物理选择性必修 第三册分子动能和分子势能教案设计

这是一份物理选择性必修 第三册分子动能和分子势能教案设计，共7页。教案主要包含了新课引入，新课教学等内容，欢迎下载使用。
本课的内容分为三部分，通过前面学习的分子动理论和机械能的知识进一步建立了内能的概念。通过与机械的类比，逐步得出分子动能和分子势能的概念已经各自的影响因素。最终汇集到内能上来，不过要注意区分好宏观喝微观的因素。本节内容是后续学习热力学的基础。
〖教学目标与核心素养〗
物理观念∶通过类比宏观物体的动能、势能，得出分子动能、分子平均动能、分子势能、内能的概念。
科学思维∶分析理解分子平均动能随温度的变化关系，分子势能和分子间距离的关系，内能及决定因素。
科学探究：运用弹簧连接两小球模拟分子，探究分子势能的大小。
科学态度与责任∶学习好影响内能的因素，培养学生能够通过宏观与微观两种方面来看物理问题的思想。
〖教学重难点〗
教学重点：分子动能，分子势能，物体内能。
教学难点：分子热运动的平均动能与温度的关系，分子间距和分子势能的关系以及影响内能的因素。
〖教学准备〗
多媒体课件、弹簧、小球（两个）等。
〖教学过程〗
一、新课引入
地面附近的物体所受的重力是G，由于重力做功具有跟路径无关的特点，所以存在重力势能。重力势能由地球和物体的相对位置决定。分子间的作用力做功是否也具有这一特点呢?
展示图片：地球上物体
分析：物体的受力，以及重力做功情况。
提出问题：分子间的作用力做功是否也具有这一特点呢?
二、新课教学
（一）分子动能
1.分子动能的概念
展示：分子热运动动态图。
之前在学习扩散现象和布朗运动，就已经知道分子在永不停息的无规则运动，所以肯定就有动能，称之为分子动能。即，
分子由于热运动而具有的能量。
2.分子热运动的平均动能
展示：分子热运动速率分布图
物体中分子热运动的速率大小不一，所以各个分子的动能也有大有小，而且在不断改变。所以要研究的是大量分子整体表现出来的热学性质，即所有分子的动能的平均值，这个平均值叫作分子热运动的平均动能。
注意：这里的分子指的是大量分子， 因为平均动能是大量分子的一个统计概念，对于一个分子或几个分子而言，平均动能是没有实际意义的。
3.温度
①宏观角度
如图，分别感受水的温度，在初中从宏观角度上来说，温度是描述物体冷热程度的物理量。
②微观角度
温度升高时，分子的热运动加剧，那就能推断出，对于同种分子而言，温度越高分子平均速率越大，分子平均动能也越大。温度越低，分子热运动的平均动能越小。因此可以得出结论∶物体温度升高时，分子热运动的平均动能增加。即
温度是它的分子热运动的平均动能的标志。
注意：
第一，这里的分子指的是大量分子， 因为温度是大量分子的一个统计概念，对于一个分子或几个分子而言，温度是没有实际意义的。
第二，对温度相同的物体，可以说分子平均动能相同，但不能说分子平均速率相同。
第三，点分子平均动能与物体的热力学温度成正比，而不是与摄氏温度成正比。
第四，影响分子动能的因素出来温度外还有，分子数，即物体的质量。
（二）分子势能
1.分子势能的概念
展示图片：
类比：地面上的物体，由于地球的吸引，物体具有重力势能。发生弹性形变的弹簧，具有弹性势能。重力势能和弹性势能，他们的共同特点是物体之间存在着一种力，做功与路径无关与首末位置有关，比如这里的重力还有弹簧的弹力，因为这种力的存在，系统内部就有了做功的本领，换句话说就是具有势能。
分子间也存在着相互作用力，可以证明分子间的作用力所做的功与路径无关，分子组成的系统具有分子势能。
思考与讨论
分子势能的大小由分子间的相对位置决定，这说明分子势能Ep与分子间距离r是有关系的。那么，它们之间存在怎样的一种关系呢?
2.分子势能的大小
设两个分子相距无穷远中，我们可以规定它们的分子势能为0。让一个分子A不动，另一个分子B从无穷远处逐渐靠近A。在这个过程中，分子间的作用力做功，分子势能的大小发生改变。
复习回顾：力做功与势能变化的关系
如果分子力做正功，分子势能就减小；如果分子力做负功，分子势能就增大。另外要规定某点分子势能为零，这样通过比较就能计算其他位置的分子势能。
规定当两个分子的距离无穷远时，分子势能为零。之前学过，当分子间距离较大时，分子力的合力表现为引力，也就是要把这个分子吸过去。此时分子力的方向就与分子的运动方向相同，所以分子力做正功，那相应的分子势能减小。即
①当r>r0时，分子力做正功，分子势能减小。
问题：它会一直这样下去吗？
分析：如图所示，分子力的曲线图，其中有个平衡位置r0，此时分子力的合力为零，对应到上图中就是分子从无穷远处移动到r0之间呢这一段距离，分子势能减小。那再靠近呢？分子力的合力就表现为斥力，和分子的运动方向相反。那显然此时分子力做负功分子势能增大。即
②当rr0阶段，F做正功，分子动能增加，势能减小
B．在r