人教版高中物理選擇性必修三 1.1分子動理論的基本內(nèi)容-教案

1、分子動理論的基本內(nèi)容【教學(xué)目標(biāo)】一、知識與技能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，通過分析、推理，理解布朗運(yùn)動產(chǎn)生的原因。3通過對比，歸納擴(kuò)散現(xiàn)象、布朗運(yùn)動和分子的無規(guī)則運(yùn)動之間的聯(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知道分子動理論的內(nèi)容。二、過程與方法1通過對概念及課本中關(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)動的實(shí)驗(yàn)、觀察及成因的分析、推理，體會并歸納其中的科學(xué)研究方法。3在對所設(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)家們對布朗運(yùn)動成因的研究歷程的介紹，培養(yǎng)相應(yīng)科學(xué)精神?！窘虒W(xué)重難點(diǎn)】1理解擴(kuò)散現(xiàn)象、布朗運(yùn)動、熱運(yùn)動。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。我們在初中已經(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，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)動性質(zhì)和規(guī)律時，不必區(qū)分它們在化學(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。這足以表明，組成物體的分子是大量的。人們用肉眼無法直接看到分子，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1擴(kuò)散現(xiàn)象【演示】將一個裝有無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)相互接觸時彼此進(jìn)入對方的現(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規(guī)則運(yùn)動。（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【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，可觀察到小碳粒的運(yùn)動無規(guī)則，顆粒越小，這種無規(guī)則運(yùn)動越明顯，而且永不停止。（1）布朗運(yùn)動：懸浮在液體中的固體微粒永不停息的無規(guī)則運(yùn)動叫做布朗運(yùn)動。它首先是由英國植物學(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發(fā)現(xiàn)的。（2）布朗運(yùn)動產(chǎn)生的原因：大量液體分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動時，對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)動的原因。簡言之：液體分子永不停息的無規(guī)則運(yùn)動是產(chǎn)生布朗運(yùn)動的原因。（3）影響布朗運(yùn)動激烈程度的因素：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)動狀態(tài)，所以運(yùn)動越激烈；液體的溫度越高，固體微粒周圍的流體分子運(yùn)動越不規(guī)則，對微粒碰撞的不均勻性越強(qiáng)，布朗運(yùn)動越激烈。（4）布朗運(yùn)動本身不是分子的無規(guī)則運(yùn)動，但它反映了液體分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動?！咀⒁狻浚?）任何固體微粒懸浮在

6、液體內(nèi)，在任何溫度下都會做布朗運(yùn)動。（2）懸浮在氣體中的微粒也存在布朗運(yùn)動，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規(guī)則運(yùn)動。（3）布朗運(yùn)動中固體微粒的運(yùn)動極不規(guī)則。實(shí)驗(yàn)得出的每隔一定時間微粒所處位置的連線，不是固體微粒的運(yùn)動軌跡。3熱運(yùn)動（1）擴(kuò)散現(xiàn)象和布朗運(yùn)動都隨溫度的升高而越明顯。表明分子的無規(guī)則運(yùn)動跟溫度有關(guān)。（2）熱運(yùn)動：分子的無規(guī)則運(yùn)動叫做熱運(yùn)動。溫度越高，分子的熱運(yùn)動越激烈?！纠?】下列關(guān)于布朗運(yùn)動的說法中正確的是（ ）A布朗運(yùn)動是液體的分子的無規(guī)則運(yùn)動B布朗運(yùn)動是指懸浮在液體中的固體分子的無規(guī)則運(yùn)動C布朗運(yùn)動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)動會看到，懸浮的顆粒越小，溫度越高，布朗運(yùn)動越劇烈【解析】布朗運(yùn)動是懸浮在液體中的固體小顆粒的運(yùn)動，小顆粒由許多分子組成，所以布朗運(yùn)動不是分子運(yùn)動，也不是指懸浮顆粒內(nèi)固體分子的運(yùn)動，故A、B均錯，布朗運(yùn)動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規(guī)則運(yùn)動，不是反映分子間的相互作用，故C錯。觀察布朗運(yùn)動會看到固體顆粒越小，溫度越高，布朗運(yùn)動越明顯。故D正確。正確答案是D?！纠?】在較暗的房間里，從射進(jìn)來的陽光中，可看到懸浮在空氣中的微粒在不停地的運(yùn)動，這些微粒的運(yùn)動是（ ）A布朗運(yùn)動B不是布朗運(yùn)動C自由落體運(yùn)動D是由氣流和重力引起的運(yùn)動【解析

8、】這些肉眼可以看到的微粒是相當(dāng)大的，某時刻它們所受到的各方向空氣分子碰撞的合力幾乎為零，這些微小的合力對相當(dāng)大的微粒來說，是不能使它做布朗運(yùn)動的，這時微粒的運(yùn)動是氣體對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)動小顆粒的運(yùn)動路線記錄的放大圖。以小顆粒在A點(diǎn)開始計(jì)時，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)動軌跡，它是為了表明微粒在做極短促的無定向運(yùn)動

9、過程中的移動的順序而做的連線。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?！拘〗Y(jié)】擴(kuò)散現(xiàn)象是分子無規(guī)則運(yùn)動的結(jié)果。布朗運(yùn)動是分子無規(guī)則運(yùn)動的反映，擴(kuò)散現(xiàn)象和布朗運(yùn)動，不但說明分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動。同時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）時對容器壁（活塞）產(chǎn)生的壓力。3分子間的引力和斥力同時存在，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存在。2分子間的引力和斥力只與分子間距離（相對位置）有關(guān)，與分子的運(yùn)動狀態(tài)無關(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，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，約為10-10m。2當(dāng)rr0時，F(xiàn)引F斥，對外表現(xiàn)的分子力F為引力。4當(dāng)r10r0時，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，引力和斥力都增大，且斥力的增大更快。rr0時，合力表現(xiàn)為斥力，rr0時，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)兩個分子間距離為r0時，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，分子力為零，也就是說分子間既無引力又無斥力B分子間距離小于r0時，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，分子距離變大時，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)律分子間同時存在引力和斥力，當(dāng)r=r0時是引力和斥力相等，所以A錯。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，引力和斥力都增大，但斥力增加比引力快，故B、D正確，C錯。對分子力認(rèn)識，應(yīng)掌握分子力隨分子距離的增大而減小的關(guān)系?！纠?】有甲、乙兩個分子，甲分子固定不動，乙分子由無窮遠(yuǎn)處逐漸向甲靠近，直到不再靠近為止，在這整個過程中（ ）A分子力總對乙做正功B乙總是克服分子力做功C先是分子力對乙做正功，然后乙克服分子力做功D乙先克服分子力做功，然后分子力對乙做正功【解析】當(dāng)分子間距rr0時，分子力表現(xiàn)為引力，因此當(dāng)乙分子從無

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，分子間作用力對乙做正功；當(dāng)分子間距小于r0時，分子力表現(xiàn)為斥力，分子力對乙做負(fù)功。所以本題正確答案是C?！纠?】試從分子動理論的觀點(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規(guī)則運(yùn)動。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規(guī)則運(yùn)動，而且液體分子的平衡位置是不固定的，是在不斷地移動，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，直到碰撞時，才改變方向，所以，氣體沒有體積，也沒有一定的形狀，總是充滿整個容器的?！拘〗Y(jié)】分子間同時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，分子力F0；rr0時分子力F為引力，rr0時分子力F為斥力。四、分子動理論總結(jié)本節(jié)課的所有內(nèi)容，引出分子動理論：1物體是有大量分子組成。2分子在做永不停息的無規(guī)則熱運(yùn)動。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，過一段時間就干了D懸浮在水中的花粉做無規(guī)則運(yùn)動答案：ACD2關(guān)于布朗運(yùn)動的下列說法中正確的是（ ）A布朗運(yùn)動就是分子運(yùn)動B布朗運(yùn)動是組成固體微粒的分子無規(guī)則運(yùn)動的反映C布朗運(yùn)動是液體或氣體分子無規(guī)則運(yùn)動的反映D觀察時間越長，布朗運(yùn)動就越顯著E陽光從縫隙射入教室，從陽光中看到的塵埃的運(yùn)動就是布朗運(yùn)動答案：C3關(guān)于布朗運(yùn)動，以下說法正確的是（ ）A布朗運(yùn)動是指液體分子的無規(guī)則運(yùn)動B布朗運(yùn)動產(chǎn)生的原因是液體分子對小顆粒的吸引力不平衡引起的C布朗

17、運(yùn)動產(chǎn)生的原因是液體分子對小顆粒碰撞時產(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，液體分子無規(guī)則運(yùn)動越激烈答案：CD4在顯微鏡下觀察布朗運(yùn)動時，布朗運(yùn)動的激烈程度（ ）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)動越激烈C與溫度有關(guān)，溫度越高布朗運(yùn)動越激烈D與觀察的時間長短有關(guān)，觀察時間越長布朗運(yùn)動越趨于平緩答案：AD5較大的顆粒不做布朗運(yùn)動原因是（ ）A液體分子停止運(yùn)動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)動狀態(tài)答案：CD6關(guān)于布朗運(yùn)動和擴(kuò)散現(xiàn)象的說法正確的是（ ）A布朗運(yùn)動和

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)動和擴(kuò)散現(xiàn)象都是分子的運(yùn)動C布朗運(yùn)動和擴(kuò)散現(xiàn)象都是溫度越高越明顯D布朗運(yùn)動和擴(kuò)散現(xiàn)象都是永不停息的答案：CD7在長期放著煤的墻角處，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)兩個分子間距離為r0時，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，它們之間只有斥力作用B兩分子間的距離rr0時，它們之間只有引力作用C兩分子間的距離rr0時，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，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