2021年高二物理 第十一章《分子热运动 能量守恒》第三节 分子间的相互作用力(1)教案 旧人教版
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第十一章分子热运动能量守恒我们通常把中学物理知识分为五大块:力学、热学、电磁学、光学和原子物理。
随着第十章的结束,我们就完成了力学的新课学习。
热学包括第十一、第十二两章内容,从知识份量上来,远远少于力学。
事实上,中学热学知识的深度也远远小于力学,如果把大学(普通)物理的深度比做十分,中学的力学可能已经到了五至六分,而热学则不到一分,可以说只是了解一些皮毛而已。
这是因为热学的研究需要深入微观空间,不象力学一样直观、表象,所以要常常用到一些特殊的方法,涉及的数学工具也比较深奥。
这就意味着,知识内容虽少,理解的难度依然存在,不能认为就很轻松。
在学习方向方面,我们不是重在定量的训练(过去的教材中关于气体知识的运算量较大,从本届起也砍掉了),而是要定性地建立一些有用的观念(如守恒的观念、统计的观念、熵增大的观念等),为高一级学校的学习做好思想方面的准备。
从两个章节的授课安排来看,下一章主要是阅读知识,相对的重点落在第十一章。
第十一章分三个单元:分子动理论(第1 ~ 3节)、内能介绍(第4节)、热力学两个定律(第5、6、7节)。
热学的知识和其它领域相对独立,但仍然和我们的生产生活、科学技术密切相关,希望大家给予一定的重视。
§11~1 物体是由大量分子组成的【教学目的】1、知道物体是由大量分子组成的,知道分子的模型、大小、质量2、知道用油膜法测定分子大小的原理3、理解阿伏加德罗常数是联系微观世界和宏观世界的桥梁,并会用阿伏加德罗常数进行相关的计算【教学重点】知道物体是由大量分子组成的,知道分子的模型、大小、质量【教学难点】结合阿伏加德罗常数对分子大小、质量进行计算时,分子的排列模式处理(是球形还是立方体)【教具】投影仪、扫描隧道显微镜拍摄的石墨照片、电子显微镜拍摄的硅原子照片【教学过程】○、引入看到今天的标题,我们就会想到化学中关于物质组成的知识。
事实上,今天的课差不多就是这部分知识的复习,只是某些素材和研究的途径略有不同。
分子热运动 能量守恒知识精讲(一)分子动理论:1. 分子的大小(1)分子:在热学中,将构成物质的分子(如有机物)、原子(如金属)、离子(如盐类)统称为分子。
分子十分微小,一般分子大小的数量级是m 1010-,分子质量的数量级是kg 262710~10--,一般分子不能用眼睛直接看到,借助显微镜能观察到。
肉眼直接看到的是物质的颗粒,它是由大量分子组成的。
(2)分子间有空隙固体和液体分子间空隙比较小,气体分子间空隙比分子本身还大很多。
(3)单分子油膜法是最粗略地说明分子大小的一种方法。
介绍并定性地演示: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。
如图所示。
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 。
阿伏伽德罗常数:1mol 任何物质所含的微粒数都相同,把1mol 物质所含的微粒个数叫阿伏伽德罗常数。
通常NA=6.02×1023个/mol2. 分子永不停息地做无规则热运动。
(1)典型现象:扩散现象,布朗运动。
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。
(2)布朗运动:悬浮在液体中微粒(固体小颗粒)无规则运动。
间接说明液体分子永不停息的无规则运动。
布朗运动现象,它是悬浮在液体中的固体微粒的无规则运动。
①布朗运动成因:液体分子无规则运动,频繁、无规则撞击微粒,使固体小颗粒受力不均衡,发生了颗粒的无规则运动。
②影响布朗运动因素:液体温度和悬浮颗粒大小,液体温度越高,颗粒越小,布朗运动越剧烈。
(3) 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。
(4)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。
第十一章分子热运动能量守恒第十二章固体、液体和气体知识点归纳一、基本知识点:1.分子动理论的内容:物体是由大量分子组成的,分子永不停息地做无规则运动,分子间存在相互作用力。
2.在物理学上,分子指具有各种物质化学性质的最小微粒,包括分子、离子、原子等3.分子的数据:分子直径数量级:10-10m,分子质量数量级:10-26kg4.阿伏加德罗常数:表示一摩尔任何物质的微粒数目,它是宏观世界和微观世界的桥梁N A = 6.02×1023/mol5.扩散现象:(1)实验现象:不同物质(气体、液体、固体)物质互相接触,彼此进入对方的现象,并且温度越高,现象越明显;(2)实质:本质上反映分子间有空隙且分子做无规则运动;6.布朗运动:(1)实验现象:在液体中悬浮的固体小颗粒不停地做无规则运动(不是分子运动),并且液体温度越高、固体颗粒越小运动越剧烈(2)实质:固体小颗粒被液体分子包围,受到各方向不均匀的液体分子的不停碰撞,间接反映了液体分子的无规则运动7.热运动:由于分子永不停息地做无规则运动,且温度越高越激烈,所以分子的这种无规则运动也叫热运动8.分子同时受到分子引力和分子斥力的共同作用(可通过物体很难被拉伸以及压缩来证明),这两种力均随距离的增大而减小,其中引力变化慢,斥力变化快。
通常我们所说的分子力指这两个力的合力。
分子力与距离的变化规律为:近斥远引(1)当 r ﹤ r0时,F斥﹥ F引分子合力表现为斥力(2)当 r = r0时,F斥 = F引分子合力为零(3)当 10r0 ﹥ r ﹥ r0时,F斥﹤ F引分子合力表现为引力(4)当 r ﹥ 10r0时,F斥与F引均减小到零,则分子合力为零注意:r0为平衡位置,约为10-10m数量级9.物体的温度是分子平均动能的标志,具有一一对应关系(注意:物体温度高,则分子平均动能大,但不代表每个分子的动能均增大)10.分子间的相对位置决定分子的势能,宏观上与物体的体积有关(注意物体的体积与分子势能不具有一一对应关系,体积大分子势能不一定大)11.分子势能与距离的变化规律:(1)当 r ﹤ r0时,分子力表现为斥力。
第十一章复习分子热运动能量守恒综合复习【本章知识框架】物体屋由[分子的大小UO-' m 大駅分子{分子的质駅弟kg 组成的I 阿伏加德罗常数*6. 02 X lO 2i tnol 小立方体或一个小球.可估算出分子的体积和分子的直径.气体分子不是紧密排列的, 所以上述微观模型对气体不适用, 但上述微观模型可用来求 气体分子间的距离 (应说明气体的实际状态 ).分子水不錚实验依据 息地做无规w 则运动运动特虑 (布朗运动 [永不停息■无规则(温度越高,运动越激烈分子分子间的和 互作用力(引力*斥力同时存在再分子力是指引力和斥力的合力 F-r 图线5 — 10-4厂丄r ■帖F 引一 F 库 规律*r<rotF^|<Fft r>r fi , F 引 >F 斥「分子的动能;温度是物怵分子热运动的平均动能的标点 分子挣能分子力做功与分子势能变化的关系 分子醉能与物体的体积冇关系隽义物体的峽娅因瓠分子•豐r 积、物态等 [改变内能的两种方式{热传递热力学第能於守恒定律』一定律內容樱达式:W+Q=MJ 符号规则、能蜃守恒定律热力学第二定律:自发过程尊方向杵【知识总结】学习本章内容时,应把握好以下几点:1 •物质是由大量分子组成的,分子永不停息地做无规则运动,分子间存在着相互作用 的引力和斥力(1)除一些有机物质的大分子外,一般分子直径的数量级为 10 10m ,分子质量的数量级 在10 26kg 左右,用油膜法可粗测分子的直径(d V )•S物理学中常用阿伏加德罗常数N A (—般取6. 02 1023mol 1 ),对微观量进行估算,首先要建立微观模型. 对液体、固体来说,微观模型是分子紧密排列,将物质的摩尔体积分为N A 个等分,每一等份就是一个分子,若把分子看作小立方体或球体,则每一等份就是一个(2)分子永不停息地无规则运动,可以从扩散现象和布朗运动得到证实.布朗运动是指悬浮在液体中的固体微粒的运动,不是液体分子的运动,它是由包围小微粒的液体分子无规则地撞击小微粒而引起的.且温度越高、微粒越小,布朗运动越明显.(3)分子间同时存在着相互作用的引力和斥力,引力和斥力都随分子间距离的增大而减小,但斥力的变化比引力的变化显著,实际表现出来的分子力是分子引力和斥力的合力.2.物体的内能是物体里所有分子的动能和势能的总和.由物质种类、物体质量、温度、物体的体积决定(1) 温度是物体分子的平均动能的标志,物体分子动能的总和等于总分子数乘以分子平均动能.(对个别分子讲温度无意义).(2) 分子势能与分子之间的距离有关,故整个物体的分子势能跟物体的体积有关.当分子间距离小于r0 时,随分子间距离的减小,分子势能增加.当分子间距离大于r0 时,随着分子间距离的增大,分子势能也增大.当分子间距离等于r0时,分子势能最小.3.做功和热传递是改变物体内能的两个过程,它们在改变物体的内能上是等效的,但它们的本质不同:做功是其他形式的能和内能之间的转化,热传递则是物体间内能的转移理解时应注意以下几点:(1) 存在温度差是发生热传递的必要条件,热量是物体热传迎过程中物体内能的改变量,热量与物体内能多少、温度的高低无关.(2) 机械能是描述物体机械运动状态的量,而内能是描述物体内部状态的量.两者没有直接关系,但可以相互转化.4.热力学第一定律热力学第一定律的表达式△ U = W + Q中,系统对外做功时,W取负值,外界对系统做功时,W 取正值;系统放热时,Q 取负值,系统吸热时,Q 取正值.若W 与Q 的代数和为正值,即△ U为正值,表示系统内能增加;若W与Q的代数和为负值,即△ U为负值,表示系统内能减少.5.能的转化和守恒定律能的转化和守恒定律是自然界普遍遵循的规律,是人类认识自然和改造自然的有力武器.要注意能量利用和能源开发的新动向.总之,学习本章内容应掌握好三个要点,二个模型,一个桥梁.三个要点:分子运动论的三要点.二个模型:一是用油膜法估测分子大小及其数量时,将分子简化为紧密排列的球形理想模型,二是用来比喻分子间相互作用力的弹簧模型.一个桥梁:阿伏加德罗常数是宏观量与微观量的桥梁.【本章重点详解】一、阿伏加德罗常数相关公式集萃阿伏加德罗常数是联系微观物理量与宏观物理量的桥梁,所以涉及分子动理论中有关分子大小的计算时,常常用到阿伏加德罗常数及其相关公式,高考也常在这个问题上设置题目,因此有必要把与阿伏加德罗常数有关的公式收集整理起来.1.公式集萃⑴ m/V M /V M m0/V0(2) N N A n m/m0 V / V0(3) n N/N A m/M V/V M(4) m0 M / N A m / N⑸V。
嗦夺市安培阳光实验学校高二物理第十一章分子热运动能量守恒知识精讲人教版一. 本周教学内容:第十一章分子热运动能量守恒二. 知识要点:(一)分子动理论1. 物质是由大量分子组成的(1)分子的大小:m1010-数量级(2)阿伏加德罗常数:mol1任何物质含有的粒子数都相同,这个常数叫阿伏加德罗常数。
1231002.6-⨯=molNA。
2. 分子在做永不停息的无规则热运动(1)布朗运动的特点:①无规则;②永不停息;③温度越高越剧烈;④颗粒越小越明显。
(2)布朗运动的意义:说明了液体分子在做永不停息的无规则运动。
由于温度越高,分子的无规则运动越剧烈,所以把分子的这种无规则运动叫热运动。
3. 分子间的相互作用力(1)分了间同时存在着引力和斥力,且都随分子间距离的增大而减小,但斥力变化更快。
如图1所示。
图1(2)分子间的合力当rr=时,斥引ff=,合力为零。
当rr>时,引f减小,但斥f减小更快,合力表现为引力。
当rr<时,引f增大,但斥f增大更快,合力表现为斥力。
可见,分子力类似于弹簧弹力。
(3)分子力的作用范围当10rr>时,分子力变为零,所以分子力的作用范围为010r,为m910-数量级(二)物体的内能1. 分子的动能(1)分子做永不停息的无规则热运动,因而具有动能。
(2)平均动能:物体内所有分子动能的平均值。
(3)温度的微观含义:温度是物体分子平均动能的标志。
2. 分子的势能(1)分子间有相互作用力,因而分子间有由它们相对位置决定的势能,叫分子势能。
(2)分子力做正功,分子势能减小;克服分子力做功,分子势能增加。
分子势能宏观上跟物体的体积有关。
3. 物体的内能物体内所有分子的动能和势能的总和叫物体的内能。
它与物体的质量温度和体积有关。
(三)热和功1. 改变物体内能的两种方式:做功和热传递。
从能量转化角度来讲,两种方式有区别。
热传递是内能的转移,做功是内能跟其它形式能之间的转化、做功和热传递对改变物体的内能是等效的。
高二物理(人教大纲版)第二册第十一章分子热运动、能力守恒三、分子间的相互作用力(第一课时)●从容说课本节介绍分子间的相互作用力的特点.该节内容是分子动理论的第三部分内容,在本章中还起到一个承上启下的作用,因为只有清楚分子间的相互作用力的特点,才能切实理解分子势能的变化问题.另外,分子间的相互作用力的学习对深化力的相互性、矢量性以及对另一个非常重要的概念——万有引力的理解,都可以起到抛砖引玉的作用.当然,研究物理问题的重要方法——图象法在本节也有重要体现,对开拓学生的视野,拓展大家的思维有莫大的作用.因此,该节内容的切实掌握非常重要。
据教材地位和特点,本节课的教学目标定位如下:1.知道分子力的特点以及能够应用分子力解释简单的现象.2.分子力是微观世界的作用力,如何来用宏观现象模拟分析可锤炼我们这方面的能力。
3.在学习分子力特点的同时,渗透理解量变和质变的变化关系。
本节课的教学重点定位于对分子间的作用力随分子间距变化规律的理解,以及应用分子力解释简单听现象。
本节课的难点也定位于对分子间的作用力随分子间距变化规律的理解上,尤其是F随r 的变化图线的深入认识。
本节课采取先自学再提出问题然后再解决问题的方法来进行.要多应用挂图、彩图、实验来帮助同学加强理解知识内容.本节课的教学程序如下:实验引入→提出问题→阅读释疑→师星互动释疑→解决实际问题→小结●教学目标一、知识目标1.知道分子间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.知道分子力为零时,分子间距离r0的数量级;3.知道分子间距离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的增大而减小.5.知道r增大到什么数量级时,分子引力已很微弱,可忽略不计.6.能用分子力解释简单的形象.二、能力目标培养学生应用宏观物体来模拟和理解微观规律的能力.三、德育目标1.通过分子间作用力随分子间距的变化规律,理解量变和质变的变化关系.2.做好实验,增强探索自然奥秘的兴趣和信心。
第一节 物体是由大量分子组成的例题1:已知铜的密度为8.9×103kg/m 3,原子量为64,通过估算可知铜中每个铜原子所占的体积为:A 、7×10-6m 3B 、1×10-29m 3C 、1×10-26m 3D 、8×10-24m 3答案: B评析:本题为95年高考题,是一个典型的微观量计算题.由原子量知每摩尔铜的质量,再除以密度,得摩尔体积,最后用摩尔体积除以阿弗加德罗常数即可估算出每个铜原子所占的体积.本题还可以根据分子直径的数量级10-10m ,猜出答案.例题2:已知碳的摩尔质量为12g ,阿伏加德罗常数为6.02×1023mol -1,求每个碳原子的质量.解:每个碳原子的质量为kg kg N m A 2623310995.11002.61012--⨯=⨯⨯==μ例题3:某教室长m 10,宽m 7,高m 3,试在标准状态下估算空气分子间的平均距离,并比较这个距离和分子直径的数量级.选题目的:理解阿伏伽德罗常数和摩尔体积的运用.解析:教室内空气的体积332103710m m V =⨯⨯=空气的物质的量mol mol n 33104.9104.22210⨯=⨯=- 空气的分子数为 27233106.5106104.9⨯=⨯⨯⨯==A nN N 个每个空气分子平均占有空间为326327108.3106.5210m m N V v -⨯=⨯==把每个分子占有的空间看成立方体,每个分子中心间的距离等于立方体的边长,用d 表示 m m v d 93263104.3108.3--⨯=⨯==分子直径的数量级为m 1010-,由上面计算可知,气体分子间距离的数量级为m 910-,约为分子直径的10倍.例题4:一滴水的体积为35102.1cm -⨯,如果放在开口容器中,由于蒸发每分钟能跑出的水分子数为8100.6⨯个,需要多长时间跑完?选题目的:理解阿伏伽德罗常数和摩尔体积的运用.解析:水的摩尔体积为mol m V /108.135-⨯=这一滴水含水分子数为 1723565100.41002.6108.110102.1⨯=⨯⨯⨯⨯⨯==---A N V v N 个 水分子跑完的时间为min 107.6100.6100.48817⨯=⨯⨯==n N t 我们知道,在开口容器中蒸发掉一滴水,根本不需要min 107.68⨯的时间,原因在于实际当中每分钟跑出的水分子数比8107.6⨯个还要多得多.例题5:从下列哪一组数据可以算出阿伏加德罗常数( )A .氧气的摩尔质量和氧分子的体积B .氧分子的质量和氧分子的体积C .氧分子的质量和氧气的摩尔质量D .氧气的密度和氧气的摩尔质量选题目的:理解推导阿伏加德罗常数所需的物理量.解析: 要算出阿伏伽德罗常数,首先要知道1 mol 物质的质量M 或体积V ,设分子质量为m ,分子体积v ,则阿伏伽德常数. m M N A =,对固体和液体还有:vV N A = 在(A )、(D )选项中不知氧分子质量,不能算出阿伏伽德罗常数,故不能选(A )、(D )项;在(B )项中不知氧气摩尔质量,不能算出阿伏伽德罗常数,故不能选(B )项.值得注意的是在(A )、(B )选项中如果知道氧气的摩尔体积也不能算出阿伏伽德罗常数,因为气体分子间距离很大,不能忽略.正确选项(C )例题6:已知金的密度为33/103.19m kg ⨯,体积为31cm 的金中含有多少个金原子?(取2位有效数字)选题目的:练习阿伏加德罗常数的应用.解析:设金的密度为ρ,体积为V ,质量为m ,则:金的质量为kg kg V m 2631093.1101103.19--⨯=⨯⨯⨯==ρ金的摩尔质量为kg M 197.0=金原子个数为:22232109.51002.6197.01093.1⨯=⨯⨯⨯==-A N M m N 个 第二节 分子的热运动例题1:在观察布朗运动的实验过程中,每隔5秒记录下颗粒的位置,最后将这些位置用直线依次连接,如图所示,则下列说法错误的是A 、由图可以看出布朗运动是无规则的B 、图中轨迹就是颗粒无规则运动的轨迹C 、若对比不同温度下的轨迹,可以看出温度高时布朗运动显著D 、若对比不同颗粒大小时的轨迹,可以看出颗粒小时布朗运动显著答案:B评析:由于是每隔5秒记录下颗粒的位置,最后将这些位置用直线依次连接,但并不知道这5秒时间内颗粒的运动轨迹(其实这5秒内的轨迹也是无规则的),所以记录下的并不是颗粒的实际运动轨迹.典型例题2:课本中画出了三个颗粒运动位置的连线图,这些连线是颗粒的运动轨迹吗?出题目的:理解分子运动的无规则性.解析:三颗粒运动位置的连线图,是显微镜下追踪三个悬浮颗粒的运动,每隔30S 把观察到的颗粒位置记录下来,然后用直线把这些位置依次连接起来所得到的连线图,从图中可以看出颗粒的运动是无规则的.在30S之间颗粒的运动也是很不规则的,不是沿直线运动,颗粒的实际运动情况比图中记录的还要复杂,因此,图中的连线不是颗粒运动的轨迹.例题3:在较暗的房间里,从射进来的阳光中,可以看到悬浮在空气中的微粒在不停地运动,这些微粒的运动是()A.布朗运动B.曲线运动C.自由落体运动D.无法确定选题目的:理解微粒做布朗运动的条件.解析:能用肉眼直接看得到的微粒是很大的颗粒,在同一时刻它们受到来自各个方向的空气分子撞击的合力几乎为零,微小的作用不能使这么大的颗粒作布朗运动,(A)错;微粒的运动是由于空气对流和在重力作用下的结果,微粒作曲线运动,(C)、(D)错。
2019-2020年高二物理第十一章《分子热运动能量守恒》第三节分子间的相互作用力(1)教案旧人教版
教学目标
一、知识目标:
(1)知道分子同时存在着相互作用的引力和斥力,表现出的分子力是引力和斥力的合力。
(2)知道分子力随分子间距离变化而变化的定性规律,知道分子间距离是r0时分子力为零,知道r0的数量级。
(3)了解在固体、液体、气体三种不同物质状态下,分子运动的特点。
二、能力目标:
通过一些基本物理事实和实验推理得出分子之间有引力,同时有斥力。
这种以事实和实验为依据求出新的结论的思维过程,就是逻辑推理。
通过学习这部分知识,培养学生的推理能力。
三、德育目标:
培养学生积极探索的精神
教学重点
一是通过分子之间存在间隙和分子之间有引力和斥力的一些演示实验和事实,推理论证出分子之间存在着引力和斥力;二是分子间的引力和斥力都随分子间距离的变化而变化,而分子力是引力和斥力的合力,能正确理解分子间作用力与距离关系的曲线的物
理意义。
教学难点
形象化理解分子间作用力跟分子间距离关系的曲线的物理意义。
教学方法
实验法、探究法。
教学用具
1.演示分子间有间隙的实验。
①约1m长的,外径约1cm的玻璃管,各约20~30ml的酒精和有红色颜料的水、橡皮塞。
②长15cm的U形玻璃管、架台、橡皮塞、红墨水。
2.演示分子间存在引力的实验。
两个圆柱形铅块(端面刮光、平滑)、支架、钩码若干。
用细线捆住的平板玻璃、直径20cm的盛水玻璃槽、弹簧秤。
3.幻灯片:分子力随分子间距离变化的曲线和两个分子距离在r=r0,r>r0,r<r0时分子力的示意图。
课时安排
1课时
教学过程
一、引入新课:
分子动理论是在坚实的实验基础上建立起来的。
我们通过单分子油膜实验、离子显微镜观察钨原子的分布等实验,知道物质是由很小的分子组成的,分子大小在10-10m 数量级。
我们又通过扩散现象和布朗运动等实验知道了分子是永不停息地做无规则运动的。
分子动理论还告诉我们分子之间有相互作用力,这结论的实验依据是什么?分子间相互作用力有什么特点?这是今天要学习的问
二、新课教学:
1.已知的实验事实分析、推理得出分子之间存在着引力。
(1)演示实验:
①长玻璃管内,分别注入水和酒精,混合后总体积减小。
②U形管两臂内盛有一定量的水(不注满水),将右管端橡皮塞堵住,左管继续注入水,右管水面上的空气被压缩。
提问学生:这两个实验说明了什么问题?
总结归纳学生的回答:上述实验可以说明气体、液体的内部分子之间是有空隙的。
钢铁这样坚固的固体的分子之间也有空隙,有人用两万标准大气压的压强压缩钢筒内的油,发现油可以透过筒壁溢出。
布朗运动和扩散现象不但说明分子不停地做无规则运动,同时也说明分子间有空隙,否则分子便不能运动了。
前面第一节讨论分子的大小时,认为固体和液体分子是一个挨一个排列的,那只是估算分子直径的数量级而做的设想,实际上分子大小比估算值要小,中间存在着空隙,
但数量级还是正确的。
(2)一方面分子间有空隙,另一方面,固体、液体内大量分子却能聚集在一起形成固定的形状或固定的体积,这两方面的事实,使我们推理出分子之间一定存在着相互吸引力。
(3)演示实验:两个圆柱体形铅块,当把端面刮平后,让它们端面紧压在一起,合起来后,它们不分开,而且悬挂起来后,下面还可以吊起一定量的重物。
还有平时人们用力拉伸物体时,为什么不易拉断物体。
2.根据已知的实验事实,推理得出分子之间还存在着斥力。
提问学生:由哪些实验事实,判断得出分子之间有斥力?
综合学生的回答,总结出:固体和液体很难被压缩,即使气体压缩到了一定程度后再压缩也是很困难的;用力压缩固体(或液体、气体)时,物体内会产生反抗压缩的弹力。
这些事实都是分子之间存在斥力的表现。
运用反证法推理,如果分子之间只存在着引力,分子之间又存在着空隙,那么物体内部分子都吸引到一起,造成所有物体都是很紧密的物质。
但事实不是这样的,说明必然还有斥力存在着。
3.分子间引力和斥力的大小跟分子间距离的关系。
(1)经过研究发现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。
(2)由于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r0距离时,分子间的引力与斥力平衡,分子间作用力为零,r0的数量级为10-10m,相当于r0位置叫做平衡位置。
分子间距离当r<r0时,分子间引力和斥力都随距离减小而增大,但斥力增加得更快,因此分子间作用力表现为斥力。
展示幻灯片图2。
当r>r0时,引力和斥力都随距离的增大而减小,但是斥力减小的更快,因而分子间的作用力表现为引力,但它也随距离增大而迅速减小,当分子距离的数量级大于10-9m时,分子间的作用力变得十分微弱,可以忽略不计了。
在图2中表示分子间距离r不同的三种情况下,分子间引力斥力大小的情况。
4.固体、液体和气体的分子运动情况。
分子动理论告诉我们物体中的分子永不停息地做无规则运动,它们之间又存在着相互作用力。
分子力的作用要使分子聚集起来,而分子的无规则运动又要使它们分散开来。
由于这两种相反因素的作用结果,有固体、液体和气体三种不同的物质状态。
(1)提问学生:固体与液体、气体比较有什么特征?
总结学生回答的结果,说明固体为什么有一定的形状和体积呢?因为在固体中,分子间距离较近,数量级在10-10m,分子之间作用很大,绝大部分分子只能在各自平衡位置附近做无规则的振动。
(2)液体分子运动情况。
固体受热温度升高,最终熔化为液体,对大多数物质来说,其体积增加10%,也就是说分子之间距离大约增加3%。
因此,液体分子之间作用力很接近固体情况,分子间有较强的作用力,分子无规则运动主要表现为在平衡位置附近振动。
但由于分子间距离有所增加,使分子也存在移动性,所以液体在宏观上有一定的体积,而又有流动性,没有固定的形状。
(3)液体汽化时体积扩大为原来的1000倍,说明分子间距离约增
间除碰撞时有相互作用力外,彼此之间一般几乎没有分子作用力,分子在两次碰撞之间是自由移动的。
所以气体在宏观上表现出没有一定的体积形状,可以充满任何一种容器。
三、小结:
1.分子动理论内容是:物体是由大量分子组成的,分子做永不停息的无规则热运动,分子之间存在着引力和斥力。
分子动理论是建立在大量实验事实基础上的,这理论是解释、分析热现象的基本理论。
2.通过实验知道分子间引力和斥力的大小跟分子间距离的关系。
而且知道分子间的引力和斥力都随分子间距离增大而减少,尤其斥力随距离增大减小得更快。
由于分子间的斥力和引力同时存在,每个分子受到引力和斥力的合力大小及方向随分子间距离大小而改变。
其中分子间距离在10-10m的数量级有一个平衡位置(r0),此位置下,斥力与引力的合力为零。
当分子间距离大于r0引力显著,当分子间距离小于r0斥力显著。
分子间距离接近10-9m时,分子间作用力将微小到可忽略的程度。
3.固体、液体、气体三种状态的分子之间距离不同,分子之间作用力的变化也由大到小至几乎不计。
造成固、液、气三种物质状态的特性不同。
四、布置作业:
课后习题
五、板书设计:
1.分子间的斥力和引力同时存在
2.分子间引力和斥力的大小跟分子间距离的关系。