《3.1 分子動(dòng)理論》教學(xué)設(shè)計(jì)

《3.1分子動(dòng)理論》教學(xué)設(shè)計(jì)【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(dòng)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(lèi)比法”對(duì)物理概念和規(guī)律進(jìn)行類(lèi)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(guò)對(duì)宏觀物理現(xiàn)象與微觀粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的分析，對(duì)學(xué)生逐步形成滲透“透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)”的思維方法；通過(guò)分子動(dòng)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(guò)讓學(xué)生運(yùn)用氣體分子動(dòng)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(jì)物理”的基本思維方法。【教學(xué)重點(diǎn)】分子動(dòng)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?！窘虒W(xué)過(guò)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(dòng)嗎？若運(yùn)動(dòng)，怎樣運(yùn)動(dòng)？那些事實(shí)可以證明分子的這種運(yùn)動(dòng)？（運(yùn)動(dòng)。永不停息的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，溫度越高分子的運(yùn)動(dòng)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(píng)價(jià)：今天我們繼續(xù)學(xué)習(xí)探討與分子有關(guān)的知識(shí)──分子動(dòng)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(shí)（1）分子非常小：人類(lèi)的肉眼根本看不到分子。（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(gè)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(jí)：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(gè)10-10m。（5）長(zhǎng)度的又一單位──2．交流評(píng)價(jià)：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(dòng)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(jí)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(jí)是10-10m。3．提出問(wèn)題：構(gòu)成物質(zhì)的大量分子是靜止的還是運(yùn)動(dòng)的？若是運(yùn)動(dòng)的，怎樣運(yùn)動(dòng)？二、熱運(yùn)動(dòng)1．舉例說(shuō)明構(gòu)成物質(zhì)的大量分子是運(yùn)動(dòng)的（1）實(shí)驗(yàn)1：在講臺(tái)噴點(diǎn)香水，過(guò)會(huì)提問(wèn)學(xué)生，為什么聞到香味？為什么有“墻里開(kāi)花墻外香”之說(shuō)？分子的運(yùn)動(dòng)。分子的運(yùn)動(dòng)是永不停息的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。永不停息是說(shuō)分子的運(yùn)動(dòng)是不會(huì)停止的；無(wú)規(guī)則是指所有分子的運(yùn)動(dòng)沒(méi)有統(tǒng)一的方向和速度，單個(gè)分子也沒(méi)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(dòng)的事實(shí)依據(jù)──擴(kuò)散（1）認(rèn)識(shí)擴(kuò)散現(xiàn)象：兩種物質(zhì)的分子彼此進(jìn)入對(duì)方的現(xiàn)象。（2）人類(lèi)對(duì)分子運(yùn)動(dòng)認(rèn)識(shí)的歷史回顧──簡(jiǎn)述布朗運(yùn)動(dòng)4．分子運(yùn)動(dòng)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(guò)程。（2）聯(lián)系生活事例：廚房炒菜，一會(huì)兒，被炒的菜就具有了咸味。腌制咸菜，要過(guò)好多天，菜才會(huì)具有咸味。（3）評(píng)價(jià)交流：構(gòu)成物質(zhì)的大量分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的激烈程度與溫度有關(guān)，溫度越高分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)越激烈。所以把物質(zhì)內(nèi)大量分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為熱運(yùn)動(dòng)。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(píng)價(jià)：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(wú)限壓縮，壓縮到一定體積后，不能再壓縮，此時(shí)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(shuō)明分子間還有間隙。這些事實(shí)說(shuō)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(dòng)如液壓機(jī)、汽車(chē)的液壓剎車(chē)裝置等等。（2）引導(dǎo)學(xué)生舉例說(shuō)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(shí)存在，也就是說(shuō)兩個(gè)分子，在相互吸引對(duì)方的同時(shí)又在相互推斥對(duì)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(shuō)的分子力是指一個(gè)分子受到的另一個(gè)分子對(duì)它的引力與斥力的合力，當(dāng)引力大于斥力時(shí)，合力為引力；當(dāng)引力小于斥力時(shí)，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(shí)，引力和斥力都變小；當(dāng)子間距變小時(shí)，引力和斥力都變大。分子間距變化時(shí)，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(shí)，分子間的引力、斥力都變得非常小，此時(shí)近似認(rèn)為分子間無(wú)相互作用的引力和斥力，比如氣體分子間幾乎無(wú)相互作用力。（3）平衡位置時(shí)的相互距離：當(dāng)兩分子間的距離等于時(shí)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(gè)距離稱(chēng)為平衡位置時(shí)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(kāi)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(shí)，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(shí)，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(wú)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(shí)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(duì)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(chē)輪胎中的壓縮空氣，支撐起整個(gè)汽車(chē)。3．氣體壓強(qiáng)的產(chǎn)生氣體的分子在永不停息的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，分子將頻繁的與器壁碰撞，每一個(gè)與器壁碰撞的分子對(duì)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(duì)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(tái)秤秤盤(pán)上，在傾倒的過(guò)程中，臺(tái)秤秤盤(pán)會(huì)受到持續(xù)的壓力作用一樣。4．氣體壓強(qiáng)的大?。簭臍怏w壓強(qiáng)的產(chǎn)生過(guò)程看，分子運(yùn)動(dòng)越激烈，即分子運(yùn)動(dòng)的平均速率越大，單個(gè)分子撞擊器壁時(shí)對(duì)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(shí)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(guó)際單位：帕，代號(hào)：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(píng)價(jià)：氣體的壓強(qiáng)不是由氣體的重力產(chǎn)生的，而是大量無(wú)規(guī)則永不停息運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(dòng)能的標(biāo)志。這里的平均動(dòng)能是指構(gòu)成物體的所有分子運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能的平均值，這個(gè)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(guó)際單位：也稱(chēng)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(shuō)人類(lèi)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(dòng)具有什么特點(diǎn)？解析：分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)就是永不停息和無(wú)規(guī)則。所謂永不停息就是分子的運(yùn)動(dòng)是不會(huì)停止的，按現(xiàn)代熱學(xué)理論，當(dāng)溫度降到-273．15℃（絕對(duì)零度）時(shí)，分子的運(yùn)動(dòng)將會(huì)終止，但絕對(duì)零度是不可以達(dá)到的低溫極限，所以分子的運(yùn)動(dòng)是絕對(duì)的永不停息。分子運(yùn)動(dòng)的無(wú)規(guī)則有兩方面的意思。對(duì)于物體內(nèi)的大量分子來(lái)說(shuō)，是指所有的分子沒(méi)有統(tǒng)一的運(yùn)動(dòng)速率，沒(méi)有統(tǒng)一的運(yùn)動(dòng)方向，即各個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)沒(méi)有統(tǒng)一的規(guī)則。對(duì)于某一個(gè)分子來(lái)說(shuō)，由于大量分子運(yùn)動(dòng)沒(méi)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(méi)辦法預(yù)測(cè)那個(gè)分子那個(gè)時(shí)刻沿哪個(gè)方向來(lái)碰撞這個(gè)分子。這樣，在一段時(shí)間里，每一個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)方向、速度，都頻繁地變化著，使得這個(gè)分子在一段時(shí)間里的運(yùn)動(dòng)速率、方向不一致，單個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)在時(shí)間上沒(méi)有統(tǒng)一的規(guī)則。分子運(yùn)動(dòng)的沒(méi)規(guī)