：虽然分子非常小，我们不能直接观察，但我们可以通过宏观的实验现象间接地窥探物质内部分子的情况，从而判断分子的行为。今天我们将从气体、液体、固体三个方面来研究分子的排列、运动状态和相互作用。

三、分子间存在间隙

师：组成物质的分子是怎么排列的呢？是一个挨着一个，像墙一样密不透风，还是存有间隙呢？

提问：分子用眼睛无法直接观察，那我们怎么证明我们的猜想是否正确呢？

引导生：我们常见的宏观物体，排列时常常存有间隙。比如沙子和小石子，他们排列时中间存在间隙，如果我们在桶中装入半桶的沙子，再加入半桶的小石子，桶满了，但是当我们摇晃一下，会出现什么现象？

为什么？——石子间间隙大，沙子填充了石子间的间隙，使总体积变小。

视频模拟：沙子和小石子间存在间隙，混合后总体积变小。

师：如果分子间也存在间隙，那么当两种不同的分子混合时，可能会出现什么现象？

演示实验1：水加无水酒精，混合后总体积变小。

师：老师现在在容量瓶中加入一半体积的水，为了区分两种不同的液体，老师将酒精用红墨水染红，再加入一半体积染了红墨水的酒精直至容量瓶装满。现在我们可以看到容量瓶中的水和酒精出现了分层（因为酒精的密度比水小，所以酒精在水的上层）现在我上下摇晃容量瓶，使水和酒精混合，我们看看是否能看到我们猜想的总体积会变小的现象。

师：水和酒精密闭在容量瓶中，水和酒精的体积都不变，但是当混合后，水和酒精的总体积确变小了，说明液体分子间确实存在间隙。

课件演示说明，分子间存在间隙，小分子会进入到大分子间隙中，使总体积变小。

提问：气体和固体分子间是否存在间隙？

引导：气体容易被压缩，说明气体分子间存在间隙

长年堆放煤的墙角被黑，说明固体分子间也存在间隙。（视频）

总结：分子间存在间隙。（板书）

四、分子在不停地做无规则运动

师：组成物质的分子是运动还是静止的呢？

师引导：物理学研究物质的运动，首先要确定研究对象，今天我们问题的研究对象是什么？——微观分子。

提问：今天所研究的运动对象和已学过的运动对象相同吗？——不同，物质可以直接观察，分子无法直接观察。

提问：如何研究无法直接观察的分子是否运动？——借助宏观现象。

1、气体分子运动

演示实验2：

（1）试管中加入无色酚酞，用滴管滴入浓氨水，酚酞变色

师：老师先在试管中加入一些酚酞液体，同学们可以观察到酚酞是无色的，现在老师再在试管中滴入浓氨水，氨水也是无色，极易挥发形成氨气，氨气具有刺激性气味，同学们可以观察到什么现象？

师：无色的酚酞作为一种指示剂，当它与浓氨水接触时，发生化学反应变红。

提问：当酚酞与浓氨水不直接接触时，酚酞是否还会变色？

（2）取两杯等量的酚酞，将等量的浓氨水与其中一杯酚酞放置在大烧杯中罩住，另一杯酚酞放置在空气中。

师：现在老师取两杯等量的酚酞进行对比，一杯酚酞与等量的浓氨水一起用大烧杯罩住，另一杯酚酞放置在空气中。大烧杯中的酚酞与浓氨水没有直接接触，同学们注意观察，烧杯中的酚酞是否还会变色呢？空气中的酚酞是否变色？

提问：空气中的酚酞不变色，因为并没有与氨水发生反应，而大烧杯中的酚酞变红说明与氨水发生了反应。但酚酞与氨水并没有直接接触啊，为什么酚酞变红了？

师：大烧杯中的酚酞变红，说明浓氨水中挥发出来的氨气分子进入酚酞液体中与之发生反应。从酚酞变红的这一宏观现象，我们可以判断出看不见的氨气分子确实在运动。（视频）

得出结论：气体分子在运动。

师：我们把不同的物体在互相接触时，彼此进入对方的现象，我们称之为扩散。

提问：你能举出生活中气体扩散的例子吗？

提问：气体分子的这种运动有没有停息？没有，气体分子在不停地运动。

提问：怎么知道气体分子在不停地运动？打开香水，能一直闻到香水的味道。

提问：气体分子运动的时候朝什么方向？四面八方，没有规则，在不同的位置都能闻到气味。每个分子的运动速率也不同。

得出结论：气体分子在不停地做无规则运动。

2、液体分子运动

提问：气体分子会运动，那液体分子会运动吗？

提问：你能否利用你手边的器材设计一个说明液体分子在运动的实验？

请学生描述实验现象

提问：墨水在水中散开说明了什么？怎么说明液体分子的运动？

引导：液体分子运动，推动墨水在水中散开

说明：液体分子在运动。

提问：每个小组墨水的扩散形状相同？——不同，说明运动方向无规则，每个分子运动的速度也不同。

提问：液体分子的运动会停息吗?——不会，墨水一直在散开。

得出结论：液体分子在不停地做无规则运动。

提问：生活中，你还见到液体分子扩散的现象吗？

3、固体分子运动

提问：气体和液体都能发生扩散现象，那固体之间会发生扩散现象吗？固体分子会不会运动？

举例：腊肉的腌制、

黑板（白板）长时间没擦，板上的字很难擦除、

黄铜的冶炼（铜和锌高温下）

说明：固体分子在不停地做无规则运动

总结：一切物质的分子都在不停地做无规则运动。（板书）

提问：不同状态的分子运动有什么不同？——固体分子运动慢

提问：如何加快扩散的速度？

引导：糖在热水中更快溶解；

烧菜时放一小勺盐，菜很快就变咸了，腌咸菜要过半个月，菜菜有咸味。

演示实验3：取等量的冷水和热水，分别滴入红墨水，观察墨水的扩散速度

提问：缺少天平时，如何取等量？

说明：分子运动与温度有关，温度越高，分子运动得越快。所以分子的这种无规则运动又叫做分子的热运动。

发生扩散后的两种物质不会自动分开，也没有发生化学反应。如果会自动分开或发生了化学反应的则不是扩散。如水变浊了，扫地时尘土飞扬，铁生锈了等。

学生思考

学生猜想：可能存在间隙

生回答：沙子会进入小石子的间隙中，总体积变小

学生观察实验现象：混合后总体积变小

生猜想：可能是运动的

学生观察实验现象：试管中液体变红

学生猜想：可能不会

学生观察到大烧杯中酚酞逐渐变红，空气中的酚爱不变色

学生思考

氨水的气味、花香、炒菜时闻到香味、打开香水瓶时闻到香水的气味、空气清洗剂

学生提出：滴墨水

学生实验1：红墨水滴入装有清水的烧杯中，观察墨水的变化情况。

学生观察现象：发现滴入的墨水下沉，在清水中留下了清晰的墨迹，墨迹逐渐变模糊，最后整杯变红。

学生思考、设计实验

学生观察实验现象：热水中扩散快

思考如何研究微观粒子。从宏观物体的现象判断微观问题

如何借助宏观现象，观察微观

说明酚酞与氨水反应变色

不直接接触氨水酚酞变色，说明氨气分子在运动。

体现物理与生活的联系，体现从生活走向物理，从物理走向社会的理念

五、分子间存在引力和斥力

师：既然分子间有空隙，而且分子又是运动的，那么为什么我们看到的许多物体不是散沙一盘，分子不是散开，反而是聚合在一起呢？

提出猜想：可能存在引力

演示实验4：将两个铅块的表面切平、削干净，然后用力把铅块压紧。

挂钩码也不能拉开。

说明：分子间存在引力。分子引力只在分子间距离很近的时候才明显，这就是实验前必须把两个铅块表面平的原因。

师：分子间存在引力，那为什么物质还有一定的形状，而不是吸成一团呢？——存在斥力。

师：既然分子间存在间隙，物体应该很容易被压缩，可事实却是固体、液体很难被压缩，这又是为什么呢？——间距小，斥力大

提问：平时的生活中有没有感受分子斥力

“破镜难圆”说明分子间存在斥力

分子间间隙的产生也说明斥力的存在

弹簧小球演示分子间的引力和斥力

师：正是因为分在间存在的引力和斥力，分子不会飞散，而总是结合在一起，并保持一定的距离。

六、物质的三种状态

提问：物质为什么有三种状态呢？

师：气体分子之间的距离很远，相互作用力几乎没有，因此气体具有流动性，很难被压缩。而液体分子间距离比气体小，比固体大，分子就没有固定的位置，这样的结果使液体很难被压缩，没有确定的形状，只有明显的流动性。而固体分子距离很小，最难被压缩，具有固定的体积和形状

七、分子运动的利与弊

利：腌制咸菜、缉毒犬、

弊：甲醛污染、毒气释放 

视频：水中的色彩

学生实验2：用注射器抽取液体后，手堵住注射口，拉与推活塞，初步感受分子间的引力和斥力。

观察现象：两个铅块能吸在一起，在铅块下面挂钩码也不能把他们拉开。