中職物理課件301第一節(jié) 分子動理論

第一節(jié)分子動理論主講人：張明明山東省滕州市中等職業(yè)教育中心學校除了觸摸，還有其他能分辨兩杯水溫度高低的方法嗎？主要內容分子動理論溫度12氣體的壓強熱力學能3401PART01分子動理論一、分子動理論例如，估測油酸分子的大小時，可以先測量100滴油酸的體積，從而計算出一滴油酸的體積；宏觀物體是由大量分子組成的。分子的尺寸極小，很難被直接測量，但是我們可以利用轉換法進行間接測量。再將一滴油酸滴在水面上，讓其形成一層單分子油膜，測量出該油膜的面積；最后用一滴油酸的體積除以它形成的單分子油膜的面積，就可近似算出油酸分子直徑的大小。一般物質分子的直徑都是以nm（納米）為數(shù)量級的。如水分子的直徑為0.4nm，比可見光的波長小1000倍以上，所以人類肉眼借助光學顯微鏡也無法觀測到水分子。近年來，人們已經能夠用放大200萬倍的離子顯微鏡直接觀察分子的大小，甚至能夠用放大3億倍的掃描隧道顯微鏡實現(xiàn)“操縱原子”的夢想。一、分子動理論一、分子動理論

1827年，英國植物學家布朗在用顯微鏡觀察懸浮在水中的植物花粉顆粒的形態(tài)時，發(fā)現(xiàn)花粉顆粒在水中不停地做無規(guī)則運動。最初他懷疑花粉顆粒是有生命的。當他用一些無機物的微粒代替花粉顆粒再觀察時，發(fā)現(xiàn)水中的微粒仍然不停地做無規(guī)則運動。當時，人們都不理解產生這種運動的原因，于是把水中懸浮微粒的這種無規(guī)則運動稱為布朗運動。

【觀察與體驗】

觀察布朗運動一、分子動理論

經過半個多世紀的研究，科學家逐漸認識到水中的小顆粒是受到周圍更微小的、肉眼看不見的水分子碰撞而導致的。由于水分子的運動是無規(guī)則的，懸浮微粒每一瞬間受到的來自周圍的水分子的撞擊往往是不平衡的，因此導致懸浮微粒不停地做無規(guī)則運動。布朗運動間接地反映了液體分子永不停息的無規(guī)則運動。一、分子動理論一、分子動理論在日常生活中，我們還經?？吹揭韵卢F(xiàn)象：在一間封閉的房間里，打開香水瓶蓋，不一會兒，香水的氣味就會彌漫到房間的每個角落；在一杯靜置的清水中，輕輕滴入一滴紅墨水，慢慢就會發(fā)現(xiàn)杯中的水全部變紅了；長期堆放在墻腳的煤會滲進墻面中，使墻體變黑……這些現(xiàn)象都被稱為擴散現(xiàn)象。

【思考與討論】

與同學討論，通過對以上現(xiàn)象的分析，可以歸納出氣體、液體和固體的分子都是做什么運動？

人們通過對以上各種現(xiàn)象的觀察，歸納出分子是不停地做無規(guī)則運動的。一、分子動理論

歸納法是從具體的個別事物的認識中，概括出抽象的一般認識的思維方法?！舅季S與方法】

歸納法一、分子動理論

歸納法的本質是人類認識由觀察到概括、由感性到理性、由部分到整體、由個別到一般、由個性到共性的升華，是人們經常使用的從各種現(xiàn)象抽象出本質的一種科學方法。

【觀察與體驗】

觀察擴散現(xiàn)象與溫度的關系一、分子動理論取兩個透明的水杯，往其中一杯中倒入約20℃的涼水，往另一杯中倒入約60℃的熱水。用滴管往兩杯中各滴入一滴墨水，觀察墨水在水中的擴散速度有何不同。觀察發(fā)現(xiàn)：墨水在哪種水中擴散得較快？與同學討論，根據(jù)此現(xiàn)象可以得出什么結論？分子的無規(guī)則運動與溫度有關，溫度越高，分子運動越劇烈。因此，我們把分子的這種無規(guī)則運動稱為分子的熱運動。一、分子動理論一、分子動理論氣體很容易被壓縮，水和酒精混合后總體積會減小，高壓下的油能透過鋼壁滲出……這些在生產技術上，為了增強鋼表面的硬度和耐磨性能而進行的滲碳處理；為了改變半導體材料的物理性能而摻入雜質等，都是對分子空隙的利用。通過對這類現(xiàn)象的觀察，人們歸納出，不論是氣體、液體，還是固體，組成它們的分子之間存在空隙。一、分子動理論從水龍頭里慢慢滲出的水總是一滴一滴地往下滴，荷葉上的露水也總是呈現(xiàn)出一個近似的球形，洗衣服時也總會形成一個個的肥皂泡……這些現(xiàn)象都說明液體分子間存在著引力；液體普遍具有的不易壓縮性，又說明液體分子間存在著斥力。固體一般都具有固定的形狀，它既不易被拉伸也不易被壓縮，這些性質說明固體的分子間既存在著引力，也存在著斥力。一、分子動理論從綜上所述，人們歸納出，宏觀物體是由大量分子組成的，分子永不停息地做無規(guī)則的熱運動，分子之間有空隙，分子間存在著相互作用的引力和斥力。這就是分子動理論的基本觀點。

【應用與拓展】

納米技術一、分子動理論

納米技術是指在納米尺度內（0.1～100nm）研究物質的性質和應用的一種技術，也可以說是用單個原子、分子制造物質，以及利用這些物質特性的多學科交叉的科學和技術。

當物質達到納米尺度以后，物質的性能就會發(fā)生突變，出現(xiàn)特殊性能。納米技術目前已成功用于醫(yī)學、化學、光學、生物檢測、制造業(yè)以及國防等許多領域，并必將巨大地改善人類的生活。02PART01溫度攝氏溫標是瑞典天文學家攝爾修斯創(chuàng)立的，單位是℃（攝氏度）。攝氏溫標以水的冰點和沸點作為特征溫度，將這兩個溫度分別定義為0

℃和100

℃。攝氏溫度用符號t

表示。表示物體冷熱程度的物理量，稱為溫度。從微觀角度看，溫度反映了物體分子平均動能的大小。溫度的數(shù)值表示方法，稱為溫標。常用的溫標有：攝氏溫標和熱力學溫標（也叫絕對溫標）。二、溫度熱力學溫度和攝氏溫度的數(shù)值關系為表示熱力學溫標是由英國物理學家開爾文創(chuàng)立的，單位是K（開）。熱力學溫標的單位大小與攝氏溫標的相同。熱力學溫標把宇宙最低溫度定義為0K，這個溫度稱為絕對零度。國際上公認的絕對零度為－273.15℃，用符號T表示。二、溫度

T=t+273

隨著科學技術的發(fā)展，人們對溫度計的要求也越來越高?？茖W家們發(fā)明了多種形式的新型溫度計。如在工業(yè)和科學研究中使用的電阻溫度計、半導體溫度計、熱電溫度計、光學高溫計、光度計等。

【應用與拓展】

新型溫度計二、溫度在不接觸的情況下，分辨兩杯水的溫度是可能的。例如可以分別往里滴一滴橙汁，觀察橙汁擴散的快慢，即可分辨出兩杯水溫度的高低。也可以借助如右圖所示的紅外線溫度計直接讀出溫度值。二、溫度

現(xiàn)藏于我國國家博物館的后母戊鼎（原稱司母戊鼎，右圖），是迄今世界出土最大、最重的青銅禮器，享有“鎮(zhèn)國之寶”的美譽。后母戊鼎充分反映了我國商代青銅器制造業(yè)超大的生產規(guī)模，工匠們高超的藝術水準和杰出的控溫技術，發(fā)達的青銅文化領先西方好幾個世紀。二、溫度03PART01氣體的壓強單個分子的撞擊力很小，而且是不連續(xù)的，但大量分子對器壁的撞擊卻可以產生大而連續(xù)的壓力。氣體垂直作用在器壁單位面積上的壓力，稱為氣體的壓強。氣體在各個方向上產生的壓強都是相等的。氣體分子之間有很大的空隙，氣體分子間的相互作用力十分微弱，氣體分子可以自由地運動，常溫下多數(shù)氣體分子的速率都可達到數(shù)百米每秒——相當于子彈的速率。三、氣體的壓強壓強用p表示，壓強的國際單位制單位是Pa（帕）。氣體從微觀角度來看，氣體溫度升高時，分子的熱運動變得劇烈，分子撞擊器壁的力變大，所以壓強增大。在炎熱的夏天，打足了氣的自行車行駛在滾燙的路面上，有時會爆胎，這是輪胎中氣體溫度升高，壓強增大造成的。當汽缸中的燃油燃燒時，使得汽缸內氣體的溫度升高，壓強增大，從而推動活塞做功。三、氣體的壓強測量大氣壓的儀器稱為氣壓表。氣壓表的種類很多，氣象臺、實驗室常用的一種氣壓表是動槽式（福?。鈮罕恚浣Y構如右圖所示。用一支長90cm，上端封閉、下端開口的玻璃管，管中裝滿水銀。將開口端插入水銀槽中，水銀槽與大氣相通，玻璃管中的水銀柱的高度反映的即是大氣壓值。三、氣體的壓強

【應用與拓展】

壓力表三、氣體的壓強04PART01熱力學能物理學中，把物體分子由于運動而具有的能量稱為分子動能；把物體分子由于相互作用而具有的能量稱為分子勢能。把物體內所有分子的分子動能和分子勢能的總和，稱為物體的熱力學能。我們在初中已經學過，物體由固態(tài)轉化為液態(tài)時，需要吸收能量；由液態(tài)轉化為氣態(tài)時，也需要吸收能量。即對某種相同質量的物質來說，液態(tài)分子的能量比固態(tài)分子的能量多，氣態(tài)分子的能量比液態(tài)分子的能量多。四、熱力學能

【觀察與體驗】

觀察做功改變物體的熱力學能在空氣壓縮引火儀的玻璃筒中放一小團硝化棉，將活塞放進玻璃筒。用力迅速向下壓活塞，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。此實驗現(xiàn)象表明玻璃筒中被封閉氣體的溫度是如何變化的？此現(xiàn)象說明通過外界對氣體做功，氣體的熱力學能如何變化？四、熱力學能相傳我國遠古時代，燧人氏發(fā)明了鉆木取火的方法，即用一個木棒在另一塊木頭上不斷摩擦，木頭的溫度就會不斷提高，直到產生出煙火，發(fā)生燃燒。四、熱力學能

1847年，英國物理學家焦耳為了研究做功和物體溫度變化之間的定量關系，設計了如右圖所示的實驗。焦耳通過此實驗，較準確地測出了熱功當量的數(shù)值。四、熱力學能在現(xiàn)代生活中，夏天我們手持殺蟲氣霧劑噴灑時，會感覺到噴灑后罐體的溫度比噴灑前下降了許多。這是由于罐體內的壓縮氣體在膨脹時對外做功，自身的熱力學能減少，溫度降低的緣故。四、熱力學能柴油發(fā)動機的工作原理四、熱力學能在現(xiàn)代制造與加工行業(yè)，經常使用摩擦焊接工藝，如右圖所示。四、熱力學能

【思考與討論】

與同學討論，在開水降溫過程中，熱量是如何轉移的？

如果將一杯開水放在桌面上，過一段時間，開水就會變成與室溫相同的涼水。四、熱力學能人們通過大量類似的觀察歸納出，當兩個溫度不同的物體相互接觸時，熱量總是自發(fā)地從溫度高的物體轉移到溫度低的物體，直到它們的溫度相等時才會停止。通過熱傳遞，原來溫度高的物體的熱力學能減少，原來溫度低的物體的熱力學能增加。也就是