高中物理 第一章1.3《分子的热运动》教案 粤教版选修3-3
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第三节分子的热运动【教学目标】一、知识与技能1.了解扩散现象是由于分子的热运动产生的,理解扩散现象是分子热运动的表现(实验依据)。
2.知道什么是布朗运动,理解布朗运动产生的原因和知道影响布朗运动激烈程度的因素。
3.知道布朗运动的实质是分子无规则运动的反映。
4.知道什么是分子的热运动,知道分子热运动的激烈程度与温度有关。
二、过程与方法1、通过对布朗运动的解释渗透统计的观点。
三、情感态度与价值观1.了解人类对分子热运动的认识过程,激发学生对科学的好奇心与求知欲,乐于探究自然界的奥秘。
【教学重点、难点分析】1.重点:通过学生对布朗运动的观察,引导学生思考、分析出布朗运动不是外界影响产生的,是液体分子撞击微粒不平衡性产生的。
布朗运动是永不停息的无规则运动,反映了液体分子的永不停息的无规则运动。
这一连串结论的得出是这堂课的教学重点。
2.难点:学生观察到的布朗运动不是分子运动,但它又间接反映液体分子无规则运动的特点。
这是课堂上的难点。
这个难点要从开始分析显微镜下看不到分子运动这个问题逐渐分散解疑。
【教材分析】分析一:本节教材内容特点是先实验(扩散现象和布朗运动两个实验现象),后得出结论(分子的无规则运动),并根据现象说明热运动与温度有关,因此做好演示实验是关键.分析二:由于液体或空气分子在热运动过程中对悬浮于其中的颗粒的碰撞的不平衡性,使这些颗粒受力不平衡而开始运动,这就是布朗运动.由于分子运动的无规则性,造成布朗运动的不规则性.另外,温度越高,分子热运动越快,对颗粒的撞击更强,布朗运动更显著.分析三:温度越高,分子无规则运动平均速度越快,这是一个宏观统计结果,而对于具体某个分子,温度与其运动速度并不一定存在这一关系,也许温度升高,这个分子的运动速度相反可能在降低.【教学用具】1.气体和液体的扩散实验:分别装有H氧化氮和空气的玻璃储气瓶、玻璃片;250毫升水杯内盛有净水、红墨水。
2.制备好的有藤黄悬浮颗粒的水、显微镜用载物片、显微摄像头、大屏幕投影电视。
2019-2020年高中物理 1.3《分子的热运动》教案粤教版选修3-3【教学目标】1.物理知识方面的要求:(1)知道并记住什么是布朗运动,知道影响布朗运动激烈程度的因素,知道布朗运动产生的原因。
(2)知道布朗运动是分子无规则运动的反映。
(3)知道什么是分子的热运动,知道分子热运动的激烈程度与温度的关系。
2.通过对布朗运动的观察,发现其特征,分析概括出布朗运动的原因;培养学生概括、分析能力和推理判断能力。
从对悬浮颗粒无规则运动的原因分析,使学生初步接触到用概率统计的观点分析大量偶然事件的必然结果。
【重点难点】1.通过学生对布朗运动的观察,引导学生思考、分析出布朗运动不是外界影响产生的,是液体分子撞击微粒不平衡性产生的。
布朗运动是永不停息的无规则运动,反映了液体分子的永不停息的无规则运动。
这一连串结论的得出是这堂课的教学重点。
2.学生观察到的布朗运动不是分子运动,但它又间接反映液体分子无规则运动的特点。
这是课堂上的难点。
这个难点要从开始分析显微镜下看不到分子运动这个问题逐渐分散解疑。
【教具准备】1.气体和液体的扩散实验:分别装有二氧化氮和空气的玻璃储气瓶、玻璃片;250毫升水杯内盛有净水、红墨水。
2.制备好的有藤黄悬浮颗粒的水、显微镜用载物片、显微摄像头、大屏幕投影电视。
【教学过程】(一)引入新课让学生观察两个演示实验:1.把盛有二氧化氮的玻璃瓶与另一个玻璃瓶竖直方向对口相接触,看到二氧化氮气体从下面的瓶内逐渐扩展到上面瓶内。
2.在一烧杯的净水中,滴入一二滴红墨水后,红墨水在水中逐渐扩展开来。
提问:上述两个实验属于什么物理现象?这现象说明什么问题?在学生回答的基础上总结:上述实验是气体、液体的扩散现象,扩散现象是一种热现象。
它说明分子在做永不停息的无规则运动。
而且扩散现象的快慢直接与温度有关,温度高,扩散现象加快。
这些内容在初中物理中已经学习过了。
(二)新课教学过程1.介绍布朗运动现象1827年英国植物学家布朗用显微镜观察悬浮在水中的花粉,发现花粉颗粒在水中不停地做无规则运动,后来把颗粒的这种无规则运动叫做布朗运动。
第三节分子的热运动[目标定位] 1.知道集中现象、布朗运动以及热运动的定义. 2.理解布朗运动产生的缘由和特点. 3.知道什么是热运动及打算热运动激烈程度的因素.一、集中现象物理学中由于分子的无规章运动而产生的物质迁移现象称为集中现象.二、布朗运动1.定义:悬浮在液体(或气体)中的固体微粒的不停的无规章运动.它首先是由英国植物学家布朗在1827年用显微镜观看悬浮在水中的花粉微粒时发觉的.2.产生的缘由:大量液体分子对悬浮微粒撞击的不平衡造成的.3.微粒越小,温度越高,布朗运动越激烈.4.悬浮微粒的无规章运动不是分子的运动,但是它间接地反映了液体或气体分子的无规章运动.三、热运动1.定义:分子永不停息的无规章运动.2.宏观表现:布朗运动和集中现象.3.特点(1)永不停息;(2)运动无规章;(3)温度越高,分子的热运动越激烈.一、集中现象与热运动1.发生集中的条件任何状况下都可以发生,与外界因素无关.2.影响集中的因素(1)浓度差:总是从浓度大向浓度小处集中,两边达浓度相同时,保持动态平衡;(2)物态:气态集中最显著,液态次之,固态最慢;(3)温度:在两种物质肯定的前提下,温度越高,集中现象越显著.3.集中成因集中现象不是外界作用引起,而是分子无规章运动的直接结果,是分子永不停息做无规章热运动的试验证据.4.集中运动的两个特点:(1)永不停息;(2)无规章性图1-3-1例1“墙角数枝梅,凌寒独自开.遥知不是雪,为有暗香来.”是北宋诗人王安石的一首脍炙人口的诗歌,把我们也仿佛带入了一个梅香扑鼻的冰雪世界.如图1-3-1所示,王安石没有靠近梅树,却能闻到梅花的香味,这属于物理学中的________现象.答案集中解析梅香扑鼻正是分子运动(集中现象)的最直接的证据,盛开的梅花的香气在空中不断地集中,不需靠近,就能闻到梅花的香气.针对训练集中现象说明白()A.物体是由大量分子组成的B.分子的运动是永不停息的C.分子间存在着空隙D.分子的运动是无规章的答案 D解析集中是分子运动彼此进入对方的现象.二、布朗运动与热运动1.争辩对象:悬浮在液体中的固体小颗粒,不是固体颗粒中的单个分子,也不是液体分子.2.影响因素:(1)固体颗粒越小,布朗运动越显著;(2)温度越高,布朗运动越猛烈.3.缘由:气体分子或液体分子对固体小微粒撞击不平衡.4.特点:(1)布朗运动是永不停息的,说明液体(或气体)分子的运动是永不停息的.(2)布朗运动是无规章的,说明分子的运动是无规章的.(3)温度越高布朗运动越激烈,说明分子运动猛烈程度与温度有关.特殊提示:①布朗运动是固体微粒的运动,热运动是分子的运动.②布朗运动间接反映了分子永不停息的无规章的热运动.例2(双选)关于布朗运动,下列说法正确的是()A.布朗运动是由液体分子从各个方向对悬浮微粒撞击作用的不平衡引起的B.微粒做布朗运动,充分说明白微粒内部分子是不停地做无规章运动的C.布朗运动是无规章的,因此它说明白液体分子的运动是无规章的D.布朗运动的无规章性,是由于外界条件无规律的不断变化而引起的答案AC解析布朗运动是悬浮在液体中的微小粒子的无规章运动,是由液体分子对微小粒子的撞击作用的不平衡产生的,故A正确;布朗运动是指悬浮在液体或气体中的小颗粒的运动,它不是指分子的运动.布朗运动的无规章性,是由液体或气体分子的撞击引起的,通过布朗运动,间接反映了液体或气体分子的无规章性,它不是由颗粒内部的分子无规章运动引起的,也不是由于外界条件变化引起的,故B、D错误,C正确.图1-3-2例3如图1-3-2所示,是关于布朗运动的试验,下列说法正确的是()A.图中记录的是分子无规章运动的状况B.图中记录的是微粒做布朗运动的轨迹C.试验中可以看到,微粒越大,布朗运动越明显D.试验中可以看到,温度越高,布朗运动越猛烈答案 D解析图中记录的是每隔若干时间(如30 s)微粒位置的连线,不是微粒运动的轨迹,也不是分子的无规章运动,而是微粒的无规章运动,故选项A、B错;微粒做布朗运动的根本缘由是:各个方向的液体分子对它的碰撞不平衡,因此,只有微粒越小、温度越高时,液体分子对它的碰撞越不平衡,布朗运动才越猛烈,故选项D正确,C错误.集中现象与热运动1.(双选)在下列给出的四种现象中,属于集中现象的有()A.有风时,尘土飞扬到空中B.将沙子倒入石块中,沙子要进入石块的空隙C.把一块铅和一块金的接触面磨平,磨光后,紧紧地压在一起,几年后会发觉铅中有金D.在一杯热水中放几粒盐,整杯水很快会变咸答案CD布朗运动与热运动2.在显微镜下观看稀释了的碳素墨水,将会看到()A.水分子的运动状况B.碳分子的运动状况C.水分子对炭粒的作用D.炭粒的无规章运动答案 D解析在显微镜下只能看到大量分子的集合体——炭粒的无规章运动,而观看不到水分子和碳分子的运动.图1-3-33.在观看布朗运动时,从微粒在a点开头计时,每隔30 s登记微粒的一个位置,得b、c、d、e、f、g等点,然后用直线依次连接.如图1-3-3所示,则微粒在75 s末时的位置()A.肯定在cd的中点B.在cd的连线上,但不肯定在cd的中点C.肯定不在cd连线的中点D.可能在cd连线以外的某一点答案 D解析微粒做布朗运动,它在任意一小段时间内的运动都是无规章的,题中观看到的各点,只是某一时刻微粒所在的位置,在两个位置所对应的时间间隔内微粒并不肯定沿直线运动,故D 正确,A、B、C错误.4.(双选)下列说法中正确的是()A.温度上升,物体分子的热运动变猛烈B.温度上升,物体运动加快C.热运动与物体的宏观运动实质是相同的D.热运动描述的是组成物质的分子的运动答案AD解析热运动描述的是组成物质的分子永不停息的无规章运动,这种运动具有无规章性,与温度有关,温度上升,分子热运动的猛烈程度加剧,而物体的宏观运动描述的是组成物体的分子集体的宏观运动状况,描述的是物体的机械运动,与热运动无关.(时间:60分钟)题组一集中与分子热运动1.通常萝卜腌成咸菜需要几天,而把萝卜炒成熟菜,使之具有相同的咸味只需几分钟,那么造成这种差别的主要缘由是()A.加热后盐分子变小了,很简洁进入萝卜中B.炒菜时萝卜翻动地快,盐和萝卜接触多C.加热后萝卜分子间空隙变大,易集中D.炒菜时温度高,分子热运动激烈答案 D解析在集中现象中,温度越高,集中得越快.在腌萝卜时,是盐分子在常温下的集中现象,炒菜时,是盐分子在高温下的集中现象,因此,炒菜时萝卜咸得快,腌菜时萝卜咸得慢,A、B、C是错误的.故正确选项为D.2.在长期放着煤的墙角处,地面和墙角有相当厚的一层染上黑色,这说明()A.分子是在不停地运动B.煤是由大量分子组成的C.分子间没有空隙D.分子运动有时会停止答案 A解析煤分子不停地运动,进入地面和墙角,正确选项为A.图1-3-43.(双选)如图1-3-4所示,一个装有无色空气的广口瓶倒扣在装有红棕色二氧化氮气体的广口瓶上,中间用玻璃板隔开.对于抽去玻璃板后所发生的现象,(已知二氧化氮的密度比空气的密度大)下列说法正确的是()A.当过一段时间可以发觉上面瓶中的气体也变成了淡红棕色B.二氧化氮由于密度较大,不会跑到上面的瓶中,所以上面瓶不会消灭淡红棕色C.上面的空气由于重力作用会到下面的瓶中,于是将下面瓶中的二氧化氮排出了一小部分,所以会发觉上面瓶中的瓶口处显淡红棕色,但在瓶底处不会消灭淡红棕色D.由于气体分子在运动着,所以上面的空气会到下面的瓶中,下面的二氧化氮也会自发地运动到上面的瓶中,所以最终上、下两瓶气体的颜色变得均匀全都答案AD解析抽去玻璃板后,空气与二氧化氮两种气体接触,由于气体分子的运动,过一段时间空气、二氧化氮气体会均匀分布在上下两广口瓶当中,颜色均匀全都,都呈淡红棕色,A、D对,B、C错.题组二布朗运动与热运动4.关于布朗运动,下列说法中正确的是()A.说明白悬浮颗粒做无规章运动的猛烈程度与温度无关B.布朗运动是组成固体微粒的分子无规章运动的反映C.布朗运动是液体分子无规章运动的反映D.观看时间越长,布朗运动越显著答案 C解析布朗运动是固体颗粒的无规章运动,其猛烈程度与温度和颗粒大小有关,与时间无关,选项C正确,A、B、D错误.5.(双选)关于布朗运动的猛烈程度,下面说法中正确的是()A.固体微粒越大,瞬间与固体微粒相碰撞的液体分子数目越多,布朗运动越显著B.固体微粒越小,瞬间与固体微粒相碰撞的液体分子数目越少,布朗运动越显著C.液体的温度越高,单位时间内与固体微粒相碰撞的液体分子数目越多,布朗运动越显著D.液体的温度越高,单位时间内与固体微粒相碰撞的液体分子数目越少,布朗运动越显著答案BC解析本题考查对布朗运动本质的理解,撞击颗粒的作用力越不平衡,则颗粒的运动越猛烈,正确的说法应是B、C.图1-3-5 6.某同学做布朗运动试验,得到某个观测记录如图1-3-5所示,关于该记录下列说法正确的是()A.图中记录的是某个液体分子做无规章运动的状况B.图中记录的是某个布朗微粒的运动轨迹C.图中记录的是某个微粒做布朗运动的速度—时间图线D.图中记录的是按等时间间隔依次记录的某个布朗微粒的位置连线答案 D解析微粒在四周液体分子无规章碰撞作用下,做布朗运动,轨迹是无规章的,实际操作中不易描绘出微粒的实际轨迹;而按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线的无规章,也能充分反映微粒布朗运动的无规章,本试验记录描绘的正是某一微粒位置的连线,故选D.图1-3-67.(双选)把墨汁用水稀释后取出一滴放在显微镜下观看,如图1-3-6所示,下列说法中正确的是()A.在显微镜下既能看到水分子也能看到悬浮的小炭粒,且水分子不停地撞击炭粒B.小炭粒在不停地做无规章运动,这就是所说的布朗运动C.越小的炭粒,运动越明显D.在显微镜下看起来连成一片的液体,实际上就是由许很多多的静止不动的水分子组成的答案BC解析在光学显微镜下,只能看到悬浮的小炭粒,看不到水分子,故A错;在显微镜下看到小炭粒不停地做无规章运动,这就是布朗运动,且看到的炭粒越小,运动越明显,故B、C正确,D明显是错误的.8.A、B两杯水,水中均有微粒在做布朗运动,经显微镜观看后,发觉A杯中微粒的布朗运动比B杯中微粒的布朗运动激烈,则下列推断中,正确的是()A.A杯中的水温高于B杯中的水温B.A杯中的水温等于B杯中的水温C.A杯中的水温低于B杯中的水温D.条件不足,无法推断两杯水温的凹凸答案 D解析布朗运动的猛烈程度,跟液体的温度和微粒的大小两个因素都有关,因此依据布朗运动的激烈程度不能推断哪杯水的温度高,故D对.题组三综合应用9.如图1-3-7所示,把一块铅和一块金的接触面磨平、磨光后紧紧压在一起,五年后发觉金中有铅,铅中有金,对此现象说法正确的是()图1-3-7A.属集中现象,缘由是由于金分子和铅分子的相互吸引B.属集中现象,缘由是由于金分子和铅分子的运动C.属布朗运动,小金粒进入铅块中,小铅粒进入金块中D.属布朗运动,由于外界压力使小金粒、小铅粒彼此进入对方中答案 B解析属集中现象,是由于两种不同物质分子运动引起的,不是分子间的相互吸引,B对,A 错;布朗运动是颗粒的运动而不是分子运动,故C、D错.10.(双选)下列关于布朗运动、集中现象和对流的说法正确的是()A.三种现象在月球表面都能进行B.三种现象在宇宙飞船里都能进行C.布朗运动、集中现象在月球表面能够进行,而对流则不能进行D.布朗运动、集中现象在宇宙飞船里能够进行,而对流则不能进行答案AD解析布朗运动和集中现象都是分子无规章热运动的结果,而对流需要在重力作用的条件下才能进行.由于布朗运动、集中现象是由于分子热运动而形成的,所以二者在月球表面、宇宙飞船里均能进行,由于月球表面仍有重力存在,宇宙飞船里的微粒处于完全失重状态,故对流可在月球表面进行,而不能在宇宙飞船内进行,故选A、D.11.下列关于热运动的说法中,正确的是()A.热运动是物体受热后所做的运动B.0 ℃的物体中的分子不做无规章运动C.热运动是单个分子的永不停息的无规章运动D.热运动是大量分子的永不停息的无规章运动答案 D解析热运动是大量分子所做的无规章运动,不是单个分子的无规章运动,因此A、C错误,D 正确;分子的热运动永不停息,因此0 ℃的物体中的分子仍做无规章运动,B错误.12.关于布朗运动和集中现象,下列说法正确的是()A.布朗运动和集中现象都可以在气体、液体、固体中发生B.布朗运动和集中现象都是分子的运动C.布朗运动和集中现象都是温度越高越明显D.布朗运动和集中现象都是永不停息的答案 C解析布朗运动不能在固体中发生,集中现象可以在固体中发生,选项A错误;布朗运动不是分子的运动,而集中现象是分子的运动,选项B错误;布朗运动是永不停息的,而集中现象当达到动态平衡后就会停止,选项D错误;布朗运动和集中现象的相同点都是温度越高越明显,选项C正确.13.(双选)下列事例中,属于分子不停地做无规章运动的是()A.秋风吹拂,树叶纷纷落下B.在箱子里放几块樟脑丸,过些日子一开箱就能闻到樟脑的气味C.烟囱里冒出的黑烟在空中漂移D.把胡椒粉末放入菜汤中,最终胡椒粉末会沉在汤碗底,而我们喝汤时尝到了胡椒的味道答案BD解析树叶、黑烟(颗粒)都是由若干分子组成的固体微粒,它们的运动都不是分子运动,A、C 错误,B、D正确.。
第三节分子的热运动1.了解扩散现象是由分子的热运动产生的.2.知道什么是扩散现象与布朗运动.3.理解布朗运动的实质是液体分子无规则运动的反映.4.知道什么是热运动及决定热运动激烈程度的因素.把一个装有空气的广口瓶倒扣在装有红棕色二氧化氮气体的广口瓶上,中间用玻璃板隔开.抽去玻璃板,过一段时间发现:红棕色的二氧化氮气体运动到上面的瓶中去了,使上面的瓶中的气体变成了淡红棕色,上面的无色气体运动到下面去了,使下面红棕色的气体颜色变淡,可以发现最后两种气体混合在一起,上下两瓶气体的颜色变得均匀一致.气体扩散实验实验结果说明了什么问题呢?提示:说明了气体分子不是静止的,而是运动的,正是由于气体分子运动的无规则性,使两瓶中气体分子都重新分布,混合在一起,并变得均匀而无差异了.假如气体分子是静止的,则实验中,把装有无色空气的广口瓶倒扣在装有红棕色二氧化氮气体的广口瓶上后,由于二氧化氮的密度比空气大,二氧化氮气体将不会运动到上面瓶中,上面瓶中的空气也不会运动到下面瓶中,应该观察到上面瓶中始终是无色的,下面瓶中的红棕色始终不会变淡.1.扩散现象(1)定义:由于分子的无规则运动而产生的物质迁移现象.(2)特点:从浓度大处向浓度小处扩散;温度越高,扩散进行得越快.(3)扩散现象是分子永不停息地做无规则运动的证明.思考:“近朱者赤,近墨者黑”,这个成语比喻接近好人使人变好,接近坏人使人变坏.其实这也是一种自然现象,跟朱砂靠近,时间长了就会染上红色,跟黑色的墨靠近,时间长了,就会被染黑.如何解释这种现象呢?提示:这种现象是扩散现象2.布朗运动(1)定义:悬浮在液体或气体中的微粒的无规则运动.(2)产生原因:是由液体或气体分子的无规则运动对悬浮微粒撞击不平衡引起的.(3)特点:①永不停息;②无规则;③颗粒越小,现象越明显;④温度越高,运动越激烈.(4)布朗运动不是液体或气体分子的运动,但它是液体或气体分子无规则运动的反映.3.热运动分子的无规则运动跟温度有关,所以把分子的这种运动叫做热运动.思考:纸巾上洒几滴香水,屋内很快就充满香味;堆在墙角的煤,经过一段时间,墙角与煤接触的地方也变黑了;将一滴红墨水滴入水中,不一会儿,整杯水都变红了……,(1)这些现象都说明了什么问题?,(2)你有方法加快这些现象吗?提示:(1)组成物体的分子是在不停地运动的,(2)升高温度。
分子的热运动【一】、教学目标1. 通过观察和实验认识扩散现象,知道扩散现象与温度有关,了解扩散现象说明物质的分子在永不停息的无规则运动。
2.通过实验认识布朗运动,通过讨论,分析布朗运动产生的原因。
通过观察实验和逻辑推理,理解布朗运动激烈程度与颗粒大小和温度有关。
3.通过对比,理解扩散现象和布朗运动都与温度有关,知道什么是热运动及决定热运动激烈程度的因素。
【二】、教学重、难点重点:布朗运动难点:布朗运动的成因分析【三】、教学方法实验演示法、放大法、练习法【四】、教学过程(一)引入观看实验视频,然后对几个实验的物理现象进行总结。
进入新课,总结结论。
(二)新课一、扩散运动扩散运动:由于分子的无规则运动而产生的物质迁移现象。
实验现象表明:⑴固体、液体、气体均能发生扩散现象,只是气体扩散得明显些(速度快些), 固体扩散比较不明显(速度最慢)。
⑵在两种物质相同的条件下,温度越高,扩散得越快。
⑶扩散现象不是外界因素引起的,而是分子无规则运动的直接结果,是分子永不停息地做无规则运动的证明。
例题1:(多选)下列四种现象中,属于扩散现象的有( )A.雨后的天空中悬浮着很多的小水滴B.海绵吸水C.在一杯热水中放几粒盐,整杯水很快就会变咸D.把一块煤块贴在白墙上, 几年后铲下煤发现墙中有煤解析:扩散现象是指两种不同的分子互相渗透到对方的现象,它是分子运动引起的.天空中的小水滴不是分子,小水滴也是由大量水分子组成的,这里小水滴悬浮于空气中并非分子运动所为,故A项不对.同样,海绵吸水也不是分子运动的结果,海绵吸水是一种毛细现象,故B项也不对.而整杯水变咸是盐分子渗透到水分子之间所致,墙中有煤也是煤分子渗透的结果,故CD项正确.二、布朗运动1、讲述关于布朗运动的历史故事2、布朗运动:悬浮在液体或气体中的微粒的无规则运动。
提出问题:布朗运动是如何形成的呢?通过图片讲解“一颗微粒受到液体分子撞击的情景”:当悬浮的微粒足够小时,受到的来自各个方向的液体分子的撞击作用是不平衡的。
学案3 分子的热运动[学习目标定位]1.了解扩散现象及产生原因.2.知道什么是布朗运动,理解布朗运动产生的原因.3.知道什么是分子的热运动,理解分子热运动与温度的关系.1.温度是指物体的冷热程度,温度越低,物体越冷;温度的单位是摄氏度,符号为°C. 2.物体不受力(合外力为零),会保持静止或匀速直线运动状态;物体受到力的作用(合外力不为零),就会改变运动状态,即运动速度的大小或方向发生改变.一、扩散现象1.定义:由于分子的无规则运动而产生的物质迁移现象。
2.产生原因:物质分子永不停息的无规则运动.二、布朗运动1.定义:悬浮在液体或气体中的微粒的无规则运动.2.产生原因:大量液体分子对悬浮微粒的不平衡撞击引起的,是大量液体分子不停地做无规则运动所产生的结果.3.布朗运动不是(填“是”或“不是”)分子的运动,但它间接地反映了液体分子运动的无规则性.三、热运动1.定义:物理学中把物体内部大量分子的无规则运动称为热运动.2.宏观表现:扩散现象和布朗运动.3.影响因素:温度越高,分子热运动越剧烈.一、扩散现象[问题设计]生活中常会见到下列几种现象:(1)在墙角打开一瓶香水,很快整个房间都会弥漫着香气.(2)滴一滴红色墨水在一盆清水中,过一段时间整盆水会变成浓度相同的红色.(3)炒菜时,在锅里放一撮盐,整锅菜都会具有咸味.以上现象说明什么问题?它们属于什么现象?答案说明不同物质能够彼此进入对方.它们属于扩散现象.[要点提炼]1.影响扩散现象的因素:(1)物态:气态物质的扩散现象最容易发生,液态物质次之,固态物质的扩散现象在常温下短时间内不明显.(2)温度:温度越高,扩散现象越显著.(3)浓度差:扩散现象发生的快慢程度还受到“已进入对方”的分子浓度的限制,当浓度差别大(填“大”或“小”)时,扩散现象较为显著.2.产生扩散现象的原因:扩散现象不受外界影响,是分子无规则运动的直接结果,是分子无规则运动的宏观反映.3.分子运动的两个特点:(1)永不停息:不分季节,也不分白天和黑夜,分子每时每刻都在运动.(2)无规则:单个分子的运动无规则,但大量分子的运动具有规律性,总体上分子由浓度大的地方向浓度小的地方运动.[延伸思考] 如图1所示,一个装有无色空气的广口瓶倒扣在装有红棕色二氧化氮气体的广口瓶的正上方,中间用玻璃板隔开,抽去玻璃板,经过较长时间,上、下两瓶气体变得均匀一致.这时,扩散现象停止了吗?图1答案扩散现象不会停止,但此时达到了一种动态的平衡.二、布朗运动[问题设计]用显微镜观察放在水中的花粉,追踪几粒花粉,每隔30s记下它们的位置,用折线分别依次连接这些点,如图2所示.可以看出,花粉微粒的运动是无规则的.花粉微粒为什么会做无规则的运动?这种运动反映了什么?图2答案花粉微粒受到液体分子不平衡的撞击作用,在某一瞬间,微粒在某个方向受到的撞击作用较强,在下一瞬间,微粒受到另一方向的撞击作用较强,这样就引起了花粉微粒的无规则运动.这种运动反映了液体分子运动的无规则性.[要点提炼]1.产生布朗运动的原因:悬浮微粒受到液体分子不平衡撞击.2.影响布朗运动的因素:(1)悬浮的微粒越小,布朗运动越明显.(2)温度越高,布朗运动越激烈.3.注意:(1)布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的运动,而不是固体分子的运动,也不是液体分子的运动,但它反映了液体分子的无规则运动.(2)布朗运动是永不停息的,说明液体分子的运动是永不停息的.[延伸思考]1.将布朗运动的装置由实验室移到高速运动的列车上,微粒的运动是否更明显?答案不会更明显.布朗运动是由液体分子的无规则运动引起的,与外界因素(如实验装置是否运动)无关.2.图2中的折线是微粒的运动轨迹吗?答案折线是微粒每隔30s所处位置的连线.在每个30s内,微粒的运动轨迹都是无规则的,不一定和线段重合.三、热运动[问题设计]在扩散现象中,温度越高,扩散越快;在布朗运动中,温度越高,布朗运动越明显.而这两种现象又都反映了分子的运动,那么分子的运动与温度有怎样的关系呢?分子的运动又有哪些特点呢?答案温度越高,分子的运动越激烈.特点:(1)永不停息;(2)无规则.[要点提炼]1.温度越高,分子的运动越激烈.物理学中把物体内部大量分子的无规则运动叫热运动.2.热运动的特点是:(1)永不停息;(2)无规则.3.布朗运动和热运动的区别与联系:(1)布朗运动是悬浮微粒的运动,而悬浮微粒是很多固体分子组成的一个“集体”,虽然肉眼看不到,但可以在显微镜下看到;热运动即使在显微镜下也看不到.(2)都在做永不停息的无规则运动,都是温度越高运动越激烈.(3)周围液体分子的热运动是布朗运动产生的原因,布朗运动反映了液体分子的热运动.[延伸思考] 高速运动的物体,其内部分子的热运动一定更激烈,对吗?答案不对.物体宏观运动的速度大小与分子的热运动无关.一、扩散现象例1 (双选)关于扩散现象,下列说法中正确的是( )A.扩散现象表明分子做无规则运动B.气体发生扩散,固体、液体之间不发生扩散C.物体的温度越高,扩散越快D.打开香水瓶,房间另一端过会儿才有香味,是因为分子运动慢解析扩散是不同物质能够彼此进入对方的现象,表明分子做无规则运动,A项正确;固体、液体分子也在不停地做无规则运动,所以也会发生扩散,B项错误;温度越高时,物体内分子无规则运动的速率越大,扩散就越快,C项正确;分子的运动是十分混乱的、无规则的.分子热运动速率虽然很大(约几百米每秒),但无规则运动过程中与其他分子不断碰撞使分子沿迂回曲折路线运动,所以要嗅到香味必须经过一段时间,故D项错误.答案AC针对训练(单选)下列现象中,属于扩散现象的是( )A.擦黑板时,粉笔灰在空中飞舞B.粉笔蹭到衣服,在衣服上留下粉笔痕迹C.玉兰花开,闻到阵阵花香D.秋天到来,树叶飘落答案 C解析擦黑板时,粉笔灰在空中飞舞,粉笔灰是微小的物体颗粒,它的运动不是扩散现象.选项A错误;粉笔蹭到衣服,在衣服上留下粉笔痕迹,是粉笔的微小颗粒沾在衣服上,不是扩散现象,选项B错误;玉兰花开,玉兰花的香气分子扩散到空气中,人们闻到阵阵花香.选项C正确;秋天到来,树叶飘落,是树叶的运动,不是分子的运动,不是扩散现象.选项D 错误.二、布朗运动例2 (单选)用显微镜观察墨汁液滴,追踪一个小炭粒的运动,每隔30s记录炭粒的位置并连线,记录的结果如图3所示,下面表述正确的是( )图3A.炭粒沿着图示的折线运动B.炭粒的位置变化是由于分子间斥力的作用C.炭粒的位置变化是由液体分子无规则运动引起的D.液体表面张力使炭粒做无规则运动解析题图表示的是每隔30s固体微粒的位置,而不是运动轨迹,只是按时间间隔依次记录位置的连线,故A错误;炭粒做无规则运动的原因是无规则热运动的液体分子的碰撞不平衡性造成的,与液体表面张力、分子间斥力无关,故B、D错误,C正确.答案 C三、热运动例3 (单选)下列关于热运动的说法中,正确的是( )A.分子热运动是指扩散现象和布朗运动B.分子热运动是物体被加热后的分子运动C.分子热运动是单个分子做永不停息的无规则运动D.分子热运动是大量分子做永不停息的无规则运动解析分子热运动是指大量分子做无规则运动,不是单个分子做无规则运动,物体被加热、不被加热,其分子都在进行着热运动,故B、C错误,D正确.扩散现象和布朗运动证实了分子的热运动,但热运动不是指扩散现象和布朗运动,A错误.答案 D1.(扩散现象)(单选)在下列给出的四种现象中,属于扩散现象的有( )A.雨后的天空中悬浮着许多小水珠B.海绵吸水C.把一块铅和一块金的接触面磨平、磨光后,紧紧地压在一起,几年后会发现铅中有金D.将大米与玉米混合均匀,大米与玉米“你中有我,我中有你”答案 C解析扩散现象指不同的物质(分子)彼此进入对方的现象.很明显,A、B、D不是扩散现象,C满足扩散条件.2.(布朗运动)(单选)做布朗运动实验,得到某个观测记录如图4所示,图中记录的是( )图4A.分子无规则运动的情况B.某个微粒做布朗运动的轨迹C.某个微粒做布朗运动的速度—时间图线D.按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线答案 D解析微粒在周围液体分子无规则地碰撞下做布朗运动,运动轨迹也是无规则的,实际操作中不易描绘出微粒运动的实际轨迹;而按等时间间隔依次记录的某个微粒所处位置的连线也能充分反映微粒布朗运动的无规则,本实验记录描绘的正是某个微粒不同时刻所处位置的连线,故选D.3.(热运动)(单选)对分子的热运动,以下叙述中正确的是( )A.分子的热运动就是布朗运动B.热运动是分子的无规则运动,同种物质的分子的热运动激烈程度相同C.气体分子的热运动不一定比液体分子激烈D.物体运动的速度越大,其内部分子的热运动就越激烈答案 C解析分子的热运动是分子的无规则运动,而布朗运动是悬浮在液体中的固体颗粒的无规则运动,不是分子的运动,故A错.分子无规则运动的激烈程度只与物体温度有关,物体温度越高,分子的热运动就越激烈,这种运动是物体内部分子的运动,属微观的范畴,与物体的宏观运动没有关系,也与物体的物态没有关系,故B、D错,C对.4.(分子热运动的综合理解)(单选)对下列相关物理现象的解释正确的是( )A.放入菜汤的胡椒粉末最后会沉到碗底,胡椒粉末在未沉之前做的是布朗运动B.液体中较大的悬浮颗粒不做布朗运动,而较小的颗粒做布朗运动,说明分子的体积很小C.存放过煤的混凝土地面下一段深度内都有黑色颗粒,说明煤分子、混凝土分子都在做无规则的热运动D.高压下的油会透过钢壁渗出,说明分子是不停运动着的答案 C解析做布朗运动的微粒肉眼看不到,也不会停下来,A项错误;做布朗运动的不是分子而是固体颗粒,布朗运动反映了分子在做永不停息的无规则运动,不能说明分子体积很小,B 项错误;C项属于扩散现象,说明分子都在做无规则的热运动,C项正确;高压下的油会透过钢壁渗出,这属于物体在外力作用下的机械运动,不能说明分子是不停运动着的,D项错误.。
分子的热运动
【教学目标】
1.物理知识方面的要求:
(1)知道并记住什么是布朗运动,知道影响布朗运动激烈程度的因素,知道布朗运动产生的原因。
(2)知道布朗运动是分子无规则运动的反映。
(3)知道什么是分子的热运动,知道分子热运动的激烈程度与温度的关系。
2.通过对布朗运动的观察,发现其特征,分析概括出布朗运动的原因;培养学生概括、分析能力和推理判断能力。
从对悬浮颗粒无规则运动的原因分析,使学生初步接触到用概率统计的观点分析大量偶然事件的必然结果。
【重点难点】
1.通过学生对布朗运动的观察,引导学生思考、分析出布朗运动不是外界影响产生的,是液体分子撞击微粒不平衡性产生的。
布朗运动是永不停息的无规则运动,反映了液体分子的永不停息的无规则运动。
这一连串结论的得出是这堂课的教学重点。
2.学生观察到的布朗运动不是分子运动,但它又间接反映液体分子无规则运动的特点。
这是课堂上的难点。
这个难点要从开始分析显微镜下看不到分子运动这个问题逐渐分散解疑。
【教具准备】
1.气体和液体的扩散实验:分别装有二氧化氮和空气的玻璃储气瓶、玻璃片;250毫升水杯内盛有净水、红墨水。
2.制备好的有藤黄悬浮颗粒的水、显微镜用载物片、显微摄像头、大屏幕投影电视。
【教学过程】
(一)引入新课
让学生观察两个演示实验:
1.把盛有二氧化氮的玻璃瓶与另一个玻璃瓶竖直方向对口相接触,看到二氧化氮气体从下面的瓶内逐渐扩展到上面瓶内。
2.在一烧杯的净水中,滴入一二滴红墨水后,红墨水在水中逐渐扩展开来。
提问:上述两个实验属于什么物理现象?这现象说明什么问题?
在学生回答的基础上总结:上述实验是气体、液体的扩散现象,扩散现象是一种热现象。
它说明分子在做永不停息的无规则运动。
而且扩散现象的快慢直接与温度有关,温度高,扩散现象加快。
这些内容在初中物理中已经学习过了。
(二)新课教学过程
1.介绍布朗运动现象
1827年英国植物学家布朗用显微镜观察悬浮在水中的花粉,发现花粉颗粒在水中不停地做无规则运动,后来把颗粒的这种无规则运动叫做布朗运动。
不只是花粉,其他的物质如藤黄、墨汁中的炭粒,这些小微粒悬浮在水中都有布朗运动存在。
介绍显微镜下如何观察布朗运动。
在载物玻璃上的凹槽内用滴管滴入几滴有藤黄的水滴,将盖玻璃盖上,放在显微镜载物台上,然后通过显微镜观察,在视场中看到大大小小的许多颗粒,仔细观察其中某一个很小的颗粒,会发现在不停地活动,很像是水中的小鱼虫的运动。
将一台显微镜放在讲台上,然后让用显微摄像头拍摄布朗运动,经过电脑在大屏幕上显示投影成像,让全体学生观察,最好教师用教鞭指一个颗粒在屏幕上的位置,以此点为参考点,让学生看这颗微粒以后的一些时间内对参考点运动情况。
让学生看教科书上图,图上画的几个布朗颗粒运动的路线,指出这不是布朗微粒运动的轨迹,它只是每隔30秒观察到的位置的一些连线。
实际上在这短短的30秒内微粒运动也极不规则,绝不是直线运动。
2.介绍布朗运动的几个特点
(1)连续观察布朗运动,发现在多天甚至几个月时间内,只要液体不干涸,就看不到这种运动停下来。
这种布朗运动不分白天和黑夜,不分夏天和冬天(只要悬浮液不冰冻),永远在运动着。
所以说,这种布朗运动是永不停息的。
(2)换不同种类悬浮颗粒,如花粉、藤黄、墨汁中的炭粒等都存在布朗运动,说明布朗运动不取决于颗粒本身。
更换不同种类液体,都不存在布朗运动。
(3)悬浮的颗粒越小,布朗运动越明显。
颗粒大了,布朗运动不明显,甚至观察不到运动。
(4)布朗运动随着温度的升高而愈加激烈。
3.分析、解释布朗运动的原因
(1)布朗运动不是由外界因素影响产生的,所谓外界因素的影响,是指存在温度差、压强差、液体振动等等。
分层次地提问学生:若液体两端有温度差,液体是怎样传递热量的?液体中的悬浮颗粒将做定向移动,还是无规则运动?温度差这样的外界因素能产生布朗运动吗?
归纳总结学生回答,液体存在着温度差时,液体依靠对流传递热量,这样悬浮颗粒将随液体有定向移动。
但布朗运动对不同颗粒运动情况不相同,因此液体的温度差不可能产生布朗运动。
又如液体的压强差或振动等都只能使液体具有定向运动,悬浮在液体中的小颗粒的定向移动不是布朗运动。
因此,推理得出外界因素的影响不是产生布朗运动的原因,只能是液体内部造成的。
(2)布朗运动是悬浮在液体中的微小颗粒受到液体各个方向液体分子撞击作用不平衡造成的。
显微镜下看到的是固体的微小悬浮颗粒,液体分子是看不到的,因为液体分子太小。
但液体中许许多多做无规则运动的分子不断地撞击微小悬浮颗粒,当微小颗粒足够小时,它受到来自各个方向的液体分子的撞击作用是不平衡的。
如教科书上的插图所示。
在某一瞬间,微小颗粒在某个方向受到撞击作用强,它就沿着这个方向运动。
在下一瞬间,微小颗粒在另一方向受到的撞击作用强,它又向着另一个方向运动。
任一时刻微小颗粒所受的撞击在某一方向上占优势只能是偶然的,这样就引起了微粒的无规则的布朗运动。
悬浮在液体中的颗粒越小,在某一瞬间跟它相撞击的分子数越小。
布朗运动微粒大小在10-6m数量级,液体分子大小在10-10m数量级,撞击作用的不平衡性就表现得越明显,因此,布朗运动越明显。
悬浮在液体中的微粒越大,在某一瞬间跟它相撞击的分子越多,撞击作用的不平衡性就表现得越不明显,以至可以认为撞击作用互相平衡,因此布朗运动不明显,甚至观察不到。
液体温度越高,分子做无规则运动越激烈,撞击微小颗粒的作用就越激烈,而且撞击次数也加大,造成布朗运动越激烈。
5.布朗运动的发现及原因分析的重要意义
(1)结合上面的讲解分析提问学生:布朗运动是悬浮在液体中的固体微粒分子的运动吗?是液体分子无规则运动吗?布朗微粒是被谁无规则撞击而造成的?布朗运动间接地反映了谁的无规则运动?
综合学生回答归纳总结:
(1)固体颗粒是由大量分子组成的,仍然是宏观物体;显微镜下看到的只是固体微小颗粒,光学显微镜是看不到分子的;布朗运动不是固体颗粒中分子的运动,也不是液体分
子的无规则运动,而是悬浮在液体中的固体颗粒的无规则运动。
无规则运动的原因是液体分子对它无规则撞击的不平衡性。
因此,布朗运动间接地证实了液体分子的无规则运动。
(2)布朗运动随温度升高而愈加激烈,在扩散现象中,也是温度越高,扩散进行的越快,而这两种现象都是分子无规则运动的反映。
这说明分子的无规则运动与温度有关,温度越高,分子无规则运动越激烈。
所以通常把分子的这种无规则运动叫做热运动。
(三)课堂小结
1.要知道什么是布朗运动。
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。
2.知道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。
3.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。
4.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。
(四)课堂练习
1.关于布朗运动的下列说法中,正确的
是 [ ]。
A.布朗运动就是液体分子的热运动
B.布朗运动是悬浮在液体中的固体颗粒内的分子的无规则热运动
C.温度越高,布朗运动越激烈
D.悬浮颗粒越小,布朗运动越激烈
答案:C、D。
2.如图是观察记录做布朗运动的一个微粒的运动路线。
从微粒在A点开始记录,每隔30秒记录下微粒的一个位置,得到B、C、D.E、F、G等点,则微粒在75秒末时的位
置 [ ]。
A.一定在CD连线的中点
B.一定不在CD连线的中点
C.可能在CD连线上,但不一定在CD连线的中点
D.可能在CD连线以外的某点
答案:C、D。
五、说明
1.本节课取得教学效果的关键是将布朗运动演示实验做好,让学生都看清楚布朗运动。
即使教学设备条件差的学校,也应该准备2~4台生物显微镜,预先调好后,让学生轮流观察。
设备条件好的学校,运用显微摄像头,对准载玻璃上有藤黄的悬浮液,拍摄的结果通过电脑在大屏幕投影电视上展现出来。
用显微镜观察布朗运动全部过程也应拍摄出来,给学生展示。
2.对于分子的永不停息的无规则运动,要注意是无规则,而不是无规律。
无规则是指由于分子之间的相互碰撞,每个分子的运动方向和速率在不断地改变,任何时刻,液体或气体内部,沿各个方向运动的分子都有,而且分子运动的速率有大有小。
对于某一个分子运动
是无规律的,但是热学研究的是大量分子热运动的总体效果,对于大量分子的无规则运动是有规律可遵循的,这就是统计规律。