中职物理人教版通用类第三单元 热现象及应用1 分子动理论教学设计及反思

《3.1 分子动理论》教学设计

【教学内容】

 第三单元第1节。

 【教学目标】

 知识与技能：了解分子动理论的基本观点；理解温度和气体压强的微观机制；了解分子力的作用特点，物质的扩散现象和分子大小。

 过程与方法：能运用“类比法”对物理概念和规律进行类比；让学生感受宏观世界是由微观物质构成的，知道宏观与微观的关系。

 情感态度价值观：通过对宏观物理现象与微观粒子运动规律的分析，对学生逐步形成渗透“透过现象看本质”的思维方法；通过分子动理论的学习，体验微观世界的奇妙与微观与宏观的辩证统一关系；激发学生探索物质世界的兴趣；通过让学生运用气体分子动理论解释有关的宏观物理现象，培养学生的微观想象能力和逻辑思维能力，并渗透“统计物理”的基本思维方法。

 【教学重点】

 分子动理论的基本观点。

 【教学难点】

 分子力随分子间距的变化规律。

 【教具准备】

 烧杯、水、酒精、香水、铅柱、电子秤、小钢珠等等。

 【教学过程】

 ◆创设情景──引出课题

 1．回顾初中所学内容

 （1）物质是由什么构成的？（分子）

 （2）分子运动吗？若运动，怎样运动？那些事实可以证明分子的这种运动？

 （运动。永不停息的无规则运动，温度越高分子的运动越激烈。扩散现象。）

 （3）构成物质的分子之间有相互作用的力吗？是什么性质的力？

 （有相互作用的引力和斥力，引力、斥力的大小都随分子间距的变化而变化。）

 2．交流评价：今天我们继续学习探讨与分子有关的知识──分子动理论及其运用。

 ◆合作探究──新课学习

 一、物质是由分子构成的

 1．分子大小的认识

 （1）分子非常小：人类的肉眼根本看不到分子。

 （2）物质内的分子数目非常大：人喝下的一口水中，有几百亿个水分子；直径1μm的小水滴中含有的水分子数跟地球的上的人口数相当。

 （3）分子形状各异：在电子显微镜下，人们看到的各种物质分子的形状不同。

 （4）分子大小数量级：如果把分子看成球形，则构成各种物质的分子球的直径不同，但差异不大，用米做单位表示分子直径，一般是几个10-10m。

 （5）长度的又一单位──（埃）　　1=10-10m

 2．交流评价：

 物质是由分子组成的（有些物质，比如金属，通常是由原子构成的，但原子具有分子一样的运动特性）；构成宏观物质的分子数目非常巨大，描述分子数目的数量级是1023；分子非常微小，若把分子看成球形，则描述其大小的物理量──直径的数量级是10-10m。

 3．提出问题：构成物质的大量分子是静止的还是运动的？若是运动的，怎样运动？

 二、热运动

 1．举例说明构成物质的大量分子是运动的

 （1）实验1：在讲台喷点香水，过会提问学生，为什么闻到香味？为什么有“墙里开花墙外香”之说？

 分子的运动。分子的运动是永不停息的无规则运动。永不停息是说分子的运动是不会停止的；无规则是指所有分子的运动没有统一的方向和速度，单个分子也没有始终如一的速度和方向。

 2．构成物质的分子间有间隙

 （1）实验2：50ml水与50ml酒精充分混合后体积小于100ml。

 3．分子运动的事实依据──扩散

 （1）认识扩散现象：两种物质的分子彼此进入对方的现象。

 （3）人类对分子运动认识的历史回顾──简述布朗运动

 4．分子运动的激烈程度与温度有关

 （1）实验3：将一滴红墨水分别滴入冷水、热水烧杯，观察两杯水变红的过程。

 （2）联系生活事例：厨房炒菜，一会儿，被炒的菜就具有了咸味。腌制咸菜，要过好多天，菜才会具有咸味。

 （3）评价交流：构成物质的大量分子的无规则运动的激烈程度与温度有关，温度越高分子的无规则运动越激烈。所以把物质内大量分子的无规则运动称为热运动。

 5．扩散现象的应用

 利用扩散制造半导体元器件，织物染色等等。

 三、分子间的相互作用力

 1．分子间具有引力

 （1）实验4：铅柱吸引实验

 （2）交流评价：大量事实和科学研究证实，不管是什么物质，分子间总存在相互吸引的力。正因为引力的存在，分子才能聚在一起构成有形的宏观物体，固体不容易被拉断。

 2．分子间具有斥力

 （1）讲述：构成物质的分子间有间隙，固体和液体很能被压缩，气体可以被压缩，但不能被无限压缩，压缩到一定体积后，不能再压缩，此时气体的体积还远远大于构成气体的所有分子体积的总和，说明分子间还有间隙。这些事实说明，分子间还具有相互推斥的力。

 分子间斥力的存在使液体很难被压缩，工业和技术上常用液体做液压传动如液压机、汽车的液压刹车装置等等。

 （2）引导学生举例说明分子间有斥力。

 3．分子间作用力的特点

 （1）分子间具有相互作用的引力和斥力，不是引力和斥力分别存在，而是同时存在，也就是说两个分子，在相互吸引对方的同时又在相互推斥对方。引力的存在使分子能够聚在一起组成有形的物体，斥力的存在使分子间保持一定的距离，使物体很难被压缩。

 通常所说的分子力是指一个分子受到的另一个分子对它的引力与斥力的合力，当引力大于斥力时，合力为引力；当引力小于斥力时，合力为引力。

 （2）分子间的引力和斥力大小都随分子间距的变化而变化：当分子间距变大时，引力和斥力都变小；当子间距变小时，引力和斥力都变大。分子间距变化时，斥力的变化总是快于引力的变化。

 当分子间的距离比较大时，分子间的引力、斥力都变得非常小，此时近似认为分子间无相互作用的引力和斥力，比如气体分子间几乎无相互作用力。

 （3）平衡位置时的相互距离：当两分子间的距离等于时它们间引力与斥力相等，分子所受引力与斥力的合力为零，这个距离称为平衡位置时的相互距离。

 （4）分子间的合力表现为引力、斥力的条件：设想两分子的间距从开始变化，引导学生分析讨论，得出结论：

 当分子间的距离大于时，它们间的引力大于斥力，合力表现为引力；当分子间的距离小于时，它们间的斥力大于引力，合力表现为斥力。

 分子间的合力表现为斥力，使分子间有一定的距离，物体不能被无限压缩；分子间的合力表现为引力，使分子可以聚在一起，形成有形的物体，固体不容易被拉断。

 四、气体的压强与温度

 （一）气体的压强

 1．认识压强：物体单位面积上受到的压力。气体的压强就是气体对盛它的容器器壁单位面积的压力。

 2．．感受气体的压强：

 吹气球，气体撑圆气球；手压充气的气球，手感到压力；汽车轮胎中的压缩空气，支撑起整个汽车。

 3．气体压强的产生

 气体的分子在永不停息的无规则运动，分子将频繁的与器壁碰撞，每一个与器壁碰撞的分子对器壁产生撞击的力，大量分子连续不断的与器壁碰撞，就对器壁形成了持续作用的撞击力（压力），这就产生了压强。就像把大量的小钢珠连续倾倒在台秤秤盘上，在倾倒的过程中，台秤秤盘会受到持续的压力作用一样。

 4．气体压强的大小：从气体压强的产生过程看，分子运动越激烈，即分子运动的平均速率越大，单个分子撞击器壁时对器壁的撞击力越大，气体的压强越大；容器中单位体积里的分子数（分子密度）越大，同一时间里与器壁碰撞的分子数越多，气体的压强越大。

 5．气体压强的单位：

 （1）国际单位：帕，代号：Pa。1Pa=1N/m2。

 （2）其它单位：标准大气用（atm）；毫米汞柱（mmHg）。1atm=760mmHg。

 6．交流评价：气体的压强不是由气体的重力产生的，而是大量无规则永不停息运动的分子持续不断的撞击器壁而产生的，它的大小与气体分子运动的平均速率及单位体积里的分子数有关系。

 （二）气体的温度

 1．温度的宏观表述：温度是表示物体冷热程度的物理量。

 2．温度的微观表述：温度是分子平均动能的标志。这里的平均动能是指构成物体的所有分子运动的动能的平均值，这个平均值越大，表示分子云大越激烈，物体的温度越高。

 3．温度的单位：

 （1）摄氏温度：常用字母t表示，单位是：℃。

 （2）国际单位：也称热力学温度，常用字母T表示，单位是：K。

 （3）两种温度的换算关系：，单用两种温度表示的物体温度的变化量数值是相等的，即：。

 4．热力学温度的0K（-273．15℃）不可达到，也就是说人类不可能获得0K（-273．15℃）的低温。

 ◆案例研究──巩固说学

 1．案例研究：

 例题：分子的运动具有什么特点？

 解析：分子运动的特点就是永不停息和无规则。所谓永不停息就是分子的运动是不会停止的，按现代热学理论，当温度降到-273．15℃（绝对零度）时，分子的运动将会终止，但绝对零度是不可以达到的低温极限，所以分子的运动是绝对的永不停息。

 分子运动的无规则有两方面的意思。对于物体内的大量分子来说，是指所有的分子没有统一的运动速率，没有统一的运动方向，即各个分子的运动没有统一的规则。对于某一个分子来说，由于大量分子运动没有同一的速率和方向，这样分子间的碰撞不可避免的频繁发生，而且就根本没办法预测那个分子那个时刻沿哪个方向来碰撞这个分子。这样，在一段时间里，每一个分子的运动方向、速度，就频繁地变化着，使得这个分子在一段时间里的运动速率、方向不一致，单个分子的运动在时间上没有统一的规则。分子运动的没规则，并不是说分子的运动没规律，无规则、永不停息，就是分子运动的规律。当然对于分子等微观粒子的运动，人们是运用概率、统计的观点和方法进行研究的，看的是大多数微观粒子的集体表现。

 2．课堂练习：分组讨论课本第85页“复习与巩固”1、2、3、4。

 3．引导学生归纳小结本节要点（板书设计）

 【布置作业】

 1．复习课文内容，撰写小论文《分子间的作用力》。

 2．预习第2节

【板书设计】