人教版高中物理選擇性必修三 1.1分子動(dòng)理論的基本內(nèi)容-教案

1、分子動(dòng)理論的基本內(nèi)容【教學(xué)目標(biāo)】一、知識(shí)與技能1通過生活實(shí)例及其分析，知道什么是擴(kuò)散現(xiàn)象，產(chǎn)生擴(kuò)散現(xiàn)象的原因是什么。影響擴(kuò)散快慢的因素有哪些，分別是什么關(guān)系。2通過實(shí)驗(yàn)，觀察什么是布朗運(yùn)動(dòng)，通過分析、推理，理解布朗運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的原因。3通過對(duì)比，歸納擴(kuò)散現(xiàn)象、布朗運(yùn)動(dòng)和分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)之間的聯(lián)系與區(qū)別。4知道分子力隨分子間距離變化而變化的定性規(guī)律。5知道分子動(dòng)理論的內(nèi)容。二、過程與方法1通過對(duì)概念及課本中關(guān)鍵詞句、圖片細(xì)節(jié)的觀察、分析、理解，引導(dǎo)學(xué)生重視教材，學(xué)會(huì)研讀教材，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S習(xí)慣。2通過布朗運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)、觀察及成因的分析、推理，體會(huì)并歸納其中的科學(xué)研究方法。3在對(duì)所設(shè)情景及實(shí)驗(yàn)的觀察

2、、分析中和“情景+問題”的教學(xué)方式中培養(yǎng)學(xué)生善于觀察、勤于思考、勇于探索的良好習(xí)慣。三、情感、態(tài)度與價(jià)值觀1物理源于生活，要善于觀察、勤于思考、勇于探索。2通過科學(xué)家們對(duì)布朗運(yùn)動(dòng)成因的研究歷程的介紹，培養(yǎng)相應(yīng)科學(xué)精神。【教學(xué)重難點(diǎn)】1理解擴(kuò)散現(xiàn)象、布朗運(yùn)動(dòng)、熱運(yùn)動(dòng)。2知道分子力隨分子間距離變化而變化的定性規(guī)律?！窘虒W(xué)過程】一、物體是由大量分子組成的【演示】幻燈片：掃描隧道顯微鏡拍攝的石墨表面原子結(jié)構(gòu)照片。由于碳原子被放大了幾億倍后才被觀察到，表明分子是很小的。我們?cè)诔踔幸呀?jīng)學(xué)過，物體是由大量分子組成的。需要指出的是：在研究物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)時(shí)，我們認(rèn)為組成物質(zhì)的微粒是分子、原子或者離子。但是，在研

3、究物體的熱運(yùn)動(dòng)性質(zhì)和規(guī)律時(shí)，不必區(qū)分它們?cè)诨瘜W(xué)變化中所起的不同作用，而把組成物體的微粒統(tǒng)稱為分子。我們知道，1mol水中含有水分子的數(shù)量就達(dá)6.021023個(gè)。這足以表明，組成物體的分子是大量的。人們用肉眼無(wú)法直接看到分子，就是用高倍的光學(xué)顯微鏡也看不到。直至1982年，人們研制了能放大幾億倍的掃描隧道顯微鏡，才觀察到物質(zhì)表面原子的排列。二、分子熱運(yùn)動(dòng)1擴(kuò)散現(xiàn)象【演示】將一個(gè)裝有無(wú)色空氣的廣口瓶倒扣在裝有紅棕色二氧化氮?dú)怏w的廣口瓶上，抽去中間玻璃板，過一段時(shí)間發(fā)現(xiàn)，上面瓶中氣體變成了淡紅棕色，下面氣體的顏色變淺了，最后上下兩瓶氣體顏色一致。（1）擴(kuò)散：不同物質(zhì)相互接觸時(shí)彼此進(jìn)入對(duì)方的現(xiàn)象叫做擴(kuò)

4、散。（2）擴(kuò)散現(xiàn)象隨溫度的升高而日趨明顯。【演示】分別向冷水和熱水中滴入一滴紅墨水，可觀察到熱水很快變成紅色，而冷水變成紅色稍慢。（3）擴(kuò)散現(xiàn)象在氣體、液體、固體中都能發(fā)生。（4）擴(kuò)散現(xiàn)象直接說明了組成物體的分子總是不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。（5）擴(kuò)散現(xiàn)象的應(yīng)用：在真空、高溫條件下在半導(dǎo)體材料中摻入一些其他元素來制造各種元件等。2布朗運(yùn)動(dòng)【演示】把墨汁用水稀釋后取出一滴，用顯微放大投影儀觀察液體中的小碳粒的運(yùn)動(dòng)，可觀察到小碳粒的運(yùn)動(dòng)無(wú)規(guī)則，顆粒越小，這種無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)越明顯，而且永不停止。（1）布朗運(yùn)動(dòng)：懸浮在液體中的固體微粒永不停息的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)叫做布朗運(yùn)動(dòng)。它首先是由英國(guó)植物學(xué)家布朗在1827年用顯微

5、鏡觀察懸浮在水中的花粉微粒時(shí)發(fā)現(xiàn)的。（2）布朗運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的原因：大量液體分子永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)懸浮在其中的微粒撞擊作用的不平衡性是產(chǎn)生布朗運(yùn)動(dòng)的原因。簡(jiǎn)言之：液體分子永不停息的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)是產(chǎn)生布朗運(yùn)動(dòng)的原因。（3）影響布朗運(yùn)動(dòng)激烈程度的因素：固體微粒的大小和液體的溫度。固體微粒越小，液體分子對(duì)它各部分碰撞的不均勻性越明顯；質(zhì)量越小，它的慣性越小，越容易改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，所以運(yùn)動(dòng)越激烈；液體的溫度越高，固體微粒周圍的流體分子運(yùn)動(dòng)越不規(guī)則，對(duì)微粒碰撞的不均勻性越強(qiáng)，布朗運(yùn)動(dòng)越激烈。（4）布朗運(yùn)動(dòng)本身不是分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，但它反映了液體分子永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)?！咀⒁狻浚?）任何固體微粒懸浮在

6、液體內(nèi)，在任何溫度下都會(huì)做布朗運(yùn)動(dòng)。（2）懸浮在氣體中的微粒也存在布朗運(yùn)動(dòng)，它是由大量氣體分子撞擊微粒的不平衡性所造成的，反映了氣體分子永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。（3）布朗運(yùn)動(dòng)中固體微粒的運(yùn)動(dòng)極不規(guī)則。實(shí)驗(yàn)得出的每隔一定時(shí)間微粒所處位置的連線，不是固體微粒的運(yùn)動(dòng)軌跡。3熱運(yùn)動(dòng)（1）擴(kuò)散現(xiàn)象和布朗運(yùn)動(dòng)都隨溫度的升高而越明顯。表明分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)跟溫度有關(guān)。（2）熱運(yùn)動(dòng)：分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)叫做熱運(yùn)動(dòng)。溫度越高，分子的熱運(yùn)動(dòng)越激烈?！纠?】下列關(guān)于布朗運(yùn)動(dòng)的說法中正確的是（ ）A布朗運(yùn)動(dòng)是液體的分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)B布朗運(yùn)動(dòng)是指懸浮在液體中的固體分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)C布朗運(yùn)動(dòng)說明了液體分子與懸浮顆粒之間存在著相

7、互作用力D觀察布朗運(yùn)動(dòng)會(huì)看到，懸浮的顆粒越小，溫度越高，布朗運(yùn)動(dòng)越劇烈【解析】布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮在液體中的固體小顆粒的運(yùn)動(dòng)，小顆粒由許多分子組成，所以布朗運(yùn)動(dòng)不是分子運(yùn)動(dòng)，也不是指懸浮顆粒內(nèi)固體分子的運(yùn)動(dòng)，故A、B均錯(cuò)，布朗運(yùn)動(dòng)雖然是由液體分子與懸浮顆粒間相互作用引起的，但其重要意義是反映了液體分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，不是反映分子間的相互作用，故C錯(cuò)。觀察布朗運(yùn)動(dòng)會(huì)看到固體顆粒越小，溫度越高，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯。故D正確。正確答案是D?！纠?】在較暗的房間里，從射進(jìn)來的陽(yáng)光中，可看到懸浮在空氣中的微粒在不停地的運(yùn)動(dòng)，這些微粒的運(yùn)動(dòng)是（ ）A布朗運(yùn)動(dòng)B不是布朗運(yùn)動(dòng)C自由落體運(yùn)動(dòng)D是由氣流和重力引起的運(yùn)動(dòng)【解析

8、】這些肉眼可以看到的微粒是相當(dāng)大的，某時(shí)刻它們所受到的各方向空氣分子碰撞的合力幾乎為零，這些微小的合力對(duì)相當(dāng)大的微粒來說，是不能使它做布朗運(yùn)動(dòng)的，這時(shí)微粒的運(yùn)動(dòng)是氣體對(duì)流和重力作用引起的，所以答案是BD?！纠?】如下圖所示的是做布朗運(yùn)動(dòng)小顆粒的運(yùn)動(dòng)路線記錄的放大圖。以小顆粒在A點(diǎn)開始計(jì)時(shí)，每隔30s記下小顆粒的位置，得到B、C、D、E、F、G等點(diǎn)，則小顆粒在第75s末時(shí)位置，以下敘述中正確的是（ ）A一定在CD連線的中點(diǎn)B一定不在CD連線的中點(diǎn)C可能在CD連線上，但不一定在CD連線中點(diǎn)D可能在CD連線以外的某點(diǎn)上【解析】圖中的各點(diǎn)的連線不是微粒的運(yùn)動(dòng)軌跡，它是為了表明微粒在做極短促的無(wú)定向運(yùn)動(dòng)

9、過程中的移動(dòng)的順序而做的連線。由以上分析，在第75s末，小顆?？赡茉贑D連線上，但不一定在CD中點(diǎn)，也可能在CD連線外的位置。因此選CD，正確答案CD。【小結(jié)】擴(kuò)散現(xiàn)象是分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。布朗運(yùn)動(dòng)是分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的反映，擴(kuò)散現(xiàn)象和布朗運(yùn)動(dòng)，不但說明分子永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。同時(shí)也說明分子間是有空隙的。三、分子間的作用力（一）分子間存在相互作用力【演示】（1）壓緊兩表面潔凈的鉛塊，使它們合在一起，下面的鉛塊不下落。（2）壓縮一固體（如一鉛塊）很不容易，物體內(nèi)要產(chǎn)生反抗的彈力。1分子間存在相互作用的引力（如：壓緊的鉛塊結(jié)合在一起，它們不易被拉開）2分子間存在相互作用的斥力（如：固體和液體很難

10、被壓縮）【注意】壓縮氣體也需要力，不說明分子間存在斥力作用，壓縮氣體時(shí)需要的力是用來反抗大量氣體分子頻繁撞擊容器壁（活塞）時(shí)對(duì)容器壁（活塞）產(chǎn)生的壓力。3分子間的引力和斥力同時(shí)存在，實(shí)際表現(xiàn)出來的分子力是分子引力和斥力的合力（分子力）。（二）分子間相互作用力的特點(diǎn)1分子間的引力和斥力同時(shí)存在。2分子間的引力和斥力只與分子間距離（相對(duì)位置）有關(guān)，與分子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)。3分子間的引力和斥力都隨分子間的距離r的增大而減小，且斥力總比引力隨r的增大衰減得快。（三）分子力與距離的關(guān)系示意圖（可用課件展示）如下圖所示，F(xiàn)0為斥力，F(xiàn)0為引力，橫軸上方的虛線表示分子間斥力隨r的變化圖線，橫軸下方的虛線表示分

11、子間引力隨r的變化圖線，實(shí)線為分子間引力和斥力的合力F（分子力）隨r的變化圖線。1當(dāng)rr0時(shí)，分子間引力和斥力相平衡，F(xiàn)引=F斥，分子處于平衡位置，其中r0為分子直徑的數(shù)量級(jí)，約為10-10m。2當(dāng)rr0時(shí)，F(xiàn)引F斥，對(duì)外表現(xiàn)的分子力F為引力。4當(dāng)r10r0時(shí)，分子間相互作用力變得十分微弱，可認(rèn)為分子力F為零（如氣體分子間可認(rèn)為作用力為零）。（四）引起分子間相互作用力的原因分子間相互作用力是由原子內(nèi)帶正電的原子核和帶負(fù)電的電子間相互作用而引起的?！纠?】分子間的相互作用力由引力F引和斥力F斥兩部分組成，則（ ）AF引和F斥是同時(shí)存在的BF引總是大于F斥，其合力總是表現(xiàn)為引力C分子之間的距離越小

12、，F(xiàn)引越小，F(xiàn)斥越大D分子之間的距離越小，F(xiàn)引越大，F(xiàn)斥越小【解析】分子間的引力和斥力是同時(shí)存在的，它們的大小和合力都與分子間距離有關(guān)，當(dāng)分子間距離減小時(shí)，引力和斥力都增大，且斥力的增大更快。rr0時(shí)，合力表現(xiàn)為斥力，rr0時(shí)，合力表現(xiàn)為引力。根據(jù)上述分析，該題正確的答案為A?！纠?】當(dāng)兩個(gè)分子間距離為r0時(shí)，分子力為零，下列關(guān)于分子力說法中正確的是（ ）A當(dāng)分子間的距離為r0時(shí)，分子力為零，也就是說分子間既無(wú)引力又無(wú)斥力B分子間距離小于r0時(shí)，分子力增大，分子間表現(xiàn)出是斥力C當(dāng)分子間相互作用力表現(xiàn)為斥力時(shí)，分子距離變大時(shí)，斥力變大D在分子力作用范圍內(nèi)，不管rr0，還是rr0，斥力總比引力變化

13、快【解析】本題考查分子力隨分子間距離變化規(guī)律分子間同時(shí)存在引力和斥力，當(dāng)r=r0時(shí)是引力和斥力相等，所以A錯(cuò)。分子間引力和斥力都隨分子間距離減小而增大，但斥力比引力變化的快，當(dāng)rr0時(shí)，引力和斥力都增大，但斥力增加比引力快，故B、D正確，C錯(cuò)。對(duì)分子力認(rèn)識(shí)，應(yīng)掌握分子力隨分子距離的增大而減小的關(guān)系。【例6】有甲、乙兩個(gè)分子，甲分子固定不動(dòng)，乙分子由無(wú)窮遠(yuǎn)處逐漸向甲靠近，直到不再靠近為止，在這整個(gè)過程中（ ）A分子力總對(duì)乙做正功B乙總是克服分子力做功C先是分子力對(duì)乙做正功，然后乙克服分子力做功D乙先克服分子力做功，然后分子力對(duì)乙做正功【解析】當(dāng)分子間距rr0時(shí)，分子力表現(xiàn)為引力，因此當(dāng)乙分子從無(wú)

14、窮近逐漸向甲集近過程中，當(dāng)甲、乙兩分子間距大于r0時(shí)，分子間作用力對(duì)乙做正功；當(dāng)分子間距小于r0時(shí)，分子力表現(xiàn)為斥力，分子力對(duì)乙做負(fù)功。所以本題正確答案是C?！纠?】試從分子動(dòng)理論的觀點(diǎn)，說明物體的三態(tài)（固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)）為什么有不同的宏觀特征？【解析】固體分子間的距離非常小，分子間的作用力很大，其分子只能在平衡位置附近做小范圍的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。因此，固體不但具有一定的體積，還具有一定的形狀。液體分子間的距離比較小，分子間的作用力也相當(dāng)大，但與固體分子相比，液體分子可在平衡位置附近做范圍較大的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，而且液體分子的平衡位置是不固定的，是在不斷地移動(dòng)，因而液體雖然具有一定的體積，卻沒有固定的形狀

15、。氣體分子間距離很大，由于分子力是短程力，所以，彼此間的作用力極為微小，其分子除了在與其他分子或器壁碰撞時(shí)有相互作用力外是不受其他作用力的。因而氣體分子總是做勻速直線運(yùn)動(dòng)，直到碰撞時(shí)，才改變方向，所以，氣體沒有體積，也沒有一定的形狀，總是充滿整個(gè)容器的?！拘〗Y(jié)】分子間同時(shí)存在相互作用的引力和斥力，它們都隨距離r增大而減小，當(dāng)rr0（r0約為10-10m）時(shí)，分子力F0；rr0時(shí)分子力F為引力，rr0時(shí)分子力F為斥力。四、分子動(dòng)理論總結(jié)本節(jié)課的所有內(nèi)容，引出分子動(dòng)理論：1物體是有大量分子組成。2分子在做永不停息的無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)。3分子間存在著相互作用的引力和斥力。從總體來看，大量分子的運(yùn)動(dòng)卻有一定

16、的規(guī)律，這種規(guī)律叫做統(tǒng)計(jì)規(guī)律?！揪毩?xí)鞏固】1下列現(xiàn)象中，能說明分子是不斷運(yùn)動(dòng)著的是（ ）A將香水瓶打開后能聞到香味B汽車開過后，公路上塵土飛揚(yáng)C灑在地上的水，過一段時(shí)間就干了D懸浮在水中的花粉做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)答案：ACD2關(guān)于布朗運(yùn)動(dòng)的下列說法中正確的是（ ）A布朗運(yùn)動(dòng)就是分子運(yùn)動(dòng)B布朗運(yùn)動(dòng)是組成固體微粒的分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的反映C布朗運(yùn)動(dòng)是液體或氣體分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的反映D觀察時(shí)間越長(zhǎng)，布朗運(yùn)動(dòng)就越顯著E陽(yáng)光從縫隙射入教室，從陽(yáng)光中看到的塵埃的運(yùn)動(dòng)就是布朗運(yùn)動(dòng)答案：C3關(guān)于布朗運(yùn)動(dòng)，以下說法正確的是（ ）A布朗運(yùn)動(dòng)是指液體分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)B布朗運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的原因是液體分子對(duì)小顆粒的吸引力不平衡引起的C布朗

17、運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的原因是液體分子對(duì)小顆粒碰撞時(shí)產(chǎn)生沖力不平衡引起的D在懸浮微粒大小不變情況下，溫度越高，液體分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)越激烈答案：CD4在顯微鏡下觀察布朗運(yùn)動(dòng)時(shí)，布朗運(yùn)動(dòng)的激烈程度（ ）A與懸浮顆粒大小有關(guān)，微粒越小，布朗運(yùn)動(dòng)越激烈B與懸浮顆粒的分子大小有關(guān)，分子越小，布朗運(yùn)動(dòng)越激烈C與溫度有關(guān)，溫度越高布朗運(yùn)動(dòng)越激烈D與觀察的時(shí)間長(zhǎng)短有關(guān)，觀察時(shí)間越長(zhǎng)布朗運(yùn)動(dòng)越趨于平緩答案：AD5較大的顆粒不做布朗運(yùn)動(dòng)原因是（ ）A液體分子停止運(yùn)動(dòng)B液體溫度太低C跟顆粒碰撞的分子數(shù)較多，各方向的撞擊作用相互平衡D分子沖擊力很難改變大顆粒的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)答案：CD6關(guān)于布朗運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散現(xiàn)象的說法正確的是（ ）A布朗運(yùn)動(dòng)和

18、擴(kuò)散現(xiàn)象都能在氣體、液體、固體中發(fā)生B布朗運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散現(xiàn)象都是分子的運(yùn)動(dòng)C布朗運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散現(xiàn)象都是溫度越高越明顯D布朗運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散現(xiàn)象都是永不停息的答案：CD7在長(zhǎng)期放著煤的墻角處，地面和墻角相當(dāng)厚的一層染上黑色，這說明（ ）A分子是在不停的運(yùn)動(dòng)著B煤是由大量分子組成的C分子之間是有空隙的D物體之間有相互作用力答案：AC8當(dāng)兩個(gè)分子間距離為r0時(shí)，正好處于平衡狀態(tài)，下面關(guān)于分子間的引力和斥力的各種說法中，正確的應(yīng)是（ ）A兩分子間的距離rr0時(shí)，它們之間只有斥力作用B兩分子間的距離rr0時(shí)，它們之間只有引力作用C兩分子間的距離rr0時(shí)，既有引力又有斥力作用，而且斥力大于引力D兩分子間的距離等于2r0時(shí)，它們之間既有引力又有斥力作用，而且引力大于斥力答案：CD9下列現(xiàn)象可以說明分子間存在引力的是（ ）A打濕了的兩張紙很難分開B磁鐵吸引附近的小鐵釘C用斧子劈