《3.1 分子動理論》教學(xué)設(shè)計

《3.1分子動理論》教學(xué)設(shè)計【教學(xué)內(nèi)容】第三單元第1節(jié)?！窘虒W(xué)目標(biāo)】1.了解分子動理論的基本觀點(diǎn)；理解溫度和氣體壓強(qiáng)的微觀機(jī)制；了解分子力的作用特點(diǎn)，物質(zhì)的擴(kuò)散現(xiàn)象和分子大小。2.能運(yùn)用“類比法”對物理概念和規(guī)律進(jìn)行類比；讓學(xué)生感受宏觀世界是由微觀物質(zhì)構(gòu)成的，知道宏觀與微觀的關(guān)系。3.通過對宏觀物理現(xiàn)象與微觀粒子運(yùn)動規(guī)律的分析，對學(xué)生逐步形成滲透“透過現(xiàn)象看本質(zhì)”的思維方法；通過分子動理論的學(xué)習(xí)，體驗(yàn)微觀世界的奇妙與微觀與宏觀的辯證統(tǒng)一關(guān)系；激發(fā)學(xué)生探索物質(zhì)世界的興趣；通過讓學(xué)生運(yùn)用氣體分子動理論解釋有關(guān)的宏觀物理現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生的微觀想象能力和邏輯思維能力，并滲透“統(tǒng)計物理”的基本思維方法。【教學(xué)重點(diǎn)】分子動理論的基本觀點(diǎn)。【教學(xué)難點(diǎn)】分子力隨分子間距的變化規(guī)律?！窘叹邷?zhǔn)備】燒杯、水、酒精、香水、鉛柱、電子秤、小鋼珠等等。【教學(xué)過程】◆創(chuàng)設(shè)情景──引出課題1．回顧初中所學(xué)內(nèi)容（1）物質(zhì)是由什么構(gòu)成的？（分子）（2）分子運(yùn)動嗎？若運(yùn)動，怎樣運(yùn)動？那些事實(shí)可以證明分子的這種運(yùn)動？（運(yùn)動。永不停息的無規(guī)則運(yùn)動，溫度越高分子的運(yùn)動越激烈。擴(kuò)散現(xiàn)象。）（3）構(gòu)成物質(zhì)的分子之間有相互作用的力嗎？是什么性質(zhì)的力？（有相互作用的引力和斥力，引力、斥力的大小都隨分子間距的變化而變化。）2．交流評價：今天我們繼續(xù)學(xué)習(xí)探討與分子有關(guān)的知識──分子動理論及其運(yùn)用?！艉献魈骄咯ぉば抡n學(xué)習(xí)一、物質(zhì)是由分子構(gòu)成的1．分子大小的認(rèn)識（1）分子非常?。喝祟惖娜庋鄹究床坏椒肿?。（2）物質(zhì)內(nèi)的分子數(shù)目非常大：人喝下的一口水中，有幾百億個水分子；直徑1μm的小水滴中含有的水分子數(shù)跟地球的上的人口數(shù)相當(dāng)。（3）分子形狀各異：在電子顯微鏡下，人們看到的各種物質(zhì)分子的形狀不同。（4）分子大小數(shù)量級：如果把分子看成球形，則構(gòu)成各種物質(zhì)的分子球的直徑不同，但差異不大，用米做單位表示分子直徑，一般是幾個10-10m。（5）長度的又一單位──2．交流評價：物質(zhì)是由分子組成的（有些物質(zhì)，比如金屬，通常是由原子構(gòu)成的，但原子具有分子一樣的運(yùn)動特性）；構(gòu)成宏觀物質(zhì)的分子數(shù)目非常巨大，描述分子數(shù)目的數(shù)量級是1023；分子非常微小，若把分子看成球形，則描述其大小的物理量──直徑的數(shù)量級是10-10m。3．提出問題：構(gòu)成物質(zhì)的大量分子是靜止的還是運(yùn)動的？若是運(yùn)動的，怎樣運(yùn)動？二、熱運(yùn)動1．舉例說明構(gòu)成物質(zhì)的大量分子是運(yùn)動的（1）實(shí)驗(yàn)1：在講臺噴點(diǎn)香水，過會提問學(xué)生，為什么聞到香味？為什么有“墻里開花墻外香”之說？分子的運(yùn)動。分子的運(yùn)動是永不停息的無規(guī)則運(yùn)動。永不停息是說分子的運(yùn)動是不會停止的；無規(guī)則是指所有分子的運(yùn)動沒有統(tǒng)一的方向和速度，單個分子也沒有始終如一的速度和方向。2．構(gòu)成物質(zhì)的分子間有間隙（1）實(shí)驗(yàn)2：50ml水與50ml酒精充分混合后體積小于100ml。3．分子運(yùn)動的事實(shí)依據(jù)──擴(kuò)散（1）認(rèn)識擴(kuò)散現(xiàn)象：兩種物質(zhì)的分子彼此進(jìn)入對方的現(xiàn)象。（2）人類對分子運(yùn)動認(rèn)識的歷史回顧──簡述布朗運(yùn)動4．分子運(yùn)動的激烈程度與溫度有關(guān)（1）實(shí)驗(yàn)3：將一滴紅墨水分別滴入冷水、熱水燒杯，觀察兩杯水變紅的過程。（2）聯(lián)系生活事例：廚房炒菜，一會兒，被炒的菜就具有了咸味。腌制咸菜，要過好多天，菜才會具有咸味。（3）評價交流：構(gòu)成物質(zhì)的大量分子的無規(guī)則運(yùn)動的激烈程度與溫度有關(guān)，溫度越高分子的無規(guī)則運(yùn)動越激烈。所以把物質(zhì)內(nèi)大量分子的無規(guī)則運(yùn)動稱為熱運(yùn)動。5．?dāng)U散現(xiàn)象的應(yīng)用利用擴(kuò)散制造半導(dǎo)體元器件，織物染色等等。三、分子間的相互作用力1．分子間具有引力（1）實(shí)驗(yàn)4：鉛柱吸引實(shí)驗(yàn)（2）交流評價：大量事實(shí)和科學(xué)研究證實(shí)，不管是什么物質(zhì)，分子間總存在相互吸引的力。正因?yàn)橐Φ拇嬖?，分子才能聚在一起?gòu)成有形的宏觀物體，固體不容易被拉斷。2．分子間具有斥力（1）講述：構(gòu)成物質(zhì)的分子間有間隙，固體和液體很能被壓縮，氣體可以被壓縮，但不能被無限壓縮，壓縮到一定體積后，不能再壓縮，此時氣體的體積還遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于構(gòu)成氣體的所有分子體積的總和，說明分子間還有間隙。這些事實(shí)說明，分子間還具有相互推斥的力。分子間斥力的存在使液體很難被壓縮，工業(yè)和技術(shù)上常用液體做液壓傳動如液壓機(jī)、汽車的液壓剎車裝置等等。（2）引導(dǎo)學(xué)生舉例說明分子間有斥力。3．分子間作用力的特點(diǎn)（1）分子間具有相互作用的引力和斥力，不是引力和斥力分別存在，而是同時存在，也就是說兩個分子，在相互吸引對方的同時又在相互推斥對方。引力的存在使分子能夠聚在一起組成有形的物體，斥力的存在使分子間保持一定的距離，使物體很難被壓縮。通常所說的分子力是指一個分子受到的另一個分子對它的引力與斥力的合力，當(dāng)引力大于斥力時，合力為引力；當(dāng)引力小于斥力時，合力為引力。（2）分子間的引力和斥力大小都隨分子間距的變化而變化：當(dāng)分子間距變大時，引力和斥力都變??；當(dāng)子間距變小時，引力和斥力都變大。分子間距變化時，斥力的變化總是快于引力的變化。當(dāng)分子間的距離比較大時，分子間的引力、斥力都變得非常小，此時近似認(rèn)為分子間無相互作用的引力和斥力，比如氣體分子間幾乎無相互作用力。（3）平衡位置時的相互距離：當(dāng)兩分子間的距離等于時它們間引力與斥力相等，分子所受引力與斥力的合力為零，這個距離稱為平衡位置時的相互距離。（4）分子間的合力表現(xiàn)為引力、斥力的條件：設(shè)想兩分子的間距從開始變化，引導(dǎo)學(xué)生分析討論，得出結(jié)論：當(dāng)分子間的距離大于時，它們間的引力大于斥力，合力表現(xiàn)為引力；當(dāng)分子間的距離小于時，它們間的斥力大于引力，合力表現(xiàn)為斥力。分子間的合力表現(xiàn)為斥力，使分子間有一定的距離，物體不能被無限壓縮；分子間的合力表現(xiàn)為引力，使分子可以聚在一起，形成有形的物體，固體不容易被拉斷。四、氣體的壓強(qiáng)與溫度（一）氣體的壓強(qiáng)1．認(rèn)識壓強(qiáng)：物體單位面積上受到的壓力。氣體的壓強(qiáng)就是氣體對盛它的容器器壁單位面積的壓力。2．感受氣體的壓強(qiáng)：吹氣球，氣體撐圓氣球；手壓充氣的氣球，手感到壓力；汽車輪胎中的壓縮空氣，支撐起整個汽車。3．氣體壓強(qiáng)的產(chǎn)生氣體的分子在永不停息的無規(guī)則運(yùn)動，分子將頻繁的與器壁碰撞，每一個與器壁碰撞的分子對器壁產(chǎn)生撞擊的力，大量分子連續(xù)不斷的與器壁碰撞，就對器壁形成了持續(xù)作用的撞擊力（壓力），這就產(chǎn)生了壓強(qiáng)。就像把大量的小鋼珠連續(xù)傾倒在臺秤秤盤上，在傾倒的過程中，臺秤秤盤會受到持續(xù)的壓力作用一樣。4．氣體壓強(qiáng)的大小：從氣體壓強(qiáng)的產(chǎn)生過程看，分子運(yùn)動越激烈，即分子運(yùn)動的平均速率越大，單個分子撞擊器壁時對器壁的撞擊力越大，氣體的壓強(qiáng)越大；容器中單位體積里的分子數(shù)（分子密度）越大，同一時間里與器壁碰撞的分子數(shù)越多，氣體的壓強(qiáng)越大。5．氣體壓強(qiáng)的單位：（1）國際單位：帕，代號：Pa。1Pa=1N/m2。（2）其它單位：標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（atm）；毫米汞柱（mmHg）。1atm=760mmHg。6．交流評價：氣體的壓強(qiáng)不是由氣體的重力產(chǎn)生的，而是大量無規(guī)則永不停息運(yùn)動的分子持續(xù)不斷的撞擊器壁而產(chǎn)生的，它的大小與氣體分子運(yùn)動的平均速率及單位體積里的分子數(shù)有關(guān)系。（二）氣體的溫度1．溫度的宏觀表述：溫度是表示物體冷熱程度的物理量。2．溫度的微觀表述：溫度是分子平均動能的標(biāo)志。這里的平均動能是指構(gòu)成物體的所有分子運(yùn)動的動能的平均值，這個平均值越大，表示分子云大越激烈，物體的溫度越高。3．溫度的單位：（1）攝氏溫度：常用字母t表示，單位是：℃。（2）國際單位：也稱熱力學(xué)溫度，常用字母T表示，單位是：K。（3）兩種溫度的換算關(guān)系：，單用兩種溫度表示的物體溫度的變化量數(shù)值是相等的，即：。4．熱力學(xué)溫度的0K（-273．15℃）不可達(dá)到，也就是說人類不可能獲得0K（-273．15℃）的低溫?！舭咐芯咯ぉれ柟趟鶎W(xué)1．案例研究：例題：分子的運(yùn)動具有什么特點(diǎn)？解析：分子運(yùn)動的特點(diǎn)就是永不停息和無規(guī)則。所謂永不停息就是分子的運(yùn)動是不會停止的，按現(xiàn)代熱學(xué)理論，當(dāng)溫度降到-273．15℃（絕對零度）時，分子的運(yùn)動將會終止，但絕對零度是不可以達(dá)到的低溫極限，所以分子的運(yùn)動是絕對的永不停息。分子運(yùn)動的無規(guī)則有兩方面的意思。對于物體內(nèi)的大量分子來說，是指所有的分子沒有統(tǒng)一的運(yùn)動速率，沒有統(tǒng)一的運(yùn)動方向，即各個分子的運(yùn)動沒有統(tǒng)一的規(guī)則。對于某一個分子來說，由于大量分子運(yùn)動沒有同一的速率和方向，這樣分子間的碰撞不可避免的頻繁發(fā)生，而且就根本沒辦法預(yù)測那個分子那個時刻沿哪個方向來碰撞這個分子。這樣，在一段時間里，每一個分子的運(yùn)動方向、速度，都頻繁地變化著，使得這個分子在一段時間里的運(yùn)動速率、方向不一致，單個分子的運(yùn)動在時間上沒有統(tǒng)一的規(guī)則。分子運(yùn)動的沒規(guī)