第5讲内能
[目标定位] 1.知道温度是分子热运动平均动能的标志，渗透统计的方法． 2.知道什么是分子势能，分子势能随分子距离变化的关系．理解分子势能与物体的体积有关． 3.知道什么是内能，知道物体的内能跟物体的物质的量、温度和体积有关． 4.能够区别内能和机械能．
一、分子动能
1．定义：由于分子永不停息地做无规则运动而具有的能．
2．分子的平均动能：所有分子的热运动动能的平均值．
3．温度的微观意义：温度是分子热运动的平均动能的标志．
二、分子势能
1．定义：分子间由分子力和分子间的相对位置决定的势能．
2．分子势能的决定因素
(1)宏观上：分子势能的大小与物体的体积有关．
(2)微观上：分子势能与分子之间的距离有关．
三、内能
1．定义：物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和．
2．决定因素：物体所含的分子总数由物质的量决定，分子的热运动平均动能由温度决定，分子势能与物体的体积有关，故物体的内能由物质的量、温度、体积共同决定，同时受物态变化的影响．
3．物体的内能跟物体的机械运动状态无关．
想一想在高空中高速飞行的飞机中的物体，内能一定大吗？
答案不一定．内能包括分子动能和分子势能，分子动能决定于温度，分子势能决定于体积，物体的内能与机械能是完全不同的概念．物体速度大，高度大，只是机械能大，内能不一定大．
一、对分子动能的理解
1．单个分子的动能
由于分子运动的无规则性，在某时刻物体内部各个分子的动能大小不一，就是同一个分子，在不同时刻的动能也是不同的，所以单个分子的动能没有意义．2．分子的平均动能
(1)温度是大量分子无规则热运动的客观表现，具有统计意义，温度升高，分子平均动能增大，但不是每个分子的动能都增大、有的分子动能甚至还减小，个别分子的动能大小与温度没有关系，但总体上所有分子动能的总和随温度的升高而增加．
(2)分子的平均动能只由温度决定，与物质种类、质量、压强、体积无关，只要温度相同，分子的平均动能都相等，由于不同物质的分子质量不同，所以同一温度下，不同物质的分子运动的平均速率大小一般不同．
3．温度的意义
(1)宏观：描述物体的冷热程度．
(2)微观：分子平均动能的标志．
例1下列关于物体的温度与分子动能的关系，正确的说法是()
A．某物体的温度是0 ℃，说明物体中分子的平均动能为零
B．物体温度升高时，每个分子的动能都增大
C．物体温度升高时，分子平均动能增加
D．物体的运动速度越大，则物体的温度越高
答案 C
解析某种气体温度是0 ℃，物体中分子的平均动能并不为零，因为分子在永不停息地运动，A错误；当温度升高时，分子运动加剧，平均动能增大，但并不是所有分子的动能都增大，B错，C对；物体的运动速度越大，物体的动能越大，这并不能代表物体内部分子的热运动越剧烈，所以物体的温度不一定高，D 错．
借题发挥(1)虽然温度是分子平均动能的标志，但是零度(0 ℃)时物体中分子的平均动能却不为零．
(2)物体内分子做无规则热运动的速度和物体做机械运动的速度是完全不同
的两个概念．
针对训练当氢气和氧气的质量和温度都相同时，下列说法中正确的是()
A．两种气体分子的平均动能相等
B．氢气分子的平均速率大于氧气分子的平均速率
C．两种气体分子热运动的总动能相等
D．两种气体分子热运动的平均速率相等
答案AB
解析因温度是分子平均动能的标志，所以选项A正确；因为氢气分子和氧气分子的质量不同，且m H2 二、对分子势能的深化理解 1．分子势能 由分子间的相对位置决定的能叫分子势能． 2．分子势能的变化与分子间距离的关系 分子势能是由分子间的相对位置决定的．当分子间的距离发生变化时，分子力要做功．当分子力做正功时，分子势能减小；当分子力做负功时，分子势能增大．由分子间的作用力F与分子间的距离r之间的关系(如图7－5－1所示)可知(取r→∞时分子势能为零)： 图7－5－1 (1)当r≫r0(r0表示两分子间的平衡距离，下同)时，分子间的作用力小到可忽略不计，可以认为分子间没有相互作用力，这时的分子势能为零(没有分子势能)． (2)当r>r0时，分子力表现为引力．当r增大时，分子力做负功，因此分子势能随分子间距离的增大而增大． (3)当r (4)当r＝r0时，分子力表现为零．当r增大时，分子力做负功，分子势能增大；当r减小时，分子力做负功，分子势能增大，因此r＝r0时分子势能最小．分子势能与分子间的距离r的关系如图7－5－2所示． 图7－5－2 例2甲、乙两分子相距较远(此时它们之间的分子力可以忽略)，设甲固定不动，在乙逐渐向甲靠近直到不能再靠近的过程中，关于分子势能的变化情况，下列说法正确的是() A．分子势能不断增大B．分子势能不断减小 C．分子势能先增大后减小D．分子势能先减小后增大 答案 D 解析r>r0时，靠近时引力做正功，E p减小；r 借题发挥(1)分子势能的变化情况只与分子力做功相联系．分子力做正功，分子势能减小；分子力做负功，分子势能增加．分子力做功的值等于分子势能的变化量． (2)讨论分子势能变化时，绝不能简单地由物体体积的增大、减小就得出结论．导致分子势能变化的原因是分子力做功情况． 针对训练如图7－5－3所示，甲分子固定在坐标原点O处，乙分子位于x 轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示．F＞0为斥力，F＜0为引力，a、b、c、d为x轴上四个特定的位置，现把乙分子从a 处由静止释放，则() 图7－5－3 A．乙分子由a到b做加速运动，由b到c做减速运动 B．乙分子由a到c做加速运动，到达c时速度最大 C．乙分子由a到c的过程，动能先增大后减小 D．乙分子由b到d的过程，两分子间的分子势能一直增加 答案 B 解析乙分子由a运动到c的过程，一直受到甲分子的引力作用而做加速运动，到c时速度达到最大，而后受到甲分子的斥力做减速运动，A错误、B正确；乙分子由a到c的过程所受引力做正功，分子势能一直减小，分子的动能一直增大，C错误；乙分子由b到d的过程中，先是引力做正功，分子势能减小，后来克服斥力做功，分子势能增加，D错误． 三、对内能的理解 1．因为一切物体都是由不停地做无规则热运动且相互作用着的分子所组成的，所以任何物体都具有内能． 2．物体的内能与机械能的区别和联系 (1)物体的机械运动对应着机械能，热运动对应着内能．内能和机械能是两种不同形式的能量． (2)内能是物体内所有分子热运动的动能和分子间的相对位置决定的势能的总和，而不是分子定向移动的动能，它与物体的温度、体积等因素有关；而机械能是物体的动能及重力势能和弹性势能的总和，它是对宏观物体来说的． (3)物体具有内能的同时又可以具有机械能．当物体的机械能增加时，内能不一定增加，但机械能与内能之间可以相互转化． 例3下列说法正确的是() A．铁块熔化成铁水的过程中，温度不变，内能也不变 B．物体运动的速度增大，则物体中分子热运动的平均动能增大，物体的内 能增大 C．A、B两物体接触时有热量从物体A传到物体B，这说明物体A的内能大于物体B的内能 D．A，B两物体的温度相同时，A、B两物体的内能可能不同，分子的平均速率也可能不同 答案 D 解析铁块熔化成铁水的过程中要吸收热量，所以内能增加，故A错；两物体温度相同，内能可能不同，分子的平均动能相同，但由E k＝1 2知，平 2m v 均速率v可能不同，故D项正确；有热量从A传到B，只说明A的温度高，内能大小还要看它们的总分子数和分子势能这些因素，故C项错；机械运动的速度增大，动能增加，与分子热运动的平均动能无关系，内能也不一定增加，故B 错． 分子动能与温度 1．下列有关“温度”的概念的说法中正确的是() A．温度反映了每个分子热运动的剧烈程度 B．温度是分子平均动能的标志 C．一定质量的某种物质，内能增加，温度一定升高 D．温度升高时物体的每个分子的动能都将增大 答案 B 解析温度是分子平均动能大小的标志，而对某个确定的分子来说，其热运动的情况无法确定，不能用温度反映．故A、D错而B对；温度不升高而仅使分子的势能增加，也可以使物体内能增加，冰熔化为同温度的水就是一个例证，故C错． 分子势能与分子力做功 2．两分子间的斥力和引力的合力F与分子间距离r的关系如图7－5－4中 曲线所示，曲线与r轴交点的横坐标为r0.相距很远的两分子在分子力作用下，由静止开始相互接近．若两分子相距无穷远时分子势能为零，下列说法正确的是() 图7－5－4 A．在r>r0阶段，F做正功，分子动能增加，势能减小 B．在r C．在r＝r0时，分子势能最小，动能最大 D．在r＝r0时，分子势能为零 E．分子动能和势能之和在整个过程中不变 答案ACE 解析由图可知：在r>r0阶段，当r减小时F做正功，分子势能减小，分子动能增加，故选项A正确；在r 物体的内能与机械能 3．下列关于分子力和分子势能的说法正确的是() A．当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而增大 B．当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而减小 C．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而 增大 D．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而减小 答案 C 解析当分子力表现为引力时，分子间距离增大，分子力减小，分子力做负功，分子势能增大，所以A、B不正确；当分子力表现为斥力时，分子间距离减小，分子力增大，分子力做负功，分子势能增大，所以C正确、D不正确．4．下列关于物体内能的说法正确的是() A．同一个物体，运动时比静止时的内能大 B．1 kg 0 ℃的水的内能比1 kg 0 ℃的冰的内能大 C．静止的物体的分子平均动能为零 D．物体被举得越高，其分子势能越大 答案 B 解析物体的内能与其宏观运动状态无关，A错误；1 kg 0 ℃的水变成1 kg 0 ℃的冰要放出热量，故1 kg 0 ℃的水的内能大，B对；静止的物体的动能为零，但分子在永不停息地运动，其分子平均动能不为零，同理被举高的物体，势能增加，但其体积不变，分子势能不变，故C、D错． (时间：60分钟) 题组一分子动能与温度 1．下列关于物体的温度、内能和热量的说法中正确的是() A．物体的温度越高，所含热量越多 B．物体的内能越大，所含热量越多 C．物体的温度越高，它的分子热运动的平均动能越大 D．物体的温度不变，其内能就不变 答案 C 解析分子热运动的平均动能与温度有关，温度越高，分子热运动的平均动 能越大，内能由物体的质量、温度和体积共同决定，并且内能是状态量，而热量是过程量，它表示由于热传递而引起的内能变化过程中转移的能量．2．若一气泡从湖底上升到湖面的过程中，温度保持不变，体积增大，则在此过程中关于气泡中的气体，下列说法中正确的是() A．气体分子间的作用力增大 B．气体分子的平均速率增大 C．气体分子的平均动能减小 D．气体分子的平均动能不变 答案 D 解析气体在上升的过程中，温度不变，分子的平均动能不变，平均速率不变，体积增大，分子间的作用力减小，气体的分子势能增大． 3．下列关于分子动能的说法，正确的是() A．物体的温度升高，每个分子的动能都增加 B．物体的温度升高，分子的总动能增加 C．如果分子的质量为m，平均速率为v，则平均动能为1 2m v 2 D．分子的平均动能等于物体内所有分子的动能之和与所有分子的总数之比答案BD 解析温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子的平均动能增加，但是其中个别分子的动能却有可能减小，A错、B对；分子的平均动能等于物体内所有分子的动能之和与所有分子总数的比值，所以C错、D对． 题组二分子势能与分子力的功 4．分子间距增大时，分子势能将() A．增大B．减小 C．不变D．不能确定 答案 D 解析分子势能的变化与分子力做功紧密联系．当分子力做正功时，分子势 能减小；当分子力做负功时，分子势能增加． (1)当r>r0时，分子间的作用力为引力，将分子间距离增大时，分子力做负功，分子势能增大． (2)当r 经以上分析可知本题D选项正确． 5．在两个分子间的距离由r0(平衡位置)变为10r0的过程中，关于分子间的作用力F和分子间的势能E p的说法中，正确的是() A．F不断减小，E p不断减小 B．F先增大后减小，E p不断增大 C．F不断增大，E p先减小后增大 D．F、E p都是先减小后增大 答案 B 解析分子间距r＝r0时，分子力F＝0；随r的增大，分子力表现为引力，F≠0；当r＝10r0时，F＝0，所以F先增大后减小．在分子间距由r0至10r0的过程中，始终克服分子引力做功，所以分子势能一直增大，所以选项B正确，其他选项错误． 6．(2014·郑州检测)如图7－5－5所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子沿x轴运动，两分子间的分子势能E p与两分子间距离的变化关系如图中曲线所示．图中分子势能的最小值为－E0.若两分子所具有的总能量为0，则下列说法中正确的是() 图7－5－5 A．乙分子在P点(x＝x2)时，加速度最大 B．乙分子在P点(x＝x2)时，其动能为E0 C．乙分子在Q点(x＝x1)时，处于平衡状态 D．乙分子的运动范围为x≥x1 答案BD 解析分子势能最小时，分子处于平衡位置，所以P点是分子的平衡位置．乙分子在P点的加速度为零，故选项A、C错误，选项B正确；由于两分子所具有的总能量为零，而Q点的分子势能为零，故选项D正确． 7．两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动，直至不再靠近．在此过程中，下列说法正确的是________．(填正确答案标号) A．分子力先增大，后一直减小 B．分子力先做正功，后做负功 C．分子动能先增大，后减小 D．分子势能先增大，后减小 E．分子势能和动能之和不变 答案BCE 8．下列四幅图中，能正确反映分子间作用力f和分子势能E p随分子间距离r变化关系的图线是________．(填选图下方的字母) 答案 B 解析当r 当r＝r0时，分子力为零，此时分子势能最小．故选项B正确． 题组三物体的内能与机械能 9．关于内能和机械能，下列说法正确的是() A．物体的机械能损失时，内能却可能增加 B．物体的内能损失时，机械能必然会减小 C．物体内能为零时，机械能可以不为零 D．物体的机械能为零时，内能可以不为零 答案AD 解析在空中下降的物体由于克服空气阻力做功，机械能损失，因摩擦物体的温度升高，内能增加，A正确；物体静止时，温度降低，内能减少，而机械能可能不变，B错；分子运动永不停息而且分子间有相互作用，内能不可能为零，但机械能可以为零，C错、D正确． 10．关于物体的内能，下列叙述中正确的是() A．温度高的物体比温度低的物体内能大 B．物体的体积增大时，内能也增大 C．内能相同的物体，它们的分子平均动能一定相同 D．内能不相同的物体，它们的分子平均动能可能相同 答案 D 解析温度高的物体与温度低的物体相比较，温度低的物体的分子平均动能小，但所有分子的热运动动能和分子势能的总和不一定小，即物体的内能不一定小，A错；物体的体积增大时，分子间的距离增大，分子势能发生变化，但不能确定分子势能是增大还是减小．即使分子势能增大而分子的平均动能不能确定是否变化，也不能说明内能增大，B错；内能相同的物体是指物体内所有分子的动能和分子势能的总和相同，而它们的分子平均动能却不一定相同，C错；内能不同的物体，它们的温度却可能相同，即它们的分子平均动能可能相同，D正确．11．关于物体的内能，下列说法中正确的是() A．水分子的内能比冰分子的内能大 B．物体所处的位置越高，分子势能就越大，内能越大 C．一定质量的0 ℃的水结成的0 ℃的冰，内能一定减少 D．相同质量的两个同种物体，运动物体的内能一定大于静止物体的内能答案 C 解析因内能是指组成物体的所有分子的热运动的动能与分子势能的总和，说单个分子的内能没有意义，故选项A错误；内能与机械能是两种不同性质的能，它们之间无直接联系，内能与“位置”高低、“运动”还是“静止”没有关系，故选项B、D错误；一定质量的0 ℃的水结成0 ℃的冰，放出热量，使得内能减小，故选项C正确． 人教版高三物理选修3《分子动理论》教案及 教学反思 一、教学内容简介 本节课《分子动理论》是高三物理选修3课程的其中一部分。教学内容主要涵盖了分子动力学基本概念、分子间作用力和分子均方速率公式等方面。以班上学生为例，大多数学生学习过程中对分子动理论并不陌生,因为课本中存在一些介绍分子动理论的简单案例，如热胀冷缩等。尤其是分子均方速率公式这一部分，是他们之前在化学课中接触过的，因此初步学习过程中较易掌握。 二、教学目标 （一）知识目标 本节课的知识目标主要是让学生掌握： 1.分子动理论的基本概念和分子间作用力的分类； 2.掌握分子均方速率公式； 3.培养学生对物理公式的推导能力和运用能力。 （二）能力目标 1.培养学生观察能力、思维能力和实验操作能力； 2.提高学生的学习策略和方法； 3.培养学生的自学能力和自信心。 三、教学过程 （一）导入 讲师会利用热胀冷缩这个例子，与学生互动探讨物质的微观结构和宏观现象之间的关系，旨在引起学生对于新知识的注 意力和浓厚兴趣。同时还会温故而知新，帮助学生回顾与分子动理论相关的知识点。 （二）讲授 在讲授掌握分子动力学基本概念的基础知识后，讲师将紧 接着向学生提出分子均方速率公式的推导过程，这将需要学生运用之前学过的公式和相关物理概念进行推导。这一部分讲解结束后，讲师将向学生介绍分子间作用力，然后详细讲解弹性形变和塑性形变。 （三）实验 在讲授完分子动理论的相关知识点后，讲师会针对分子均 方速率公式这一部分，引导学生进行实验操作。首先，讲师会给出实验步骤和所需实验器材，然后通过实验让学生亲身体验分子动理论的真实表现，进一步巩固和深化学生对分子动理论的理解和认知。 （四）练习 在实验操作结束后，讲师将为学生布置一些相关练习问题，以让学生巩固所学和应用所掌握的知识点。练习问题难度分别设计简单、中等和困难，以满足不同层次的学生需求。 （五）讲解 学生完成练习后，讲师将对练习问题进行讲解，帮助学生 排除困难、加深理解。同时，讲师会引导学生进行思考和技巧运用，以帮助学生提高自学能力和自信心。 （六）课堂总结 课堂总结是本节课的重要环节，也是教师进行教学反思和 学生评价的主要途径。在讲师进行概述和回顾教学内容的时候， 高中物理学习材料 唐玲收集整理 第七章 分子动理论全章复习 学习目标： 1、掌握分子动理论的基本观点，知道阿伏加德罗常数的意义 2、能通过实验测分子的大小 3、理解内能的概念 一、知识整理： 1、 分子动理论 2、温度和温标： 3、内能： 二、例题精讲： 例1：一滴石油体积为10-3cm 3,把它滴在平静的湖面上，扩散成面积为2.5m 2的单分子层油膜，则石油的半径为多少？（2×10-10m ） 1）、________________________________. A:阿伏加德罗常是： 2）、________________________________. A:什么是扩散？ B ：什么是布朗运动？ 3）、________________________________. 两个相邻分子间存在着相互作用的_____和_____，它们都随分子间距离增大而________。 1）热力学系统： 2）外界 3）状态参量： 4）平衡态： 5）热平衡： 6）热平衡定律： 7）温度： 8）温标： 9）热力学温标与摄氏温标的关系： 1） 分子动能： 影响因素： 2） 分子势能： 影响因素： 3）内能： 分析：分子半径是分子直径的一半，而分子直径就是油膜的厚度， m s v d 106 31045 .21010---?=?== 所以r=2X10-10 m 例2、下列关于热力学温度的说法中，正确的是( ) A ．摄氏温度和热力学温度都可以取负值 B ．绝对零度是低温的极限，永远达不到 C ．-33℃=240.15 K D ．1℃就是1 K 三、本章检测： 1、两个分子从靠近的不能再近的位置开始，使二者之间的距离逐渐增大，直到大于分子直径的10倍以上，这一过程中关于分子间的相互作用力的下述说法中正确的是（ ） A ．分子间的引力和斥力都在减小 B ．分子间的斥力在减小，引力在增大 C ．分子间的作用力在逐渐减小 D ．分子间的作用力，先减小后增大，再减小到零 2、下列说法正确的是 （ ） A ．布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的分子无规则运动的反映 B ．没有摩擦的理想热机可以把吸收的热量全部转化为机械能 C ．知道某物质的摩尔质量和密度可求出阿佛加德罗常数 D ．内能不同的物体，它们分子运动的平均动能可能相同. 3、有甲乙两个分子，甲分子固定不动，乙分子由无穷远处逐渐向甲靠近，直到不再靠近为止，在这整个过程中，分子势能的变化情况是 （ ） A 、不断增大 B 、不断减小 C 、先增大后减小 D 、先减小后增大. 4、氢气和氧气的质量、温度都相同，在不计分子势能的情况下，下列说法正确的是（ ） A 、氧气的内能较大 B 、氢气的内能较大. C 、两者的内能相等 D 、氢气分子的平均速率较大. 5、分子间的相互作用力由引力F 引和斥力F 斥两部分组成，则（ ） A 、F 引和F 斥同时存在的. B 、F 引总是大于F 斥，其合力总表现为引力 C 、分子之间的距离越小，F 引越小，F 斥越大，故表现为斥力 D 、分子间距离越大，F 引越大，F 斥越小，故表现为引力 6．在25℃左右的室内，将一只温度计从酒精中拿出，观察它的示数 变化情况是（ ） A ．温度计示数上升 B ．温度计示数下降 C ．温度计示数不变 D ．示数先下降后上升 7、下列关于布朗运动的说法中正确的是（ ） A.将碳素墨水滴入清水中，观察到的布朗运动是碳分子无规则运动的反映 B.布朗运动是否显著与悬浮在液体中的颗粒大小无关 C.布朗运动的激烈程度与温度有关 D .微粒的布朗运动的无规则性，反映了液体内部分子运动的无规则性 8、下面证明分子间存在引力和斥力的试验，错误的是（ ） A.两块铅压紧以后能连成一块，说明存在引力 分子动理论 编稿：张金虎审稿：代洪 【学习目标】 1．扩散现象是由分子的热运动产生的。 2．知道布朗运动及产生原因。 3．知道热运动即决定其激烈程度的因素。 4．知道分子间存在间隙。 5．知道分子间同时存在着引力和斥力，其大小与分子间的距离有关。 【要点梳理】 要点一、扩散现象与布朗运动 1．扩散现象 物理学中把由于分子的无规则运动而产生的物质迁移现象称为扩散现象。 墨水不断地扩散到清水中，这就是扩散现象． 概念：扩散现象是指当两种物质相接触时，物质分子可以彼此进入对方的现象．例如：香水的香味可以传得较远，叉如堆在墙角的煤可以深入到泥土中去． 要点诠释： （1）物质处于固态、液态和气态时均能发生扩散现象，只是气态物质的扩散现象最显著；常温下处于固态时扩散现象不明显． （2）在两种物质一定的前提下，扩散现象发生的显著程度与物质的温度有关，温度越高，扩散现象越显著．这表明温度越高，分子运动得越剧烈． （3）扩散现象发生的显著程度还受到“已进入对方”的分子浓度的限制，当进入对方的分子浓度较低时，扩散现象较为显著；当进入对方的分子浓度较高时，扩散现象发生得就较缓慢．扩散现象具有方向性． （4）扩散现象的本质是分子热运动的直观体现． 2．布朗运动 （1）定义：人们把悬浮在液体或气体中的微粒的无规则运动叫做布朗运动． 悬浮在液体中的固体微粒不停地做无规则运动，称为布朗运动． 要点诠释： ①布朗运动是悬浮的固体微粒运动，不是单个分子的运动，但是布朗运动证实了周围液体分子的无规则运动． ②固体微粒的运动是极不规则的，图示并非固体微粒的运动轨迹，而是每隔30s微粒位置的连线． ③任何固体微粒悬浮在液体内，在任何温度下都会做布朗运动． （2）对布朗运动的理解 第5讲内能 [目标定位] 1.知道温度是分子热运动平均动能的标志，渗透统计的方法． 2.知道什么是分子势能，分子势能随分子距离变化的关系．理解分子势能与物体的体积有关． 3.知道什么是内能，知道物体的内能跟物体的物质的量、温度和体积有关． 4.能够区别内能和机械能． 一、分子动能 1．定义：由于分子永不停息地做无规则运动而具有的能． 2．分子的平均动能：所有分子的热运动动能的平均值． 3．温度的微观意义：温度是分子热运动的平均动能的标志． 二、分子势能 1．定义：分子间由分子力和分子间的相对位置决定的势能． 2．分子势能的决定因素 (1)宏观上：分子势能的大小与物体的体积有关． (2)微观上：分子势能与分子之间的距离有关． 三、内能 1．定义：物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和． 2．决定因素：物体所含的分子总数由物质的量决定，分子的热运动平均动能由温度决定，分子势能与物体的体积有关，故物体的内能由物质的量、温度、体积共同决定，同时受物态变化的影响． 3．物体的内能跟物体的机械运动状态无关． 想一想在高空中高速飞行的飞机中的物体，内能一定大吗？ 答案不一定．内能包括分子动能和分子势能，分子动能决定于温度，分子势能决定于体积，物体的内能与机械能是完全不同的概念．物体速度大，高度大，只是机械能大，内能不一定大． 一、对分子动能的理解 1．单个分子的动能 由于分子运动的无规则性，在某时刻物体内部各个分子的动能大小不一，就是同一个分子，在不同时刻的动能也是不同的，所以单个分子的动能没有意义．2．分子的平均动能 (1)温度是大量分子无规则热运动的客观表现，具有统计意义，温度升高，分子平均动能增大，但不是每个分子的动能都增大、有的分子动能甚至还减小，个别分子的动能大小与温度没有关系，但总体上所有分子动能的总和随温度的升高而增加． (2)分子的平均动能只由温度决定，与物质种类、质量、压强、体积无关，只要温度相同，分子的平均动能都相等，由于不同物质的分子质量不同，所以同一温度下，不同物质的分子运动的平均速率大小一般不同． 3．温度的意义 (1)宏观：描述物体的冷热程度． (2)微观：分子平均动能的标志． 例1下列关于物体的温度与分子动能的关系，正确的说法是() A．某物体的温度是0 ℃，说明物体中分子的平均动能为零 B．物体温度升高时，每个分子的动能都增大 C．物体温度升高时，分子平均动能增加 D．物体的运动速度越大，则物体的温度越高 答案 C 解析某种气体温度是0 ℃，物体中分子的平均动能并不为零，因为分子在永不停息地运动，A错误；当温度升高时，分子运动加剧，平均动能增大，但并不是所有分子的动能都增大，B错，C对；物体的运动速度越大，物体的动能越大，这并不能代表物体内部分子的热运动越剧烈，所以物体的温度不一定高，D 错． 借题发挥(1)虽然温度是分子平均动能的标志，但是零度(0 ℃)时物体中分子的平均动能却不为零． (2)物体内分子做无规则热运动的速度和物体做机械运动的速度是完全不同 第七章分子动理论 抛砖引玉 本单元内容是研究微观的现象，这是一个全新的领域，其研究方法与研究机械运动是全然不同的。它的研究对象就不能像机械运动只研究某个物体或是由少数物体组成的物体系统，而是研究数目庞大的分子；研究的内容也不能像机械运动那样简单，只研究物体受力后其运动的规律，而是研究分子间复杂的相互作用、分子运动与热现象的关系、物体三种状态的性质及物体三态变化的规律等；研究方法也不同，因为是研究大量分子运动的表征，所以研究方法采用统计学的方法，以物体中分子集体运动的统计规律去描述物体分子运动的规律。这些可以在本单元开始研究前就做好铺垫，本单元研究完后，再做一个对比性的分析，使学生初步了解统计物理学的研究方法。 因为我们研究的都是一些微观的现象，学生理解起来比较困难，所以在讲解的过程中，最好多通过一些实验和生活中的实例去引导学生理解，有条件的学校还可开发一些计算机软件辅助教学。 在介绍油膜去测阿伏加德罗常数时，可做一个演示实验，使学生知道实验的方法，最后引导学生课下去做。这里关键是使学生明白油滴靠重力的作用，它在水平面上缓慢摊开，为了减小摊开的面积，用油的体积要尽量的小，为达此目的，可将一滴油溶入一较大体积的溶剂中，然后以这样的溶液一滴滴滴在水面上，可得一较小面积的油面，即可测量其面积。 实验可按以下方法做： （1）用有刻度的移液管吸取1ml油酸，令其一滴滴地滴出，看共有多少滴。若为a滴。 （2）将一滴油酸溶入酒精，制成20ml的油酸酒精溶液。再用移液管吸取1ml该溶液、看能滴几滴。若为b滴。 （3）取1滴该溶液滴在水面上，静置一天后测出油面的面积。 一滴该溶液含油酸的体积： 3 20 /1 cm b a v ? = 最后要向学生交待，这个实验测出的结果只是表示了分子的一个粗略的数量观念，反映了分子所占有的空间。 在做酒精和水混合的实验时，先把加点红色的水灌下去，而后将酒精沿管壁缓慢注入，混合前酒精与水的体积比为52:48，实验效果较好。实验完毕分析时要注意强调：是分子重新分布的结果，一部分分子空隙被其他分子占据了，不能简单地认为水分子和酒精分子互相插入。 布朗运动可以用仪器模拟或计算机软件模拟，但都不如实际做一下布朗运动的实验。这个实验虽有一定的难度，但只要细心点还是能比较容易地做出。选用好的松 厦门新谱教育高中物理选修3-3全册精品教案第七章分子动理论 (2) 7.1 物质是由大量分子组成的 (2) 第一节物质是由大量分子组成的 (2) 7.2 分子的热运动 (4) 第二节分子的热运动 (5) 7.3 分子间的相互作用力 (7) 第三节分子间的相互作用力 (7) 7.4 物体的内能 (10) 第四节物体的内能 (10) 第八章气体 (13) 8.1 气体的等温变化玻意耳定律 (13) 第一节气体的等温变化玻意耳定律 (13) 8.2 气体的等容变化和等压变化 (15) 第二节气体的等容变化和等压变化 (15) 8.3 气体理想气体的状态方程 (17) 第三节气体.理想气体的状态方程 (18) 8.4气体实验定律的微观解释 (20) 第四节气体实验定律的微观解释 (21) 第九章物体和物态变化 (24) 9.1 固体 (24) 第一节固体 (24) 9.2 液体 (25) 第二节液体 (25) 10.1、2 功和内能热和内能 (28) 第一节功和内能热和内能 (28) 10.3 热力学第一定律能量守恒定律 (29) 第三节热力学第一定律能量守恒定律 (29) 10.4 热力学第二定律 (30) 第四节热力学第二定律 (30) 10.5 能源环境和可持续发展 (32) 第五节能源环境和可持续发展 (32) 第七章分子动理论 7.1 物质是由大量分子组成的 教学目标 1、知识与技能 （1）知道一般分子直径和质量的数量级； （2）知道阿伏伽德罗常数的含义，记住这个常数的数值和单位； （3）知道用单分子油膜方法估算分子的直径。 2、过程与方法：通过单分子油膜法估算测量分子大小，让学生体会到物质是由大量分子组成的。形成正确的唯物主义价值观。 3、情感、态度与价值观 教学重难点 （1）使学生理解和学会用单分子油膜法估算分子大小（直径）的方法； （2）运用阿伏伽德罗常数估算微观量（分子的体积、直径、分子数等）的方法。 教学教具 （1）教学挂图或幻灯投影片：水面上单分子油膜的示意图；离子显微镜下看到钨原子分布的图样； （2）演示实验：演示单分子油膜：油酸酒精溶液（1：20O），滴管，直径约20cm圆形水槽，烧杯，画有方格线的透明塑料板。 教学过程： 第一节物质是由大量分子组成的 （一）热学内容简介 （1）热现象：与温度有关的物理现象。如热胀冷缩、摩擦生热、水结冰、湿衣服晾干等都是热现象。 （2）热学的主要内容：热传递、热膨胀、物态变化、固体、液体、气体的性质等。 （3）热学的基本理论：由于热现象的本质是大量分子的无规则运动，因此研究热学的基本理论是分子动理论、量守恒规律。 （二）新课教学 1、分子的大小：分子是看不见的，怎样能知道分子的大小呢？ （1）单分子油膜法是最粗略地说明分子大小的一种方法。 演示：如果油在水面上尽可能地散开，可认为在水面上形成单分子油膜，可以通过幻灯观察到，并且利用已制好的方格透明胶片盖在水面上，用于测定油膜面积。如图1所示。 提问：已知一滴油的体积V和水面上油膜面积S，那么这种油分子的直径是多少？（如果分子直径为d，油滴体积是V，油膜面积为S，则d=V／S，根据估算得出分子直径的数量级为10-10m） （2）利用离子显微镜测定分子的直径。 看物理课本上彩色插图，钨针的尖端原子分布的图样：插图的中心部分亮点直接反映钨原子排列情况。经过计算得出钨原子之间的距离是2×10-10m。如果设想钨原子是一个挨着 第5节 内能 1．知道什么是分子动能，知道温度是分子热运动平均动能的标志。 2．知道什么是分子势能，知道分子势能与分子间距离和物体体积的关系。 3．知道什么是内能，知道决定物体内能大小的因素。 一、分子动能 1．定义：分子由于□ 01永不停息地做无规则运动而具有的能。 2．分子热运动的平均动能：所有□ 02分子的热运动的动能的□03平均值。 3．温度的微观意义：温度是□04分子热运动的平均动能的标志。 二、分子势能 1．定义：分子间由于存在□01分子力，因此分子组成的系统具有由分子间的□02相互位置决定的势能，这种势能叫做分子势能。 2．分子势能的决定因素 (1)微观上：分子势能与分子之间的□03距离有关。 (2)宏观上：分子势能的大小与物体的□04体积有关。 三、内能 1．定义：物体中所有分子的热运动□01动能与□02分子势能的总和。 2．决定因素 (1)分子热运动的平均动能由□ 03温度决定。 (2)分子的势能与物体的□04体积有关。 (3)物体的内能由□ 05物质的量、□06温度、□07体积共同决定。 判一判 (1)温度高的物体，分子的平均动能一定大。( ) (2)分子势能可以为正值、负值、零值。( ) (3)物体所处的位置越高，分子势能就越大，内能也越大。( ) 提示：(1)√(2)√(3)× 课堂任务对分子动能的理解 1．单个分子的动能 由于分子运动的无规则性，在某时刻物体内部各个分子的动能大小不一，就是同一个分子，在不同时刻的动能也是不同的，所以单个分子的动能没有意义。 2．分子热运动的平均动能 (1)热现象研究的是大量分子运动的宏观表现，有意义的是物体内所有分子热运动的平均动能。 (2)温度是分子热运动的平均动能的标志，这是温度的微观意义，在相同温度下，各种物质分子热运动的平均动能都相同，由于不同物质分子的质量不一定相同，因此相同温度时不同物质分子热运动的平均速率不一定相同。 选修3—3考点汇编 一、分子动理论 1、物质是由大量分子组成的 （1）单分子油膜法测量分子直径 （2）1mol 任何物质含有的微粒数相同2316.0210A N mol -=⨯ （3）对微观量的估算 ①分子的两种模型：球形和立方体（固体液体通常看成球形，空气分子占据的空间看成立方体） ②利用阿伏伽德罗常数联系宏观量与微观量 a.分子质量：mol A M m N = b.分子体积：mol A V v N = c.分子数量：A A A A mol mol mol mol M v M v n N N N N M M V V ρρ= === 2、分子永不停息的做无规则的热运动（布朗运动 扩散现象） （1）扩散现象：不同物质能够彼此进入对方的现象，说明了物质分子在不停地运动，同时还说明分子间有间隙，温度越高扩散越快 （2）布朗运动：它是悬浮在液体中的固体微粒的无规则运动，是在显微镜下观察到的。 ①布朗运动的三个主要特点：永不停息地无规则运动；颗粒越小，布朗运动越明显；温度越高，布朗运动越明显。 ②产生布朗运动的原因：它是由于液体分子无规则运动对固体微小颗粒各个方向撞击的不均匀性造成的。 ③布朗运动间接地反映了液体分子的无规则运动，布朗运动、扩散现象都有力地说明物体内大量的分子都在永不停息地做无规则运动。 （3）热运动：分子的无规则运动与温度有关，简称热运动，温度越高，运动越剧烈 3、分子间的相互作用力 分子之间的引力和斥力都随分子间距离增大而减小。但是分子间斥力随分子间距离加大而减小得更快些，如图1中两条虚线所示。分子间同时存在引力和斥力，两种力的合力又叫做分子力。在图1图象中实线曲线表示引力和斥力的合力(即分子力)随距离变化的情况。当两个分子间距在 图象横坐标0r 距离时，分子间的引力与斥力平衡，分子间作用力为零，0r 的数量级为1010-m ，相当于0r 位置叫做平衡位置。当分子距离的数量级大于m 时，分 子间的作用力变得十分微弱，可以忽略不计了 4、温度 宏观上的温度表示物体的冷热程度，微观上的温度是物体大量分子热运动平均动能的标志。热力学温度与摄氏温度的关系：273.15T t K =+ 5、内能 ①分子势能 分子间存在着相互作用力，因此分子间具有由它们的相对位置决定的势能，这就是分子势能。分子势能的大小与分子间距离有关，分子势能的大小变化可通过宏观量体积来反映。（0r r =时分子势能最小） 当0r r >时，分子力为引力，当r 增大时，分子力做负功，分子势能增加 当0r r <时，分子力为斥力，当r 减少时，分子力做负功，分子是能增加 第七章分子动理论 知识建构 专题应用 专题一分子动理论的理解与应用 分子动理论的内容是：物体是由大量分子组成的，分子永不停息地做无规则运动，分子之间同时存在着引力和斥力。布朗运动和扩散现象说明了分子永不停息地做无规则运动。 1．布朗运动：尽管布朗运动本身并不是分子运动，但由于它的形成原因是由于分子的撞击，所以它能反映分子的运动特征，这就是布朗运动的意义所在。 具体地讲：(1)布朗运动永不停息，说明分子的运动是永不停息的；(2)布朗运动路线的无规则，说明分子的运动是无规则的；(3)温度越高，颗粒越小，布朗运动越剧烈，说明分子无规则运动的剧烈程度还与温度有关。在宏观上与温度有关的现象称为热现象。 布朗运动的种种特征充分表明：分子永不停息地做无规则运动——热运动。 2．扩散现象：(1)从浓度高处向浓度低处扩散；(2)扩散快慢除与此物质的状态有关外，还与温度有关；(3)从微观机理看，扩散现象说明了物体的分子都在不停地运动着。 【专题训练1】关于分子动理论，下列说法正确的是()。 A．分子间的引力和斥力不能同时存在 B．组成物质的分子在永不停息地做无规则运动 C．布朗运动与分子运动是不同的 D．扩散现象和布朗运动都反映了分子永不停息地做无规则运动 专题二分子力曲线与分子势能曲线 分子力随分子间距离变化的图象与分子势能随分子间距离变化的图象非常相似(如图所示)，但却有着本质的区别。现比较如下： 1．分子间同时存在着引力和斥力，它们都随分子间距离的增大(减小)而减小(增大)，但斥力比引力变化得快。 对外表现的分子力F是分子间引力和斥力的合力。 2．在r 选修3-3 第七章分子动理论 1、物体由大量分子组成 油膜法估算分子大小； 多数分子大小的数量级为10-10 阿伏伽德罗常数N A=6.0 1023mol-1 2、分子的热运动 扩散、布朗运动、热运动 3、分子间的作用力 4、温度和温标：T=t+273.15℃ 5、内能 分子动能分子势能 沙场点兵 （不定项选择） 1、（2014北京）下列说法正确的是( ) A、物体温度降低,其分子热运动的平均动能 B、物体温度升高，其分子热运动的平均动能增大 C、物体温度降低，其内能一定增大 D、物体温度不变，其内能一定不变 2、（2013北京）下列说法正确的是（） A、液体中悬浮微粒的无规则运动称为布朗运动 B、液体分子的无规则运动称为布朗运动 C、物体从外界吸收热量，其内能一定增加 D、物体对外界做功，其内能一定减少 3、（2013福建）下列四幅图中，能正确反映分子间作用力f与分子势能E p随分子间距离r 变化关系的图线是（） 4、（2010全国）如图为两分子系统的势能Ep与两分子间距离r的关系曲线， 下列说法正确的是（） A．当r大于r1时，分子间的作用力表现为引力 B．当r小于r1时，分子间的作用力表现为斥力 C．当r等于r2时，分子间的作用力为零 D．在r由r1变到r2的过程中，分子间的作用力做负功 5、两分子间的斥力和引力的合力F与分子间距离r的关系如图中曲线所示，曲线与r轴交点的横坐标为r0.相距很远的两分子在分子力作用下，由静止开始相互接近.若两分子相距无穷远时分子势能为零，下列说法正确的是（） A.在r>r0阶段，F做正功，分子动能增加，势能减小 B.在r 第七章 分子动理论 教学目标： 1．知识目标 通过例题的讲解，使学生对本章的基本概念和基本规律有进一步地理解，并能熟练应用本章知识分析解决物理问题。 2．能力目标 在熟练掌握基本概念、基本规律的基础上，能够分析和解决一些实际问题。 3．物理方法教育目标 通过复习，培养学生归纳知识和进一步运用知识的能力，学习一定的研究问题的科学方法。 复习重点： 对物理概念的深刻含义、对物理概念的综合性运用 教学方法： 复习提问，讲练结合，学案导学 教具 投影片，学案 教学过程 一、本章知识点概括 〔一〕分子动理论的基本内容 ［学生活动］讨论总结分子动理论中学过的知识点。 ［教师］用多媒体逐条画出显示学生总结的内容： 1．物质是由大量分子组成的 〔1〕分子体积很小，它的直径的数量级是10-10 m. 油膜法测分子直径：S V d ，V 是油酸体积，S 是水面上形成的单分子油膜的面积。 〔2〕分子质量很小：一般分子质量的数量级为10-26 kg 〔3〕伏加德罗常数：1 mol 的任何物质含有的微粒数相同，这个数的测量值 N×1023 mol-1。 2．分子的热运动 〔1〕扩散现象：相互接触的物体的分子互相进入对方的现象，温度越高，扩散越快。 〔2〕布朗运动：在显微镜下看到的悬浮在液体中的花粉颗粒的永不停息的无规那么运动。颗粒越小，运动越明显，温度越高，运动越激烈。 3．分子间的相互作用力 〔1〕分子间同时存在相互作用的引力和斥力，通常所说的分子力为分子间引力和斥力的合力。 〔2〕特点：分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大那么减小，随分子间距离的减小而增大，但斥力比引力变化得快。 r=r 时，F引=F斥，F=0 r＜r 时，F引＜F斥，分子力F为斥力 r＞r 时，F引＞F斥，分子力F为引力 r＞10r 时，F引=F斥=0，F=0 ［投影］例1 分子间的相互作用力既有斥力f斥，又有引力f引，以下说法正确的选项是〔〕 A．分子间的距离越小，f引越小，f斥越大 B．分子间的距离越小，f引越大，f斥越大 C．当分子间距离由r0逐渐增大的过程中，分子力先增大后减小 D．当分子间距离由r0逐渐减小的过程中，分子力逐渐增大 ［学生活动］解答本例题 ［教师分析］分子之间的相互作用力与分子之间的距离关系如以下图所示： 由图可知分子间距离的变化与分子力的变化的关系为：分 子间的f引和f斥均随分子间的距离减小而增大。所以A选项错 误。 分子力与分子间距离r的关系，由图所示可知，当分子间 距离由r0逐渐增大的过程中分子力是先增大后减小，当分子间 距离由r0逐渐减小的过程中，分子力逐渐增大。故此题BCD正 第七章分子动理论全章复习 学习目标：1、掌握分子动理论的基本观点，知道阿伏加德罗常数的意义 2、能通过实验测分子的大小 3、理解内能的概念 1、分子动理论 2 3、内能： 例1：一滴石油体积为10-3cm3,把它滴在平静的湖面上，扩散成面积为2.5m2的单分子层油膜，则石油的半径为多少？（2×10-10m）例2、根据分子动理论，物质分子间距离为r0时分子所受到的引力与斥力相等，以下关于分子 （） A．当分子间距离是r0 B．当分子间距离是r0 C D 三、课题练习： 1、两个分子从靠近的不能再近的位置开始，使二者之间的距离逐渐增大，直到大于分子直径的10倍以上，这一过程中关于分子间的相互作用力的下述说法中正确的是（） A．分子间的引力和斥力都在减小 B．分子间的斥力在减小，引力在增大 C．分子间的作用力在逐渐减小D．分子间的作用力，先减小后增大，再减小到零2、下列说法正确的是（） A．布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的分子无规则运动的反映 B．没有摩擦的理想热机可以把吸收的热量全部转化为机械能 C．知道某物质的摩尔质量和密度可求出阿佛加德罗常数 D．内能不同的物体，它们分子运动的平均动能可能相同. 3、有甲乙两个分子，甲分子固定不动，乙分子由无穷远处逐渐向甲靠近，直到不再靠近为止，在这整个过程中，分子势能的变化情况是（） A、不断增大 B、不断减小 C、先增大后减小 D、先减小后增大. 4、氢气和氧气的质量、温度都相同，在不计分子势能的情况下，下列说法正确的是（） A、氧气的内能较大 B、氢气的内能较大. C、两者的内能相等 D、氢气分子的平均速率较大. 5、分子间的相互作用力由引力F引和斥力F斥两部分组成，则（） A、F引和F斥同时存在的. B、F引总是大于F斥，其合力总表现为引力 C、分子之间的距离越小，F引越小，F斥越大，故表现为斥力 D、分子间距离越大，F引越大，F斥越小，故表现为引力 6．在25℃左右的室内，将一只温度计从酒精中拿出，观察它的示数变化情况是（） A．温度计示数上升B．温度计示数下降 C．温度计示数不变D．示数先下降后上升 7、下列关于布朗运动的说法中正确的是（） A.将碳素墨水滴入清水中，观察到的布朗运动是碳分子无规则运动的反映 B.布朗运动是否显著与悬浮在液体中的颗粒大小无关 C.布朗运动的激烈程度与温度有关 D.微粒的布朗运动的无规则性，反映了液体内部分子运动的无规则性 分子间的相互作用力 【教学目标】 (1)知道分子间存在空隙；且同时存在着引力和斥力，实际表现出来的分子力是引力和斥力 的合力。 (2)了解分子力为零时，分子间距离r0的数量级。 (3)知道分子间的距离r＜r0时，实际表现的分子力为斥力，这个斥力随r的减小而迅速增 大。 (4)知道分子间的距离r＞r0时，实际表现的分子力为引力，这个引力随r的增大先增大后 减小。 (5)了解r增大到什么数量级时，分子引力已很微弱，可忽略不计。 教学重点难点：分子间作用力的特点，利用分子动理论解释生活中的现象。 教学器材：量筒、酒精、水、铅块（2个）、钩码、弹簧、小球、注射器、烧杯、墨汁、滴管教学方法：问题引领、合作实验、分析推理、分组讨论、课件模拟 教学过程： 一、复习回顾，提出问题： 1、学生回顾已有知识并完成学案。 2、提出问题一：我们在用油膜法测量分子大小试验中，认为物质的分子是一个一个紧密挨着 的，分子之间是无缝隙的。那么，分子之间到底有没有缝隙呢？（设计意图：复习已有知识的同时提出问题，引起学生的思考。） 二、新课教学： （一）分子间存在间隙 1、合作探究：酒精与水混合实验。 水中滴入墨汁实验。 （设计意图：通过实验，锻炼学生的动手能力，观察实验现象，总结实验规律----液体的分子之间存在间隙） 2、自主探究：观察原子结构图片。比较等质量的冰和水的体积。 （设计意图：观察碳原子结构图，比较学生熟悉的事物，总结物理规律------固体的分子之间存在间隙） 3、自主探究：观察气体的压缩实验 应用：观察气缸压缩气体模拟动画 (煤气经过压缩变成液体便于运输) （设计意图：体验气体很容易被压缩，体会物理源于生活又服务于生活。总结物理规律------气体的分子之间存在很大的间隙） 分析推理：不论气体、液体还是固体，分子间都存在间隙。 提出问题二：组成物质的分子间存在间隙，不是连在一起的，那么为什么分子还会聚集在一起形成固体和液体？ （二）分子间存在引力和斥力 1、演示实验：两个铅块相互挤压会“粘”在一起。 拉伸物体需要用力。 （设计意图：通过实验，让学生认识到分子与分子之间存在相互作用的引力。） 思考三：如果分子间只存在引力，那么任何两个分子就会因为吸引力而无限靠近。这就与分子间存在间隙相互矛盾。这如何解释呢？ 2、物理事实：压缩物体需要用力； 固体和液体的体积很难被压缩。 （设计意图：列举固体和液体很难被压缩的事实，引导学生分析推理，让学生认识到分子与分子之间还存在相互作用的斥力。） 3、介绍分子力产生的原因：每个分子都是有带正电的原子核和带负电的电子组成，我们都知道同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。另外随着分子间距离的变化，正负电荷的位置还会变化，所以分子力的变化很复杂。但是我们要知道，分子力属于短程力，只有分子间距很小（接近10-10m）的时候，分子力的表现才比较明显。 解释生活中常见的现象： １、两块纯净的铅稍用压力就能合在一起；而打碎的玻璃用再大的力也不能合在一起，为什么？ 铅块切口很平时，稍用压力就能使两断面多数分子间距达到吸引力作用的距离，从而使两段铅块重新结合在起来。 玻璃断面凹凸不平，即使用很大的力也不能使两断面处分子间距接近引力作用的距离，则不能重新接合． ２、为什么用粉笔在黑板上写字,黑板上会留下字迹? 由于摩擦，粉笔的一些分子与粉笔间的距离增大到引力不再发生作用。而在摩擦的过程中，它们与黑板间的距离减小到可以发生分子引力作用，因此被黑板吸引，从而在黑板上留下字迹。 （设计意图：运用所学知识，解释生活中的常见现象。） 提出问题四：既然分子间既存在引力也存在斥力，那么分子力及引力和斥力的大小跟分 《分子的热运动》教学设计 一、教材分析 教材从分子的组成入手，先说明分子在做无规则运动，然后讲到扩散现象，接下来对布朗运动的分析，并对分子热运动进行讲解，对今后学习微观分子学打下良好的基础，在整个高中的物理3-3知识体系中占据着重要的地位，同时它也是高中阶段物理教学中非重点知识中的重点。 二、学情分析 学生在初中已学过分子动理论的相关知识，对扩散现象的认识很到位。对于高二的学生已经具备了一定的分析，概括，推理能力，学生在数学学习中，一题平时的生活经验中，已经接触到了一些统计学方面的知识。 对于目前学生存在一些困难：认为显微镜下的就是微观的，所以看到的就是分子的运动；理解布朗运动明显的原理有欠缺，常会出现相反的结论；看到的现象还需要经过思维去理解，尚要进行一定的训练。因此，应该注意培养学生分析综合能力，理解推理能力，实验能力 本节课重点是通过对布朗运动的研究，使学生体验科学探究的过程、掌握物理探究的方法，比如放大法、转换法等，并能解决“25是指大气中直径小于或等于25微米的颗粒物，也称为可入肺颗粒物。25被人吸入后会直接进入支气管，干扰肺部的气体交换，引发包括哮喘、支气管炎和心血管病等方面的疾病。请问25”这一热门话题，贴近生活，联系实际，用物理知识解决实际问题。 二、放手让学生设计并演示实验，引发思维冲突 认知心理学研究表明，人生来具有好奇心，但并不天生喜欢思考，除非体验到解决某一问题的愉悦感，才会喜欢思考。我原先准备自己演示在冷、热水中滴品红这个实验，后来采用学生设计、学生演示、学生汇报结果这种方式，发现学生完成得很好。在布朗运动实验中，请一名学生观察现象并告诉大家，一组学生上来点点、连线，学生完成得也很好。这说明学生很乐意参与到其中来，思维打开了，所以后来也能提出很多高质量的问题。 三、组织探究活动和合作交流，呈现认识的多样性和思维的个性 本节课重点是通过对布朗运动的研究，使学生体验科学探究的过程、掌握物理探究的方法，比如放大法、转换法等，并能解决“PM25细颗粒”等一些实际问题。我采用了在教师引导下的探究学习，以小组讨论交流——合作学习的方式进行，体现新课标中以学生为主体等新理念。从教学效果看，学生的观察力很强，能发现不少实验现象，提出很多新问题。 四、通过问题链层层递进引发思考，使学生思维达到潜移默化的提升 在分析布朗运动中，我引用英语中三个关键词“What ”“Wh ”“How ”，解决小颗粒“做什么运动”、“为什么做这样的运动”、“激烈程度与什么因素有关”。在小颗粒“做什么运动”这个问题上，回顾怎样描述一个运动，从位移入手，寻找位置变化，描点找位置，层层推进，更深刻理解连出的折线不是轨迹，但可以说明是无规则运动。 五、图表式的板书设计清晰新颖，更能体现知识点间的脉络关系 2分子的热运动 不停息 无规则 颗粒小，越显著 扩散现象 布朗运动 温度 直接 间接 扩散现象 布朗运动 1扩散：不同物质相互接触时彼此进入对方的现象。 2意义：说明了组成物质的分子总在运动 1概念：人们把悬浮微粒永不停息的无规则运动。 2成因：是液体分子不停的无规则运动撞击导致的 3显著因素：颗粒的大小、温度的高低。 4意义：间接说明了分子在永不停息的无规则运动。 分子热运 章末总结 一、阿伏加德罗常数的相关计算 阿伏加德罗常数N A是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁。若物质的摩尔质量记为M，摩尔体积记为V，则有 (1)一个分子的质量m0＝M N A。 (2)固体、液体中每个分子的体积：V0＝V N A＝ M ρN A。 气体中只能求每个分子所占的空间：V0＝M ρN A。 (3)质量为m的物体所含分子数：N＝m M N A。 体积为V′的物体所含分子数：N＝V′ V N A。 [例1]很多轿车中设有安全气囊以保障驾乘人员的安全，轿车在发生一定强度的碰撞时，利用三氮化钠(NaN3)爆炸产生气体(假设都是N2)充入气囊。若氮气充入后安全气囊的容积V＝56 L，囊中氮气密度ρ＝2.5 kg/m3，已知氮气摩尔质量 M＝0.028 kg/mol，阿伏加德罗常数N A＝6×1023 mol－1。试估算： (1)囊中氮气分子的总个数N； (2)囊中氮气分子间的平均距离。(结果保留一位有效数字) [解析](1)设N2的物质的量为n，则n＝ρV M 氮气的分子总数N＝ρV M N A 代入数据得N＝3×1024。 (2)每个分子所占的空间为V0＝V N 设分子间平均距离为a，则有V0＝a3，即a＝3V0＝3V N 代入数据得a≈3×10－9 m。 [答案](1)3×1024(2)3×10－9 m 二、实验：用油膜法估测分子的大小 [例2]在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中： (1)关于油膜面积的测量方法，下列做法正确的是() A.油酸酒精溶液滴入水中后，应让油膜尽可能地散开，再用刻度尺去量油膜的 面积 B.油酸酒精溶液滴入水中后，应让油膜尽可能地散开，再用刻度尺去量没有油膜的面积 C.油酸酒精溶液滴入水中后，应立即将油膜的轮廓画在玻璃板上，再利用坐标纸去计算油膜的面积 D.油酸酒精溶液滴入水中后，应让油膜尽可能地散开，再把油膜的轮廓画在玻璃板上，然后用坐标纸去计算油膜的面积 (2)实验中，将1 cm3的油酸溶于酒精，制成200 cm3的油酸酒精溶液，又测得1 cm3的油酸酒精溶液有50滴，现将1滴溶液滴到水面上，在水面上形成面积为0.2 m2的单分子薄层，由此可估算油酸分子的直径d＝________ m。 [解析](1)油酸酒精溶液滴在水面上，油膜会散开，待稳定后，在玻璃板上画下油膜的轮廓，用坐标纸计算油膜的面积。选项D正确。 (2)V＝ 1 200× 1 50cm 3＝10－10 m3，d＝V S＝ 10－10 0.2m＝5×10 －10 m。 [答案](1)D(2)5×10－10 三、分子力曲线和分子势能曲线的比较和应用 分子力随分子间距离的变化图象与分子势能随分子间距离的变化图象非常相似，但却有着本质的区别。人教版高三物理选修3《分子动理论》教案及教学反思
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