人教版 (2019)选择性必修 第三册分子动能和分子势能教学设计及反思

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第三册分子动能和分子势能教学设计及反思，共6页。教案主要包含了新课导入，新课教学，提出问题，课堂练习，提出问题：，分解问题1，分解问题2，归纳总结突出:等内容，欢迎下载使用。
(分子动能和分子势能)
教学目标
1.学生知道温度是分子热运动平均动能的标志。
2.学生知道什么是分子势能，知道分子势能与分子间距离有关。
3.学生知道内能的含义，知道物体的内能与温度和体积有关。
4.学生能够区别内能和机械能。
教学重点：
1.分子动能，分子势能，物体内能。
教学难点：
1. 分子热运动的平均动能与温度的关系。
2.分子势能和分子间距离的关系，影响内能的因素。区别内能和机械能。
教学过程
【新课导入】
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具有这一特点呢?
【新课教学】
一、分子动能
仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。
1.分子动能
分子不停地做无规则运动，那么像一切运动着的物体一样，做热运动的分子也具有动能，这就是分子动能。
2.单个分子的动能
【提出问题】但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。
3.分子热运动的平均动能
在热现象的研究中，我们关心的是组成系统的大量分子整体表现出的热学性质，因而这里重要的不是系统中某个分子的动能大小，而是所有分子的动能的平均值，这个平均值叫做分子热运动的平均动能。
影响因素：温度升高时，分子的热运动加剧，温度越高，分子热运动的平均动能越大，温度越低，分子热运动的平均动能越小。因此，过去我们说温度是分子热运动剧烈程度的标志，现在就能进一步说物体的温度是它的分子热运动的平均动能的标志。
4．物体内分子的总动能
物体内分子运动的总动能是指所有分子热运动的动能总和，它等于分子热运动的平均动能与分子数的乘积，物体内分子的总动能与物体的温度和所含分子总数有关。
【课堂练习】
1.物体的温度升高时，物体每个分子的动能都增大吗？
物体温度升高时，所有分子的平均动能会增大，但并不是每个分子的动能都增大。
同一温度下，不同物质分子的平均速率是否相同？
同一温度下，不同物质分子热运动的平均动能相同，但平均速率一般不同。
二、分子势能
分子间存在着相互作用力，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。
【提出问题：】
这说明分子势能与分子间距离是有关系的。那么它们之间存在怎样的一种关系呢？
首先回忆分子间作用力与距离的关系:
分子间距离r大于r0时，分子间的作用力表现为引力;
分子间距离r小于r0时，分子间的作用力表现为斥力；
分子间距离r等于r0时，分子间的作用力为0。
创设情境：
设两个分子相距无穷远（即它们之间几乎没有相互作用），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。
【分解问题1】：当分子B向分子A靠近，分子间距r大于r0时，分子间的作用力表现为斥力还是引力？分子力做正功还是负功？分子势能如何变化？
【分解问题2】：当分子B向分子A靠近，分子间距r小于r0时，分子间的作用力表现为斥力还是引力？分子力做正功还是负功？分子势能如何变化？
引力
方向相同
斥力
方向相反

当分子B向分子A靠近，分子间距离r大于r0时，分子间的作用力表现为引力，力的方向与分子的位移方向相同，分子间的作用力做正功，分子势能减小。
当分子间距离r减小到r0时，分子间的作用力为0，分子势能减到最小。
越过平衡位置r0后，分子B继续向分子A靠近，分子间的作用力表现为斥力，力的方向与分子的位移方向相反，分子间的作用力做负功，分子势能增大。
根据以上分析，请画出分子势能Ep随分子间距离r变化的图像(取无穷远处分子势能为0)。
提示：由以上分析可知，如果选定分子间距离r为无穷远时的分子势能Ep为0，可以画出分子势能Ep随分子间距离r变化的情况如图所示。分子势能Ep随分子间距离r的变化有最小值，即当r＝r0时，分子势能最小。
【归纳总结突出:】
1.如果选定分子间距离r为无穷远时的分子势能EP为零，则分子势能EP随分子间距离r变化的情况如图所示。当r=r0时，分子势能最小。
2.物体的体积变化时，分子间距离将发生变化，因而分子势能随之改变，可见分子势能与物体的体积有关。
3.对照F-r和Ep-r图像，当r=r0时，分子间作用力为零，分子势能最小
类比弹簧型变量和弹性势能关系：（静止在光滑水平面上）
弹簧处于原长时，弹力为零，弹性势能为零；
弹簧被拉伸时，拉伸形变越大，弹力越大，弹性势能越大；
弹簧被压缩时，压缩形变越大，弹力越大，弹性势能越大；
特别注意：分子势能与物体体积有关，但不能简单理解成物体体积越大，分子势能就越大，体积越小，分子势能就越小。如：零摄氏度的水变成零摄氏度的冰后，体积变大，但分子势能减小。所以一般来说，物体体积变化了，其对应的分子势能也将发生变化。具体怎么变化，关键要看在变化过程中分子的作用力，做正功还是负功。
三、物体的内能
1.物体的内能
物体中所有分子的热运动动能和分子势能的总和，叫做物体的内能。任何物体都具有内能。
2.物体内能的影响因素：
微观
分子总数
分子平均动能
分子间的距离
宏观
物质的量
温度
体积
物态
物态
分子热运动的平均动能与温度有关，分子势能与体积有关。一般说来，物体的温度和体积变化时，它的内能都会随之改变。有的物态变化也会引起内能的变化。
【物态变化对内能的影响】
一些物质在物态发生变化时，如冰在熔化时、水在沸腾时，温度不变，此过程中分子的平均动能不变，由于分子间的距离变化，分子势能变化，所以物体的内能变化。
例如：0 ℃的水到0 ℃的冰，放热，内能减小，温度不变，平均动能不变，体积变大，分子势能变小
四、内能和机械能区别
【提出问题】
物体下落的时候，物体中的分子在做无规则热运动的同时，还参与竖直向下的落体运动，再如地面上滚动的足球，球内气体分子无规则运动的同时，还共同参与水平地面上的运动，当足球静止在地面上时，其中的气体分子是否还具有能量？
特别强调：组成物体的分子在做无规则的热运动，具有热运动的动能，它是内能的一部分。同时，物体还可能做整体的运动，因此还会有动能，这是机械能的一部分。后者是由物体的机械运动决定的，它对物体的内能没有贡献。
内能和机械能是两种不同形式的能量。物体的机械运动，对应着机械能。分子热运动对应着内能。物体具有内能的同时，又可以具有机械能，机械能可以为零，但物体在任何情况下都具有内能。物体的机械能变化时，内能不一定变化。同样，物体的内能变化时，机械能不一定变化，机械能和内能之间可以相互转化，转化过程遵循能量守恒定律。
机械能核能的关系

内能
机械能
对应的运动形式
微观分子热运动
宏观物体机械运动
常见的能量形式
分子动能、分子势能
物体动能、重力势能、弹性势能
影响因素
物质的量、物体的温度、体积及物态
物体的质量、机械运动的速度、相对于零势能面的高度、弹性形变量
大小
永远不等于零
一定条件下可以等于零
联系
在一定条件下可以相互转化
五、板书设计
1.4分子动能和分子势能
分子动能
分子动能：分子由于热运动而具有的动能
分子热运动的平均动能：所有分子动能的平均值（大量分子）
影响因素:微观-分子热运动的剧烈程度，宏观-温度
温度是分子热运动平均动能的标志
分子势能
F 和 Ep 随 r 增大的变化：
①当rr0时，引力先增大后减小，分子势能增大
2、分子势能的特点
分子势能是标量，正、负表示的是大小，具体的值与零势能点的选取有关．
3、分子势能的影响因素
(1)宏观上：跟体积有关．(2)微观上：跟分子间距离r有关，
内能
1、物体中所有分子的热运动的动能和分子势能的总和，叫物体的内能。
2、任何物体都具有内能
3、内能的影响因素
（1）宏观因素：物质的量、温度和体积，物态
（2）微观因素：分子总数、分子热运动的平均动能和分子间距离
六、作业设计 练习与应用1-4题
课后反思
在今后教学中要重基础，抓落实。