2021年新初二物理教案分子動(dòng)理論-物質(zhì)是由大量分子組成的

初二物理教案分子動(dòng)理論——物質(zhì)是由大量分子組成的

努力就有收獲，不努力就必定一事無成。先相信你自己，然后

別人才會(huì)相信你。

7.1分子動(dòng)理論

三維教學(xué)目標(biāo)

1、知識(shí)與技能

（1）知道一般分子直徑和質(zhì)量的數(shù)量級(jí)；

（2）知道阿伏伽德羅常數(shù)的含義，記住這個(gè)常數(shù)的數(shù)值和單

位；

（3）知道用單分子油膜方法估算分子的直徑。

2、過程與方法：通過單分子油膜法估算測(cè)量分子大小，讓學(xué)

生體會(huì)到物質(zhì)是由大量分子組成的。形成正確的唯物主義價(jià)值觀。

3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀

教學(xué)重難點(diǎn)

（1）使學(xué)生理解和學(xué)會(huì)用單分子油膜法估算分子大小（直徑）

的方法；

（2）運(yùn)用阿伏伽德羅常數(shù)估算微觀量（分子的體積、直徑、

分子數(shù)等）的方法。

教學(xué)教具

（1）教學(xué)掛圖或幻燈投影片：水面上單分子油膜的示意圖；

離子顯微鏡下看到鎢原子分布的圖樣；

（2）演示實(shí)驗(yàn)：演示單分子油膜：油酸酒精溶液（1：20O），

滴管，直徑約20cm圓形水槽，燒杯，畫有方格線的透明塑料板。

教學(xué)過程：

第一節(jié)物質(zhì)是由大量分子組成的

（一）熱學(xué)內(nèi)容簡(jiǎn)介

（1）熱現(xiàn)象：與溫度有關(guān)的物理現(xiàn)象。如熱脹冷縮、摩擦生

熱、水結(jié)冰、濕衣服晾干等都是熱現(xiàn)象。

（2）熱學(xué)的主要內(nèi)容：熱傳遞、熱膨脹、物態(tài)變化、固體、

液體、氣體的性質(zhì)等。

（3）熱學(xué)的基本理論：由于熱現(xiàn)象的本質(zhì)是大量分子的無規(guī)

則運(yùn)動(dòng)，因此研究熱學(xué)的基本理論是分子動(dòng)理論、量守恒規(guī)律。

（二）新課教學(xué)

1、分子的大?。悍肿邮强床灰姷?，怎樣能知道分子的大小呢?

（1）單分子油膜法是最粗略地說明分子大小的一種方法。

演示：如果油在水面上盡可能地散開，可認(rèn)為在水面上形成單

分子油膜，可以通過幻燈觀察到，并且利用已制好的方格透明膠

片蓋在水面上，用于測(cè)定油膜面積。如圖1所示。

提問：已知一滴油的體積V和水面上油膜面積S，那么這種油

分子的直徑是多少?（如果分子直徑為d，油滴體積是V，油膜面

積為S，則d=V/S，根據(jù)估算得出分子直徑的數(shù)量級(jí)為10-10m）

（2）利用離子顯微鏡測(cè)定分子的直徑。

看物理課本上彩色插圖，鎢針的尖端原子分布的圖樣：插圖的

中心部分亮點(diǎn)直接反映鎢原子排列情況。經(jīng)過計(jì)算得出鎢原子之

間的距離是210-10m。如果設(shè)想鎢原子是一個(gè)挨著一個(gè)排列的話，

那么鎢原子之間的距離L就等于鎢原子的直徑d，如圖2所示。

（3）用不同方法測(cè)量出分子的大小并不完全相同，但是數(shù)量

級(jí)是相同的。

測(cè)量結(jié)果表明，一般分子直徑的數(shù)量級(jí)是10-10m。例如水分

子直徑是410-10m，氫分子直徑是2.310-10m。

（4）分子是小球形是一種近似模型，是簡(jiǎn)化地處理問題，實(shí)

際分子結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，但通過估算分子大小的數(shù)量級(jí)，對(duì)分子的大

小有了較深入的認(rèn)識(shí)。

2、阿伏伽德羅常數(shù)

提問：在化學(xué)課上學(xué)過的阿伏伽德羅常數(shù)是什么意義?數(shù)值是

多少?明確1mol物質(zhì)中含有的微粒數(shù)（包括原子數(shù)、分子數(shù)、離

子數(shù)）都相同。此數(shù)叫阿伏伽德羅常數(shù)，可用符號(hào)NA表示此常

數(shù)，NA=6.021023個(gè)/mol，粗略計(jì)算可用NA=61023個(gè)/mol。（阿

伏伽德羅常數(shù)是一個(gè)基本常數(shù)，科學(xué)工作者不斷用各種方法測(cè)量

它，以期得到它精確的數(shù)值。）

提問：摩爾質(zhì)量、摩爾體積的意義?

如果已經(jīng)知道分子的大小，不難粗略算出阿伏伽德羅常數(shù)。例

如，1mol水的質(zhì)量是0.018kg，體積是1.810-5m3。每個(gè)水分子

的直徑是410-10m，它的體積是（410-10）m3=310-29m3。如果

設(shè)想水分子是一個(gè)挨著一個(gè)排列的。

如何算出1mol水中所含的水分子數(shù)?

3、微觀物理量的估算

若已知阿伏伽德羅常數(shù)，可對(duì)液體、固體的分子大小進(jìn)行估算。

事先我們假定近似地認(rèn)為液體和固體的分子是一個(gè)挨一個(gè)排列

的（氣體不能這樣假設(shè)）。

提問：1mol水的質(zhì)量是M=18g，那么每個(gè)水分子質(zhì)量如何求?

提問：若已知鐵的相對(duì)原子質(zhì)量是56，鐵的密度是

7.8103kg/m3，試求質(zhì)量是1g的鐵塊中鐵原子的數(shù)目（取1位有

效數(shù)字）。又問：是否可以計(jì)算出鐵原子的直徑是多少來?

總結(jié)：以上計(jì)算分子的數(shù)量、分子的直徑，都需要借助于阿伏

伽德羅常數(shù)。因此可以說，阿伏伽德羅常數(shù)是聯(lián)系微觀世界和宏

觀世界的橋梁。它把摩爾質(zhì)量、摩爾體積等這些宏觀量與分子質(zhì)

量、分子體積（直徑）等這些微觀量聯(lián)系起來。

課堂練習(xí)：

（1）體積是10-4cm3的油滴滴于水中，若展開成一單分子油

膜，則油膜面積的數(shù)量級(jí)是（B）

A.102cm2B.104cm2C.106cm2D.108cm2

已知銅的密度是8.9103kg/m3，銅的摩爾質(zhì)量是

63.510-3kg/mol。體積是4.5cm3的銅塊中，含有多少原子?并估

算銅分子的大小。（3.81023，310-10m）

課堂小結(jié)

（1）物體是由體積很小的分子組成的。這一結(jié)論有堅(jiān)實(shí)的實(shí)

驗(yàn)基礎(chǔ)。單分子油膜實(shí)驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)是上述結(jié)論的有力依據(jù)。分子直

徑大約有10-10m的數(shù)量級(jí)。

（2）阿伏伽德羅常數(shù)是物理學(xué)中的一個(gè)重要常數(shù)，它的意義

和常數(shù)數(shù)值應(yīng)該記住。

（3）學(xué)會(huì)計(jì)算微觀世界的物理量（如分子數(shù)目、分子質(zhì)量、

分子直徑等）的一般方法。由于微觀量是不能直接測(cè)量的，人們

可以測(cè)定宏觀物理量，用阿伏伽德羅常數(shù)作為橋梁，間接計(jì)算出

微觀量來。如分子質(zhì)量m，可通過物質(zhì)摩爾質(zhì)量M和阿伏伽德

羅常數(shù)NA，得到m=M/NA。通過物質(zhì)摩爾質(zhì)量M、密度、阿

伏伽德羅常數(shù)NA，計(jì)算出分子直徑：

7.2分子的熱運(yùn)動(dòng)

三維教學(xué)目標(biāo)

1、知識(shí)與技能

（1）知道并記住什么是布朗運(yùn)動(dòng)，知道影響布朗運(yùn)動(dòng)激烈程

度的因素，知道布朗運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的原因；

（2）知道布朗運(yùn)動(dòng)是分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的反映；

（3）知道什么是分子的熱運(yùn)動(dòng)，知道分子熱運(yùn)動(dòng)的激烈程度

與溫度的關(guān)系。

2、過程與方法：分析概括出布朗運(yùn)動(dòng)的原因；培養(yǎng)學(xué)生概括、

分析能力和推理判斷能力。從對(duì)懸浮顆粒無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的原因分析，

使學(xué)生初步接觸到用概率統(tǒng)計(jì)的觀點(diǎn)分析大量偶然事件的必然

結(jié)果。

3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀

教學(xué)重點(diǎn)：通過學(xué)生對(duì)布朗運(yùn)動(dòng)的觀察，引導(dǎo)學(xué)生思考、分析

出布朗運(yùn)動(dòng)不是外界影響產(chǎn)生的，是液體分子撞擊微粒不平衡性

產(chǎn)生的。布朗運(yùn)動(dòng)是永不停息的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，反映了液體分子的

永不停息的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。這一連串結(jié)論的得出是這堂課的教學(xué)重

點(diǎn)。

教學(xué)難點(diǎn)：學(xué)生觀察到的布朗運(yùn)動(dòng)不是分子運(yùn)動(dòng)，但它又間接

反映液體分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)。這是課堂上的難點(diǎn)。這個(gè)難點(diǎn)

要從開始分析顯微鏡下看不到分子運(yùn)動(dòng)這個(gè)問題逐漸分散解疑。

教學(xué)教具：氣體和液體的擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)：分別裝有二氧化氮和空氣

的玻璃儲(chǔ)氣瓶、玻璃片；250mL水杯內(nèi)盛有凈水、紅墨水。

教學(xué)過程：

第二節(jié)分子的熱運(yùn)動(dòng)

（一）引入新課

演示實(shí)驗(yàn)：

（1）把盛有二氧化氮的玻璃瓶與另一個(gè)玻璃瓶豎直方向?qū)?/p>

相接觸，看到二氧化氮?dú)怏w從

（2）在一燒杯的凈水中，滴入一二滴紅墨水后，紅墨水在水

中逐漸擴(kuò)展開來。

提問：上述兩個(gè)實(shí)驗(yàn)屬于什么物理現(xiàn)象?這現(xiàn)象說明什么問題?

總結(jié)：上述實(shí)驗(yàn)是氣體、液體的擴(kuò)散現(xiàn)象，擴(kuò)散現(xiàn)象是一種熱

現(xiàn)象。它說明分子在做永不停息的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。而且擴(kuò)散現(xiàn)象的

快慢直接與溫度有關(guān)，溫度高，擴(kuò)散現(xiàn)象加快。這些內(nèi)容在初中

物理中已經(jīng)學(xué)習(xí)過了。

（二）新課教學(xué)

1、介紹布朗運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象

1827年英國(guó)植物學(xué)家布朗用顯微鏡觀察懸浮在水中的花粉，

發(fā)現(xiàn)花粉顆粒在水中不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，后來把顆粒的這種無

規(guī)則運(yùn)動(dòng)叫做布朗運(yùn)動(dòng)。不只是花粉，其他的物質(zhì)如藤黃、墨汁

中的炭粒，這些小微粒懸浮在水中都有布朗運(yùn)動(dòng)存在。

看教科書上圖，圖上畫的幾個(gè)布朗顆粒運(yùn)動(dòng)的路線，指出這不

是布朗微粒運(yùn)動(dòng)的軌跡，它只是每隔30s觀察到的位置的一些連

線。實(shí)際上在這短短的30s內(nèi)微粒運(yùn)動(dòng)也極不規(guī)則，絕不是直線

運(yùn)動(dòng)。

2、介紹布朗運(yùn)動(dòng)的幾個(gè)特點(diǎn)

（1）連續(xù)觀察布朗運(yùn)動(dòng)，發(fā)現(xiàn)在多天甚至幾個(gè)月時(shí)間內(nèi)，只

要液體不干涸，就看不到這種運(yùn)動(dòng)停下來。這種布朗運(yùn)動(dòng)不分白

天和黑夜，不分夏天和冬天（只要懸浮液不冰凍），永遠(yuǎn)在運(yùn)動(dòng)

著。所以說，這種布朗運(yùn)動(dòng)是永不停息的。（2）換不同種類懸浮

顆粒，如花粉、藤黃、墨汁中的炭粒等都存在布朗運(yùn)動(dòng)，說明布

朗運(yùn)動(dòng)不取決于顆粒本身。更換不同種類液體，都不存在布朗運(yùn)

動(dòng)。

（3）懸浮的顆粒越小，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯。顆粒大了，布朗運(yùn)

動(dòng)不明顯，甚至觀察不到運(yùn)動(dòng)。

（4）布朗運(yùn)動(dòng)隨著溫度的升高而愈加激烈。

3、分析、解釋布朗運(yùn)動(dòng)的原因

（1）布朗運(yùn)動(dòng)不是由外界因素影響產(chǎn)生的，所謂外界因素的

影響，是指存在溫度差、壓強(qiáng)差、液體振動(dòng)等等。

提問：若液體兩端有溫度差，液體是怎樣傳遞熱量的?液體中

的懸浮顆粒將做定向移動(dòng)，還是無規(guī)則運(yùn)動(dòng)?溫度差這樣的外界

因素能產(chǎn)生布朗運(yùn)動(dòng)嗎?

總結(jié)：液體存在著溫度差時(shí)，液體依靠對(duì)流傳遞熱量，這樣懸

浮顆粒將隨液體有定向移動(dòng)。但布朗運(yùn)動(dòng)對(duì)不同顆粒運(yùn)動(dòng)情況不

相同，因此液體的溫度差不可能產(chǎn)生布朗運(yùn)動(dòng)。又如液體的壓強(qiáng)

差或振動(dòng)等都只能使液體具有定向運(yùn)動(dòng)，懸浮在液體中的小顆粒

的定向移動(dòng)不是布朗運(yùn)動(dòng)。因此，推理得出外界因素的影響不是

產(chǎn)生布朗運(yùn)動(dòng)的原因，只能是液體內(nèi)部造成的。

（2）布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮在液體中的微小顆粒受到液體各個(gè)方向

液體分子撞擊作用不平衡造成的。顯微鏡下看到的是固體的微小

懸浮顆粒，液體分子是看不到的，因?yàn)橐后w分子太小。但液體中

許許多多做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的分子不斷地撞擊微小懸浮顆粒，當(dāng)微小

顆粒足夠小時(shí)，它受到來自各個(gè)方向的液體分子的撞擊作用是不

平衡的。如教科書上的插圖所示。

在某一瞬間，微小顆粒在某個(gè)方向受到撞擊作用強(qiáng)，它就沿著

這個(gè)方向運(yùn)動(dòng)。在下一瞬間，微小顆粒在另一方向受到的撞擊作

用強(qiáng)，它又向著另一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)。任一時(shí)刻微小顆粒所受的撞擊

在某一方向上占優(yōu)勢(shì)只能是偶然的，這樣就引起了微粒的無規(guī)則

的布朗運(yùn)動(dòng)。

懸浮在液體中的顆粒越小，在某一瞬間跟它相撞擊的分子數(shù)越

少。布朗運(yùn)動(dòng)微粒大小在10-6m數(shù)量級(jí)，液體分子大小在10-10m

數(shù)量級(jí)，撞擊作用的不平衡性就表現(xiàn)得越明顯，因此，布朗運(yùn)動(dòng)

越明顯。懸浮在液體中的微粒越大，在某一瞬間跟它相撞擊的分

子越多，撞擊作用的不平衡性就表現(xiàn)得越不明顯，以至可以認(rèn)為

撞擊作用互相平衡，因此布朗運(yùn)動(dòng)不明顯，甚至觀察不到。

液體溫度越高，分子做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)越激烈，撞擊微小顆粒的作

用就越激烈，而且撞擊次數(shù)也加大，造成布朗運(yùn)動(dòng)越激烈。

5、布朗運(yùn)動(dòng)的發(fā)現(xiàn)及原因分析的重要意義

（1）布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮在液體中的固體微粒分子的運(yùn)動(dòng)嗎?是液

體分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)嗎?布朗微粒是被誰無規(guī)則撞擊而造成的?布

朗運(yùn)動(dòng)間接地反映了誰的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)?

總結(jié)：

（1）固體顆粒是由大量分子組成的，仍然是宏觀物體；顯微

鏡下看到的只是固體微小顆粒，光學(xué)顯微鏡是看不到分子的；布

朗運(yùn)動(dòng)不是固體顆粒中分子的運(yùn)動(dòng)，也不是液體分子的無規(guī)則運(yùn)

動(dòng)，而是懸浮在液體中的固體顆粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的

原因是液體分子對(duì)它無規(guī)則撞擊的不平衡性。因此，布朗運(yùn)動(dòng)間

接地證實(shí)了液體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。

（2）布朗運(yùn)動(dòng)隨溫度升高而愈加激烈，在擴(kuò)散現(xiàn)象中，也是

溫度越高，擴(kuò)散進(jìn)行的越快，而這兩種現(xiàn)象都是分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)

的反映。這說明分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)與溫度有關(guān)，溫度越高，分子

無規(guī)則運(yùn)動(dòng)越激烈。所以通常把分子的這種無規(guī)則運(yùn)動(dòng)叫做熱運(yùn)

動(dòng)。

課堂小結(jié)：

（1）要知道什么是布朗運(yùn)動(dòng)。它是懸浮在液體中的固體微粒

的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，是在顯微鏡下觀察到的。

（2）知道布朗運(yùn)動(dòng)的三個(gè)主要特點(diǎn)：永不停息地?zé)o規(guī)則運(yùn)動(dòng)；

顆粒越小，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯；溫度越高，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯。

（3）產(chǎn)生布朗運(yùn)動(dòng)的原因：它是由于液體分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)對(duì)

固體微小顆粒各個(gè)方向撞擊的不均勻性造成的。

（4）布朗運(yùn)動(dòng)間接地反映了液體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，布朗運(yùn)

動(dòng)、擴(kuò)散現(xiàn)象都有力地說明物體內(nèi)大量的分子都在永不停息地做

無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。

課堂練習(xí)：

（1）關(guān)于布朗運(yùn)動(dòng)的下列說法中，正確的是（C、D）

A.布朗運(yùn)動(dòng)就是液體分子的熱運(yùn)動(dòng)B.布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮在液體

中的固體顆粒內(nèi)的分子的無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)

C.溫度越高，布朗運(yùn)動(dòng)越激烈D.懸浮顆粒越小，布朗運(yùn)動(dòng)越激

烈

7.3分子間的相互作用力

教學(xué)目標(biāo)

（1）知道分子同時(shí)存在著相互作用的引力和斥力，表現(xiàn)出的

分子力是引力和斥力的合力；

（2）知道分子力隨分子間距離變化而變化的定性規(guī)律，知道

分子間距離是R0時(shí)分子力為零，知道R0的數(shù)量級(jí)；

（3）了解在固體、液體、氣體三種不同物質(zhì)狀態(tài)下，分子運(yùn)

動(dòng)的特點(diǎn)；

（4）通過一些基本物理事實(shí)和實(shí)驗(yàn)推理得出分子之間有引力，

同時(shí)有斥力。這種以事實(shí)和實(shí)驗(yàn)為依據(jù)求出新的結(jié)論的思維過程，

就是邏輯推理。通過學(xué)習(xí)這部分知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的推理能力。

教學(xué)重點(diǎn)：

（1）一是通過分子之間存在間隙和分子之間有引力和斥力的

一些演示實(shí)驗(yàn)和事實(shí)，推理論證出分子之間存在著引力和斥力。

（2）二是分子間的引力和斥力都隨分子間距離的變化而變化，

而分子力是引力和斥力的合力，能正確理解分子間作用力與距離

關(guān)系的曲線的物理意義。

教學(xué)難點(diǎn)：是形象化理解分子間作用力跟分子間距離關(guān)系的曲

線的物理意義。

教學(xué)教具：

（1）演示分子間有間隙的實(shí)驗(yàn)：約lm長(zhǎng)的，外徑約lcm的玻

璃管，各約20～30ml的酒精和有紅色顏料的水、橡皮塞。長(zhǎng)15cm

的U形玻璃管、架臺(tái)、橡皮塞、紅墨水。

（2）演示分子間存在引力的實(shí)驗(yàn)：兩個(gè)圓柱形鉛塊（端面刮

光、平滑）、支架、鉤碼若干。用細(xì)線捆住的平板玻璃、直徑20cm

的盛水玻璃槽、彈簧秤。

（3）圖片：分子力隨分子間距離變化的曲線和兩個(gè)分子距離

在r=R0，rR0，r

教學(xué)過程：

第三節(jié)分子間的相互作用力

（一）引入新課

分子動(dòng)理論是在堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上建立起來的。我們通過單分

子油膜實(shí)驗(yàn)、離子顯微鏡觀察鎢原子的分布等實(shí)驗(yàn)，知道物質(zhì)是

由很小的分子組成的，分子大小在10-10m數(shù)量級(jí)。我們又通過

擴(kuò)散現(xiàn)象和布朗運(yùn)動(dòng)等實(shí)驗(yàn)知道了分子是永不停息地做無規(guī)則

運(yùn)動(dòng)的。分子動(dòng)理論還告訴我們分子之間有相互作用力，這結(jié)論

的實(shí)驗(yàn)依據(jù)是什么?分子間相互作用力有什么特點(diǎn)?這是今天要

學(xué)習(xí)的問題。

（二）新課教學(xué)

1、已知的實(shí)驗(yàn)事實(shí)分析、推理得出分子之間存在著引力，

（1）演示實(shí)驗(yàn)：

①長(zhǎng)玻璃管內(nèi)，分別注入水和酒精，混合后總體積減小。

②U形管兩臂內(nèi)盛有一定量的水（不注滿水），將右管端橡皮

塞堵住，左管繼續(xù)注入水，右管水面上的空氣被壓縮。

提問：這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)說明了什么問題?

歸納：上述實(shí)驗(yàn)可以說明氣體、液體的內(nèi)部分子之間是有空隙

的。鋼鐵這樣堅(jiān)固的固體的分子之間也有空隙，有人用兩萬標(biāo)準(zhǔn)

大氣壓的壓強(qiáng)壓縮鋼筒內(nèi)的油，發(fā)現(xiàn)油可以透過筒壁溢出。

布朗運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散現(xiàn)象不但說明分子不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，同時(shí)

也說明分子間有空隙，否則分子便不能運(yùn)動(dòng)了。前面第一節(jié)討論

分子的大小時(shí)，認(rèn)為固體和液體分子是一個(gè)挨一個(gè)排列的，那只

是估算分子直徑的數(shù)量級(jí)而做的設(shè)想，實(shí)際上分子大小比估算值

要小，中間存在著空隙，但數(shù)量級(jí)還是正確的。

（2）一方面分子間有空隙，另一方面，固體、液體內(nèi)大量分

子卻能聚集在一起形成固定的形狀或固定的體積，這兩方面的事

實(shí)，使我們推理出分子之間一定存在著相互吸引力。

（3）演示實(shí)驗(yàn)：兩個(gè)圓柱體形鉛塊，當(dāng)把端面刮平后，讓它

們端面緊壓在一起，合起來后，它們不分開，而且懸掛起來后，

還有平時(shí)人們用力拉伸物體時(shí)，為什么不易拉斷物體。

（4）以上所有實(shí)驗(yàn)事實(shí)都說明分子之間存在著相互吸引力。

2、根據(jù)已知的實(shí)驗(yàn)事實(shí)，推理得出分子之間還存在著斥力。

提問：由哪些實(shí)驗(yàn)事實(shí)，判斷得出分子之間有斥力?

總結(jié)：固體和液體很難被壓縮，即使氣體壓縮到了一定程度后

再壓縮也是很困難的；用力壓縮固體（或液體、氣體）時(shí)，物體

內(nèi)會(huì)產(chǎn)生反抗壓縮的彈力。這些事實(shí)都是分子之間存在斥力的表

現(xiàn)。

運(yùn)用反證法推理，如果分子之間只存在著引力，分子之間又存

在著空隙，那么物體內(nèi)部分子都吸引到一起，造成所有物體都是

很緊密的物質(zhì)。但事實(shí)不是這樣的，說明必然還有斥力存在著。

3、分子間引力和斥力的大小跟分子間距離的關(guān)系。

（1）經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)分子之間的引力和斥力都隨分子間距離增

大而減小。但是分子間斥力隨分子間距離加大而減小得更快些，

如圖1中兩條虛線所示。

（2）由于分子間同時(shí)存在引力和斥力，兩種力的合力又叫做

分子力。

在圖1圖象中實(shí)線曲線表示引力和斥力的合力（即分子力）隨

距離變化的情況。當(dāng)兩個(gè)分子間距在圖象橫坐標(biāo)r0距離時(shí)，分

子間的引力與斥力平衡，分子間作用力為零，r0的數(shù)量級(jí)為

10-10m，相當(dāng)于r0位置叫做平衡位置。分子間距離當(dāng)rr0時(shí)，

分子間引力和斥力都隨距離減小而增大，但斥力增加得更快，因

此分子間作用力表現(xiàn)為斥力。展示幻燈片圖2。當(dāng)r時(shí)，引力和

斥力都隨距離的增大而減小，但是斥力減小的更快，因而分子間

的作用力表現(xiàn)為引力，但它也隨距離增大而迅速減小，當(dāng)分子距

離的數(shù)量級(jí)大于10-9m時(shí)，分子間的作用力變得十分微弱，可以

忽略不計(jì)了。在圖2中表示分子間距離r不同的三種情況下，分

子間引力斥力大小的情況。

4、固體、液體和氣體的分子運(yùn)動(dòng)情況。

（1）分子動(dòng)理論告訴我們物體中的分子永不停息地做無規(guī)則

運(yùn)動(dòng)，它們之間又存在著相互作用力。分子力的作用要使分子聚

集起來，而分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)又要使它們分散開來。由于這兩種

相反因素的作用結(jié)果，有固體、液體和氣體三種不同的物質(zhì)狀態(tài)。

提問：固體與液體、氣體比較有什么特征?

總結(jié)：固體為什么有一定的形狀和體積呢?因?yàn)樵诠腆w中，分

子間距離較近，數(shù)量級(jí)在10-10m，分子之間作用很大，絕大部

分分子只能在各自平衡位置附近做無規(guī)則的振動(dòng)。

（2）液體分子運(yùn)動(dòng)情況。

固體受熱溫度升高，最終熔化為液體，對(duì)大多數(shù)物質(zhì)來說，其

體積增加10%，也就是說分子之間距離大約增加3%。因此，液

體分子之間作用力很接近固體情況，分子間有較強(qiáng)的作用力，分

子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)主要表現(xiàn)為在平衡位置附近振動(dòng)。但由于分子間距

離有所增加，使分子也存在移動(dòng)性，所以液體在宏觀上有一定的

體積，而又有流動(dòng)性，沒有固定的形狀。

（3）液體汽化時(shí)體積擴(kuò)大為原來的1000倍，說明分子間距離

約增加為原來，即10倍。因此氣體分子間距離數(shù)量級(jí)在10-9m，

分子間除碰撞時(shí)有相互作用力外，彼此之間一般幾乎沒有分子作

用力，分子在兩次碰撞之間是自由移動(dòng)的。所以氣體在宏觀上表

現(xiàn)出沒有一定的體積形狀，可以充滿任何一種容器。

課堂小結(jié)：

（1）前面三課時(shí)內(nèi)學(xué)習(xí)的內(nèi)容是對(duì)初中物理已學(xué)過的分子動(dòng)

理論的加深和擴(kuò)展。總結(jié)起來，分子動(dòng)理論內(nèi)容是：物體是由大

量分子組成的，分子做永不停息的無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)，分子之間存在

著引力和斥力。分子動(dòng)理論是建立在大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)基礎(chǔ)上的，這

理論是解釋、分析熱現(xiàn)象的基本理論。

（2）通過實(shí)驗(yàn)知道分子之間存在著引力和斥力，而且知道分

子間的引力和斥力都隨分子間距離增大而減少，尤其斥力隨距離

增大減小得更快。由于分子間的斥力和引力同時(shí)存在，每個(gè)分子

受到引力和斥力的合力大小及方向隨分子間距離大小而改變。其

中分子間距離在10-10m的數(shù)量級(jí)有一個(gè)平衡位置（r0），此位置

下，斥力與引力的合力為零。當(dāng)分子間距離大于r0引力顯著，

當(dāng)分子間距離小于r0斥力顯著。分子間距離接近10-9m時(shí)，分

子間作用力將微小到可忽略的程度。

（3）固體、液體、氣體三種狀態(tài)的分子之間距離不同，分子

之間作用力的變化也由大到小至幾乎不計(jì)。造成固、液、氣三種

物質(zhì)狀態(tài)的特性不同。

課堂練習(xí)：

（1）用分子動(dòng)理論的知識(shí)解釋下列現(xiàn)象：

（1）灑在屋里的一點(diǎn)香水，很快就會(huì)在屋里的其他地方被聞

到。

（2）水和酒精混合后，總體積減小。

（3）高壓下的油會(huì)透過鋼壁滲出。

（4）溫度升高，布朗運(yùn)動(dòng)及擴(kuò)散現(xiàn)象加劇。

（5）固體不容易被壓縮和拉伸。

（2）把一塊洗凈的玻璃板吊在橡皮筋的下端，使玻璃板水平

地接觸水面（如圖3）。如果你想使玻璃板離開水面，用手向上

拉橡皮筋，拉動(dòng)玻璃板的力是否大于玻璃板受的重力?動(dòng)手試一

試，并解釋為什么?（拉力會(huì)大于玻璃板的重力。玻璃板離開水

面時(shí)水會(huì)發(fā)生分裂，由于水分子之間有引力存在，外力要克服這

些分子引力造成外界拉力大于玻璃板的重力。玻璃板離開水面后，

可以看到玻璃板下表面上仍有水，說明玻璃板離開水時(shí)，水層發(fā)

生斷裂）

7.4物體的內(nèi)能

三維教學(xué)目標(biāo)

1、知識(shí)與技能

（1）知道分子的動(dòng)能，分子的平均動(dòng)能，知道物體的溫度是

分子平均動(dòng)能大小的標(biāo)志；

（2）知道分子的勢(shì)能跟物體的體積有關(guān)，知道分子勢(shì)能隨分

子間距離變化而變化的定性規(guī)律；

（3）知道什么是物體的內(nèi)能，物體的內(nèi)能與哪個(gè)宏觀量有關(guān)，

能區(qū)別物體的內(nèi)能和機(jī)械能。

2、過程與方法：這節(jié)課中要讓學(xué)生建立：分子動(dòng)能、分子平

均動(dòng)能、分子勢(shì)能、物體內(nèi)能、熱量等五個(gè)以上物理概念，又要

讓學(xué)生初步知道三個(gè)物理規(guī)律：溫度與分子平均動(dòng)能關(guān)系，分子

勢(shì)能與分子間距離關(guān)系，做功與熱傳遞在改變物體內(nèi)能上的關(guān)系。

因此，教學(xué)中著重培養(yǎng)學(xué)生對(duì)物理概念和規(guī)律的理解能力。

3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀：在分子平均動(dòng)能與溫度關(guān)系的講授

中，滲透統(tǒng)計(jì)的方法。在分子間勢(shì)能與分子間距離的關(guān)系上和做

功與熱傳遞關(guān)系上都要滲透歸納推理方法。

教學(xué)重點(diǎn)：教學(xué)重點(diǎn)是使學(xué)生掌握三個(gè)概念（分子平均動(dòng)能、

分子勢(shì)能、物體內(nèi)能），掌握三個(gè)物理規(guī)律（溫度與分子平均動(dòng)

能關(guān)系、分子勢(shì)能與分子之間距離關(guān)系、熱傳遞與功的關(guān)系）。

教學(xué)難點(diǎn)：區(qū)分溫度、內(nèi)能、熱量三個(gè)物理量是教學(xué)上的一個(gè)

難點(diǎn)；分子勢(shì)能隨分子間距離變化的勢(shì)能曲線是教學(xué)上的另一難

點(diǎn)。

教學(xué)教具：圖片，展示分子間勢(shì)能隨分子間距離變化而變化的

曲線。

教學(xué)過程：

第四節(jié)物體的內(nèi)能

（一）引入新課

我們知道做機(jī)械運(yùn)動(dòng)的物體具有機(jī)械能，那么熱現(xiàn)象發(fā)生過程

中，也有相應(yīng)的能量變化。另一方面，我們又知道熱現(xiàn)象是大量

分子做無規(guī)律熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的。那么熱運(yùn)動(dòng)的能量與大量的無規(guī)律

運(yùn)動(dòng)有什么關(guān)系呢?這是今天學(xué)習(xí)的問題。

（二）新課教學(xué)

1、分子的動(dòng)能、溫度

物體內(nèi)大量分子不停息地做無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)，對(duì)于每個(gè)分子來說

都有無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能。由于物體內(nèi)各個(gè)分子的速率大小不同，

因此，各個(gè)分子的動(dòng)能大小不同。由于熱現(xiàn)象是大量分子無規(guī)則

運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，所以研究個(gè)別分子運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能是沒有意義的。而研

究大量分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能，需要將所有分子熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能的平均值

求出來，這個(gè)平均值叫做分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能。

學(xué)習(xí)布朗運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散現(xiàn)象時(shí)，我們知道布朗運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散現(xiàn)象都

與溫度有關(guān)系，溫度越高，布朗運(yùn)動(dòng)越激烈，擴(kuò)散也加快。依照

分子動(dòng)理論，這說明溫度升高后分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)加劇。用上述分

子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能來說明，就是溫度升高，分子熱運(yùn)動(dòng)的平均

動(dòng)能增大。如果溫度降低，說明分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能減小。因

此從分子動(dòng)理論觀點(diǎn)來看，溫度是物體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的

標(biāo)志。標(biāo)志的含義是指物體溫度升高或降低，表示了物體內(nèi)部大

量分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能增大或減小。溫度不變，就表示了分子

熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能不變。其他宏觀物理量如時(shí)間、質(zhì)量、物質(zhì)種

類都不是分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志。但是，溫度不是直接等于

分子的平均動(dòng)能。

另一方面，溫度只與物體內(nèi)大量分子熱運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)意義上的平

均動(dòng)能相對(duì)應(yīng)，對(duì)于個(gè)別分子或幾十個(gè)、幾百個(gè)分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)

能大小與溫度是沒有關(guān)系的。

我們知道，溫度這個(gè)物理量在宏觀上的意義是表示物體冷熱程

度，而它又是大量分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能大小的標(biāo)志，這是溫度的

微觀含義。

2、分子勢(shì)能

分子間存在著相互作用力，因此分子間具有由它們的相對(duì)位置

決定的勢(shì)能，這就是分子勢(shì)能。如果分子間距離約為10-10m數(shù)

量級(jí)時(shí)，分子的作用力的合力為零，此距離為r0。

當(dāng)分子距離小于r0時(shí)，分子間的作用力表現(xiàn)為斥力，要減小

分子間的距離必須克服斥力做功，因此，分子勢(shì)能隨分子間距離

的減小而增大。這種情形與彈簧被壓縮時(shí)彈性勢(shì)能增大是相似的。

如圖1中彈簧壓縮，彈性勢(shì)能Ep增大。

如果分子間距離大于r0時(shí)，分子間的相互作用表現(xiàn)為引力，

要增大分子間的距離必須克服引力做功，因此，分子勢(shì)能隨分子

間的距離增大而增大。這種情況與彈簧被拉伸時(shí)彈性勢(shì)能增大是

相似的。如圖1中彈簧拉伸，Ep增大。

從以上兩種情況綜合分析，分子間距離以r0為數(shù)值基準(zhǔn)，r不

論減小或增大，分子勢(shì)能都增大。所以說，分子在平衡位置處是

分子勢(shì)能最低點(diǎn)。如果分子間距離是無限遠(yuǎn)時(shí)，取分子勢(shì)能為零

值，分子間距離從無限遠(yuǎn)逐漸減少至r0以前過程，分子間的作

用力表現(xiàn)為引力，而且距離減少，分子引力做正功，分子勢(shì)能不

斷減小，其數(shù)值將比零還小為負(fù)值。當(dāng)分子間距離到達(dá)r0以后

再減小，分子作用力表現(xiàn)為斥力，在分子間距離減小過程中，克

服斥力做功，使分子勢(shì)能增大。其數(shù)值將從負(fù)值逐漸變大至零，

甚至為正值。分子勢(shì)能隨分子間距離r的變化情況可以在圖的圖

象中表現(xiàn)出來。從圖中看到分子間距離在r0處，分子勢(shì)能最小。

既然分子勢(shì)能的大小與分子間距離有關(guān)，那么在宏觀上什么物

理量能反映分子勢(shì)能的大小變化情況呢?如果對(duì)于確定的物體，

它的體積變化，直接反映了分子間的距離，也就反映了分子間的

勢(shì)能變化。所以分子勢(shì)能的大小變化可通過宏觀量體積來反映。

3、物體的內(nèi)能

（1）物體中所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和，叫做

物體的內(nèi)能。一切物體都是由不停地做無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)并且相互作

用著的分子組成，因此任何物體都是有內(nèi)能的。

提問：宏觀量中哪些物理量是分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能和分子勢(shì)

能的標(biāo)志?（一個(gè)確定的物體，分子總數(shù)是固定的，那么這物體

的內(nèi)能大小是由宏觀量溫度和體積決定的。如果不是確定的物體，

那么物體的內(nèi)能大小是由質(zhì)量、溫度、體積和物態(tài)來決定。）

課堂討論題：下列各個(gè)實(shí)例中，比較物體的內(nèi)能大小，并說明

理由。

①一塊鐵由15℃升高到55℃，比較內(nèi)能。

②質(zhì)量是1kg50℃的鐵塊與質(zhì)量是0.1kg50℃的鐵塊，比較內(nèi)能。

③質(zhì)量是1kg100℃的水與質(zhì)量是1kg100℃的水蒸氣，比較內(nèi)能。

（2）物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)著機(jī)械能，熱運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)著內(nèi)能。任何

物體都具有內(nèi)能，同時(shí)還可以具有機(jī)械能。例如在空中飛行的炮

彈，除了具有內(nèi)能，還具有機(jī)械能動(dòng)能和重力勢(shì)能。

提問：一輛汽車的車廂內(nèi)有一氣瓶氧氣，當(dāng)汽車以60km/h行

駛起來后，氣瓶?jī)?nèi)氧氣的內(nèi)能是否增加?（內(nèi)能是所有分子熱運(yùn)

動(dòng)動(dòng)能和分子勢(shì)能之總和，而不是分子定向移動(dòng)的動(dòng)能。另一方

面，物體機(jī)械能增加，內(nèi)能不一定增加）

課上練習(xí)：

判斷

（2）同樣質(zhì)量的水在100℃時(shí)的內(nèi)能比60℃時(shí)的內(nèi)能大。

（3）內(nèi)能大的物體，溫度一定高。

（4）內(nèi)能相同的物體，溫度一定相同。

答案：（1）、（2）是對(duì)的。

在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，100℃的水吸收熱量變成同溫度的水蒸氣的過

程，

（2）分子的平均動(dòng)能增加，因而物體的內(nèi)能增加。

答案：以上結(jié)論都不對(duì)。

課堂小結(jié)：

（1）這節(jié)課上新建立了三個(gè)物理概念：分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)

能、分子勢(shì)能、內(nèi)能。要知道這三個(gè)概念的確切含義，更為重要

的是能夠區(qū)分溫度、內(nèi)能、熱量，知道內(nèi)能與機(jī)械能的區(qū)別和聯(lián)

系。

（2）要掌握三個(gè)物理規(guī)律：分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能與溫度的

關(guān)系、分子間的相互作用力與分子間距離的關(guān)系、做功與熱傳遞

在使物體內(nèi)能改變上的關(guān)系。

第八章氣體

8.1氣體的等溫變化玻意耳定律

三維教學(xué)目標(biāo)

1、知識(shí)與技能

（1）知道什么是等溫變化；

（2）知道玻意耳定律是實(shí)驗(yàn)定律，掌握玻意耳定律的內(nèi)容和

公式，知道定律的適用條件；

（3）理解氣體等溫變化的p--V圖象的物理意義；

（4）知道用分子動(dòng)理論對(duì)玻意耳定律的定性解釋；

（5）會(huì)用玻意耳定律計(jì)算有關(guān)的問題。

2、過程與方法：通過實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的觀察、分析能力和從實(shí)

驗(yàn)得出物理規(guī)律的能力。

3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀：當(dāng)需要研究?jī)蓚€(gè)以上物理量間的關(guān)

系時(shí)，先保持某個(gè)或某幾個(gè)物理量不變，從最簡(jiǎn)單的情況開始研

究，得出某些規(guī)律，然后再進(jìn)一步研究所涉及的各個(gè)物理量間的

關(guān)系。

教學(xué)重點(diǎn)：通過實(shí)驗(yàn)使學(xué)生知道并掌握一定質(zhì)量的氣體在等溫

變化時(shí)壓強(qiáng)與體積的關(guān)系，理解p-V圖象的物理意義，知道玻

意耳定律的適用條件。

教學(xué)難點(diǎn)：學(xué)生往往由于狀態(tài)和過程分不清，造成抓不住頭緒，

不同過程間混淆不清的毛病，這是難點(diǎn)。在目前這個(gè)階段，有相

當(dāng)多學(xué)生尚不能正確確定密閉氣體的壓強(qiáng)。

教學(xué)教具：定性演示一定質(zhì)量的氣體在溫度保持不變時(shí)壓強(qiáng)與

體積的關(guān)系，橡皮膜（或氣球皮）、直徑為5cm左右兩端開口的

透明塑料筒（長(zhǎng)約25cm左右）、與筒徑匹配的自制活塞、20cm6cm

薄木板一塊。較精確地演示一定質(zhì)量的氣體在溫度保持不變時(shí)壓

強(qiáng)與體積的關(guān)系實(shí)驗(yàn)儀器。

教學(xué)過程：

第一節(jié)氣體的等溫變化玻意耳定律

（一）引入新課

對(duì)照牛頓第二定律的研究過程先m一定，aF；再F一定，a1/m，

現(xiàn)在我們利用這種控制條件的研究方法，研究氣體狀態(tài)參量之間

的關(guān)系。

（二）新課教學(xué)

1、一定質(zhì)量的氣體保持溫度不變，壓強(qiáng)與體積的關(guān)系

思考：怎樣保證氣體的質(zhì)量是一定的?怎樣保證氣體的溫度是

一定的?（密封好；緩慢移活塞，筒不與手接觸）

2、較精確的研究一定質(zhì)量的氣體溫度保持不變，壓強(qiáng)與體積

的關(guān)系

（1）介紹實(shí)驗(yàn)裝置，觀察實(shí)驗(yàn)裝置，并回答：

①研究哪部分氣體?

②A管中氣體體積怎樣表示?（lS）

③閥門a打開時(shí)，A管中氣體壓強(qiáng)多大?閥門a閉合時(shí)A管中

氣體壓強(qiáng)多大?（p0）

④欲使A管中氣體體積減小，壓強(qiáng)增大，B管應(yīng)怎樣操作?寫

出A管中氣體壓強(qiáng)的表達(dá)式（p=p0+h）。

⑤欲使A管中氣體體積增大，壓強(qiáng)減小，B管應(yīng)怎樣操作?寫

出A管中氣體壓強(qiáng)的表達(dá)式（p=p0-h）。

⑥實(shí)驗(yàn)過程中的恒溫是什么溫度?為保證A管中氣體的溫度恒

定，在操作B管時(shí)應(yīng)注意什么?（緩慢）

（2）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集

壓強(qiáng)單位：mmHg；體積表示：倍率法環(huán)境溫度：室溫大氣

壓強(qiáng)：p0=mmHg

①A管中氣體體積減小時(shí)（基準(zhǔn)體積為V）

順序12345

體積V

壓強(qiáng)

②A管中氣體體積增大時(shí)（基準(zhǔn)體積為V）

順序12345

體積V2V3V

壓強(qiáng)

（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：

一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的條件下，體積縮小到原來的幾

分之一，它的壓強(qiáng)就增大到原來的幾倍；

一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的條件下，體積增大到原來的幾

倍，它的壓強(qiáng)就減小為原來的幾分之一。

改用其他氣體做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果相同。

3、玻意耳定律

（1）定律內(nèi)容表述之一

一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的情況下，它的壓強(qiáng)跟體積成反

比。數(shù)學(xué)表達(dá)式，設(shè)初態(tài)體積為V1，壓強(qiáng)為p1；末態(tài)體積為V2，

壓強(qiáng)為p2。有：

p1V1=p2V2

（2）定律內(nèi)容表述之二

一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的情況下，它的壓強(qiáng)跟體積的乘

積是不變的。數(shù)學(xué)表達(dá)式，pV=恒量

（3）用圖象表述玻意耳定律

縱軸代表氣體的壓強(qiáng)；橫軸代表氣體的體積；選取恰當(dāng)?shù)姆侄?/p>

和單位。

討論：一下圖線該是什么形狀，并嘗試把它畫出來。（等溫線）

4、關(guān)于玻意耳定律的討論

問題：圖象平面上的一個(gè)點(diǎn)代表什么?曲線AB代表什么?線段

AB代表什么?pV=恒量一式中的恒量是普適恒量嗎?（作出一定質(zhì)

量的氣體，在不同溫度下的幾條等溫線，比較后由學(xué)生得出結(jié)論：

恒量隨溫度升高而增大）

你能推導(dǎo)出用密度形式表達(dá)的玻意耳定律嗎?你能用分子動(dòng)理

論對(duì)玻意耳定律作出解釋嗎?

例1：某個(gè)容器的容積是10L，所裝氣體的壓強(qiáng)是20105Pa。

如果溫度保持不變，把容器的開關(guān)打開以后，容器里剩下的氣體

是原來的百分之幾?設(shè)大氣壓是1.0105Pa。

解：設(shè)容器原裝氣體為研究對(duì)象。

初態(tài)p1=20105PaV1=10LT1=T

末態(tài)p2=1.0105PaV2=?LT2=T

由玻意耳定律p1V1=p2V2得：

即剩下的氣體為原來的5%。

8.2氣體的等容變化和等壓變化

三維教學(xué)目標(biāo)

1、知識(shí)與技能

（1）知道什么是氣體的等容變化過程；

（2）掌握查理定律的內(nèi)容、數(shù)學(xué)表達(dá)式；理解p-t圖象的物理

意義；

（3）知道查理定律的適用條件；

（4）會(huì)用分子動(dòng)理論解釋查理定律。

2、過程與方法：通過演示實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、分析

能力和實(shí)驗(yàn)研究能力。

3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀：培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)方法解決物理問

題的能力由圖象總結(jié)出查理定律。

教學(xué)重難點(diǎn)

（1）查理定律的內(nèi)容、數(shù)學(xué)表達(dá)式、圖象及適用條件是重點(diǎn)；

（2）氣體壓強(qiáng)和攝氏溫度不成正比，壓強(qiáng)增量和攝氏溫度成

正比；氣體原來的壓強(qiáng)、氣體在零攝氏度的壓強(qiáng)，這些內(nèi)容易混

淆。

教學(xué)教具：帶有橡皮塞的滴液瓶、加熱裝置。查理定律演示器、

水銀氣壓計(jì)、攪棒、食鹽和適量碎冰、溫度計(jì)、保溫套、容器。

教學(xué)過程：

第二節(jié)氣體的等容變化和等壓變化

（一）引入新課

演示實(shí)驗(yàn)：

滴液瓶中裝有干燥的空氣，用涂有少量潤(rùn)滑油的橡皮塞蓋住瓶

口，把瓶子放入熱水中，會(huì)看到塞子飛出；把瓶子放在冰水混合

物中，拔掉塞子時(shí)會(huì)比平時(shí)費(fèi)力。

這個(gè)實(shí)驗(yàn)告訴我們：一定質(zhì)量的氣體，保持體積不變，當(dāng)溫度

升高時(shí)，氣體的壓強(qiáng)增大；當(dāng)溫度降低時(shí)，氣體的壓強(qiáng)減小。

請(qǐng)學(xué)生舉一些生活中的實(shí)例。

（二）新課教學(xué)

1、氣體的等容變化

氣體在體積不變的情況下所發(fā)生的狀態(tài)變化叫做等體積變化，

也叫做等容變化。

2、一定質(zhì)量的氣體在等容變化過程中，壓強(qiáng)隨溫度變化的實(shí)

驗(yàn)研究

（1）實(shí)驗(yàn)裝置查理定律演示器

請(qǐng)學(xué)生觀察實(shí)物。請(qǐng)學(xué)生結(jié)合實(shí)物演示，弄明白如下問題：

①研究對(duì)象在哪兒?

②當(dāng)A管向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，B管中的水銀面怎樣變化?

③當(dāng)A管向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，B管中的水銀面怎樣變化?

④怎樣保證瓶中氣體的體積不變?

⑤瓶中氣體的壓強(qiáng)怎樣表示?（當(dāng)B管中水銀面比A管中水銀

面低時(shí)；當(dāng)B管中水銀面比A管中水銀面高時(shí)）

（2）用氣壓計(jì)測(cè)量大氣壓強(qiáng)

p0=mmHg（注意水銀氣壓計(jì)的讀數(shù)方法。）請(qǐng)兩位學(xué)生讀出當(dāng)

時(shí)的大氣壓強(qiáng)值。

（3）實(shí)驗(yàn)條件：一定質(zhì)量的氣體、一定的氣體體積。請(qǐng)學(xué)生

討論：怎樣保證實(shí)驗(yàn)條件?（燒瓶用膠塞塞好，與水銀壓強(qiáng)計(jì)B

管連接處密封好。使水銀壓強(qiáng)計(jì)的A管水銀面與B管水銀面一樣

高，并將B管水銀面的位置記下來）

（4）實(shí)驗(yàn)過程

第一、將燒瓶置于食鹽加碎冰溶化的混合物中，燒瓶要完全沒

入。（請(qǐng)學(xué)生估測(cè)發(fā)生的現(xiàn)象）

現(xiàn)象：燒瓶中氣體體積減小，B管中水銀面上升，A管中水銀

面下降。氣體壓強(qiáng)減小。

措施：請(qǐng)學(xué)生討論此時(shí)怎樣移動(dòng)A管才能使B管中水銀面恢復(fù)

到初始的標(biāo)記位置。記下此時(shí)A、B管中水銀面的高度差。

第二、將燒瓶完全置于冰水混合物中。（請(qǐng)學(xué)生估測(cè)發(fā)生的現(xiàn)

象）

現(xiàn)象：燒瓶中氣體體積仍小于室溫時(shí)的標(biāo)記體積，B管中水銀

面仍高于A管中水銀面，但A、B兩管中水銀面高度差減少。

措施：仍請(qǐng)學(xué)生回答此時(shí)怎樣移動(dòng)A管才能使B管中水銀面恢

復(fù)到初始的標(biāo)記位置。記下此時(shí)A、B管中水銀面的高度差。

第四、將燒瓶完全置于30℃的溫水中。（請(qǐng)學(xué)生估測(cè)發(fā)生的現(xiàn)

象）

現(xiàn)象：B管中水銀面低于標(biāo)記位置，A管中水銀面高于標(biāo)記位

置。

措施：請(qǐng)學(xué)生討論應(yīng)怎樣移動(dòng)A管，才能使B管中的水銀面恢

復(fù)到初始標(biāo)記位置。記下此時(shí)A、B管中水銀面的高度差。

第五、將燒瓶再分別完全置于45℃的溫水中，60℃、75℃的熱水

中，重復(fù)上述過程。

（5）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格

實(shí)驗(yàn)次數(shù)123456

氣體溫度（℃）-20030456075

氣體壓強(qiáng)mmHg

p0=mmHg室溫℃

請(qǐng)學(xué)生計(jì)算：

（1）以0℃氣體壓強(qiáng)為參照，氣體溫度每升高1℃，增加的壓強(qiáng)

值是0℃時(shí)氣體壓強(qiáng)值的多少分之一。

（2）以0℃氣體壓強(qiáng)為參照，氣體溫度每降低1℃，減少的壓強(qiáng)

值是0℃時(shí)氣體壓強(qiáng)值的多少分之一。

（6）圖象（以實(shí)際實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，此處僅為示意圖）

由此圖象，可寫出如下方程：p=p0+kt其中k為斜率，精

確的實(shí)驗(yàn)指出t外推=-273℃。

3、實(shí)驗(yàn)結(jié)論查理定律

1787年法國(guó)科學(xué)家查理通過實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)所有氣體都遵從

查理定律。

（1）適用條件：①溫度不太低；②壓強(qiáng)不太大。微觀解釋：

請(qǐng)學(xué)生自學(xué)課本。

4、查理定律的應(yīng)用

例1：一定質(zhì)量的氣體，保持體積不變，溫度從1℃升高到5℃，

壓強(qiáng)的增量為2.0103Pa，則（C）

A.它從5℃升高到10℃，壓強(qiáng)增量為2.0103Pa

B.它從15℃升高到20℃，壓強(qiáng)增量為2.0103Pa

C.它在0℃時(shí)，壓強(qiáng)約為1.4105Pa

8.3氣體理想氣體的狀態(tài)方程

三維教學(xué)目標(biāo)

1、知識(shí)與技能

（1）初步理解理想氣體的概念；

（2）掌握運(yùn)用玻意耳定律和查理定律推導(dǎo)理想氣體狀態(tài)方程

的過程，熟記理想氣體狀態(tài)方程的數(shù)學(xué)表達(dá)式，并能正確運(yùn)用理

想氣體狀態(tài)方程解答有關(guān)簡(jiǎn)單問題；

（3）熟記蓋呂薩克定律及數(shù)學(xué)表達(dá)式，并能正確用它來解答

氣體等壓變化的有關(guān)問題。

2、過程與方法：通過推導(dǎo)理想氣體狀態(tài)方程及由理想氣體狀

態(tài)方程推導(dǎo)蓋呂薩克定律的過程，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)密的邏輯思維能力。

3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀：通過用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證蓋呂薩克定律的教

學(xué)過程，使學(xué)生學(xué)會(huì)用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證成正比關(guān)系的物理定律的一種

方法，并對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐是檢驗(yàn)真理唯一的標(biāo)準(zhǔn)的教育。

教學(xué)重點(diǎn)：理想氣體的狀態(tài)方程是本節(jié)課的重點(diǎn)，因?yàn)樗粌H

是本節(jié)課的核心內(nèi)容，還是中學(xué)階段解答氣體問題所遵循的最重

要的規(guī)律之一；

教學(xué)難點(diǎn)：對(duì)理想氣體這一概念的理解是本節(jié)課的一個(gè)難點(diǎn)，

因?yàn)檫@一概念對(duì)中學(xué)生來講十分抽象，而且在本節(jié)只能從宏觀現(xiàn)

象對(duì)理想氣體給出初步概念定義，只有到后兩節(jié)從微觀的氣體分

子動(dòng)理論方面才能對(duì)理想氣體給予進(jìn)一步的論述。另外在推導(dǎo)氣

體狀態(tài)方程的過程中用狀態(tài)參量來表示氣體狀態(tài)的變化也很抽

象，學(xué)生理解上也有一定難度。

教學(xué)教具：氣體定律實(shí)驗(yàn)器、燒杯、溫度計(jì)等。

教學(xué)過程：

第三節(jié)氣體理想氣體的狀態(tài)方程

（一）引入新課

前面我們學(xué)習(xí)的玻意耳定律是一定質(zhì)量的氣體在溫度不變時(shí)，

壓強(qiáng)與體積變化所遵循的規(guī)律，而查理定律是一定質(zhì)量的氣體在

體積不變時(shí)，壓強(qiáng)與溫度變化時(shí)所遵循的規(guī)律，即這兩個(gè)定律都

是一定質(zhì)量的氣體的體積、壓強(qiáng)、溫度三個(gè)狀態(tài)參量中都有一個(gè)

參量不變，而另外兩個(gè)參量變化所遵循的規(guī)律，若三個(gè)狀態(tài)參量

都發(fā)生變化時(shí)，應(yīng)遵循什么樣的規(guī)律呢?這就是我們今天這節(jié)課

要學(xué)習(xí)的主要問題。

（二）新課教學(xué)

1、關(guān)于理想氣體概念的教學(xué)

提問：

（1）玻意耳定律和查理定律是如何得出的?即它們是物理理論

推導(dǎo)出來的還是由實(shí)驗(yàn)總結(jié)歸納得出來的?（由實(shí)驗(yàn)總結(jié)歸納得

出的）

（2）這兩個(gè)定律是在什么條件下通過實(shí)驗(yàn)得到的?（溫度不太

低（與常溫比較）和壓強(qiáng)不太大（與大氣壓強(qiáng)相比）的條件得出

的）

在初中我們就學(xué)過使常溫常壓下呈氣態(tài)的物質(zhì)（如氧氣、氫氣

等）液化的方法是降低溫度和增大壓強(qiáng)。這就是說，當(dāng)溫度足夠

低或壓強(qiáng)足夠大時(shí)，任何氣體都被液化了，當(dāng)然也不遵循反映氣

體狀態(tài)變化的玻意耳定律和查理定律了。而且實(shí)驗(yàn)事實(shí)也證明：

在較低溫度或較大壓強(qiáng)下，氣體即使未被液化，它們的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

也與玻意耳定律或查理定律計(jì)算出的數(shù)據(jù)有較大的誤差。

表格（1）

P

（1.013105Pa）pV值（1.013105PaL）

H2N2O2空氣

11.0001.0001.0001.000

1001.06900.99410.92650.9730

2001.13801.04830.91401.0100

5001.35651.39001.15601.3400

10001.72002.06851.73551.9920

說明：

（1）所示是在溫度為0℃，壓強(qiáng)為1.013105Pa的條件下取1L

幾種常見實(shí)際氣體保持溫度不變時(shí)，在不同壓強(qiáng)下用實(shí)驗(yàn)測(cè)出的

pV乘積值。從表中可看出在壓強(qiáng)為1.013105Pa至1.013107Pa之

間時(shí)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與玻意耳定律計(jì)算值，近似相等，當(dāng)壓強(qiáng)為

1.013108Pa時(shí)，玻意耳定律就完全不適用了。

這說明實(shí)際氣體只有在一定溫度和一定壓強(qiáng)范圍內(nèi)才能近似

地遵循玻意耳定律和查理定律。而且不同的實(shí)際氣體適用的溫度

范圍和壓強(qiáng)范圍也是各不相同的。為了研究方便，我們假設(shè)這樣

一種氣體，它在任何溫度和任何壓強(qiáng)下都能嚴(yán)格地遵循玻意耳定

律和查理定律。我們把這樣的氣體叫做理想氣體。

（2）推導(dǎo)理想氣體狀態(tài)方程

前面已經(jīng)學(xué)過，對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體的狀態(tài)可用三個(gè)狀態(tài)

參量p、V、T來描述，且知道這三個(gè)狀態(tài)參量中只有一個(gè)變而另

外兩個(gè)參量保持不變的情況是不會(huì)發(fā)生的。換句話說：若其中任

意兩個(gè)參量確定之后，第三個(gè)參量一定有唯一確定的值。它們共

同表征一定質(zhì)量理想氣體的唯一確定的一個(gè)狀態(tài)。根據(jù)這一思想，

我們假定一定質(zhì)量的理想氣體在開始狀態(tài)時(shí)各狀態(tài)參量為（p1，

V1，T1），經(jīng)過某變化過程，到末狀態(tài)時(shí)各狀態(tài)參量變?yōu)椋╬2，

V2，T2），這中間的變化過程可以是各種各樣的，現(xiàn)假設(shè)有兩種

過程：

第一種：從（p1，V1，T1）先等溫并使其體積變?yōu)閂2，壓強(qiáng)

隨之變?yōu)閜c，此中間狀態(tài)為（pc，V2，T1）再等容并使其溫度

變?yōu)門2，則其壓強(qiáng)一定變?yōu)閜2，則末狀態(tài)（p2，V2，T2）。

第二種：從（p1；V1，T1）先等容并使其溫度變?yōu)門2，則壓

強(qiáng)隨之變?yōu)閜c，此中間狀態(tài)為（pc，V1，T2），再等溫并使其體

積變?yōu)閂2，則壓強(qiáng)也一定變?yōu)閜2，也到末狀態(tài)（p2，V2，T2）。

將全班同學(xué)分為兩大組，根據(jù)玻意耳定律和查理定律，分別按

兩種過程，自己推導(dǎo)理想氣體狀態(tài)過程。（即要求找出p1、V1、

T1與p2、V2、T2間的等量關(guān)系。）

理想氣體狀態(tài)方程。它說明：一定質(zhì)量的理想氣體的壓強(qiáng)、體

積的乘積與熱力學(xué)溫度的比值是一個(gè)常數(shù)。

2、推導(dǎo)并驗(yàn)證蓋呂薩克定律

設(shè)問：

（1）若上述理想氣體狀態(tài)方程中，p1=p2，方程形式變化成怎

樣的形式?

（2）p1=p2本身說明氣體狀態(tài)變化有什么特點(diǎn)?（說明等效地

看作氣體做等壓變化，即壓強(qiáng)保持不變的變化）

由此可得出結(jié)論：當(dāng)壓強(qiáng)不變時(shí)，一定質(zhì)量的理想氣體的體積

與熱力學(xué)溫度成正比。

這個(gè)結(jié)論最初是法國(guó)科學(xué)家蓋呂薩克在研究氣體膨脹的實(shí)驗(yàn)

中得到的，也叫蓋呂薩克定律。它也屬于實(shí)驗(yàn)定律。當(dāng)今可以設(shè)

計(jì)多種實(shí)驗(yàn)方法來驗(yàn)證這一結(jié)論。今天我們利用在驗(yàn)證玻意耳定

律中用過的氣體定律實(shí)驗(yàn)器來驗(yàn)證這一定律。

演示實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，此實(shí)驗(yàn)保持壓強(qiáng)不變，只是利

用改變燒杯中的水溫來確定三個(gè)溫度狀態(tài)t1、t2、t3，這可從溫

度計(jì)上讀出，再分別換算成熱力學(xué)溫度T1、T2、T3，再利用氣

體實(shí)驗(yàn)器上的刻度值作為達(dá)熱平衡時(shí)，被封閉氣體的體積值，分

別為V1、V2、V3，填入下表：投影幻燈片（3）：

t1t2t3

T1T2T3

V1V2V3

這幾個(gè)值會(huì)近似相等，從而證明了蓋呂薩克定律。

課堂練習(xí)

例1：一水銀氣壓計(jì)中混進(jìn)了空氣，因而在27℃，外界大氣壓

為758毫米汞柱時(shí)，這個(gè)水銀氣壓計(jì)的讀數(shù)為738毫米汞柱，此

時(shí)管中水銀面距管頂80毫米，當(dāng)溫度降至-3℃時(shí)，這個(gè)氣壓計(jì)的

讀數(shù)為743毫米汞柱，求此時(shí)的實(shí)際大氣壓值為多少毫米汞柱?

（1）該題研究對(duì)象是什么?（混入水銀氣壓計(jì)中的空氣）

（2）畫出該題兩個(gè)狀態(tài)的示意圖：

（3）分別寫出兩個(gè)狀態(tài)的狀態(tài)參量：

p1=758-738=20mmHgV1=80Smm3（S是管的橫截面積）。

T1=273+27=300K

p2=p-743mmHgV2=（738+80）S-743S=75Smm3

T2=273+（-3）=270K

解得p=762.2mmHg

8.4氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋

三維教學(xué)目標(biāo)

1、知識(shí)與技能

（1）能用氣體分子動(dòng)理論解釋氣體壓強(qiáng)的微觀意義，并能知

道氣體的壓強(qiáng)、溫度、體積與所對(duì)應(yīng)的微觀物理量間的相關(guān)聯(lián)系；

（2）能用氣體分子動(dòng)理論解釋三個(gè)氣體實(shí)驗(yàn)定律。

2、過程與方法：通過讓學(xué)生用氣體分子動(dòng)理論解釋有關(guān)的宏

觀物理現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生的微觀想像能力和邏輯推理能力，并滲透

統(tǒng)計(jì)物理的思維方法。

3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀：通過對(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)生滲透透過現(xiàn)象看本質(zhì)的哲學(xué)思維方法。

教學(xué)重點(diǎn)：用氣體分子動(dòng)理論來解釋氣體實(shí)驗(yàn)定律是本節(jié)課的

重點(diǎn)，它是本節(jié)課的核心內(nèi)容。

教學(xué)難點(diǎn)：氣體壓強(qiáng)的微觀意義是本節(jié)課的難點(diǎn)，因?yàn)樗枰?/p>

學(xué)生對(duì)微觀粒子復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有豐富的想像力。

教學(xué)教具：計(jì)算機(jī)控制的大屏幕顯示儀；自制的顯示氣體壓強(qiáng)

微觀解釋的計(jì)算機(jī)軟件。

教學(xué)過程：

第四節(jié)氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋

（一）引入新課

問提：氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)有哪些?

（1）氣體間的距離較大，分子間的相互作用力十分微弱，可

以認(rèn)為氣體分子除相互碰撞及與器壁碰撞外不受力作用，每個(gè)分

子都可以在空間自由移動(dòng)，一定質(zhì)量的氣體的分子可以充滿整個(gè)

容器空間。

（2）分子間的碰撞頻繁，這些碰撞及氣體分子與器壁的碰撞

都可看成是完全彈性碰撞。氣體通過這種碰撞可傳遞能量，其中

任何一個(gè)分子運(yùn)動(dòng)方向和速率大小都是不斷變化的，這就是雜亂

無章的氣體分子熱運(yùn)動(dòng)。

（3）從總體上看氣體分子沿各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)均等，因此

對(duì)大量分子而言，在任一時(shí)刻向容器各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的分子數(shù)是均

等的。

（4）大量氣體分子的速率是按一定規(guī)律分布，呈中間多，兩

頭少的分布規(guī)律，且這個(gè)分布狀態(tài)與溫度有關(guān)，溫度升高時(shí)，平

均速率會(huì)增大。

今天我們就是要從氣體分子運(yùn)動(dòng)的這些特點(diǎn)和規(guī)律來解釋氣

體實(shí)驗(yàn)定律。

（二）新課教學(xué)

1、關(guān)于氣體壓強(qiáng)微觀解釋的教學(xué)

首先通過設(shè)問和討論建立反映氣體宏觀物理狀態(tài)的溫度（T）、

體積（V）與反映氣體分子運(yùn)動(dòng)的微觀狀態(tài)物理量間的聯(lián)系：

溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志，對(duì)確定的氣體而言，溫度

與分子運(yùn)動(dòng)的平均速率有關(guān)，溫度越高，反映氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的

平均速率體積影響到分子密度（即單位體積內(nèi)的分子數(shù)），對(duì)確

定的一定質(zhì)量的理想氣體而言，分子總數(shù)N是一定的，當(dāng)體積為

V時(shí)，單位體積內(nèi)的分子數(shù)n=N/V與體積成反比，即體積越大時(shí)，

反映氣體的分子數(shù)密度n越小。

問提：氣體壓強(qiáng)大小反映了氣體分子運(yùn)動(dòng)的哪些特征呢?從氣

體對(duì)容器器壁壓強(qiáng)產(chǎn)生的機(jī)制來分析，顯示出如圖1所示的圖形：

如圖所示是一個(gè)一端用活塞（此時(shí)表示活塞部分的線條閃爍

3～5次）封閉的氣缸，活塞用一彈簧與一固定物相連，活塞與

氣缸壁摩擦不計(jì)，當(dāng)氣缸內(nèi)為真空時(shí)，彈簧長(zhǎng)為原長(zhǎng)。如果在氣

缸內(nèi)密封了一定質(zhì)量的理想氣體。由于在任一時(shí)刻氣體分子向各

方向上運(yùn)動(dòng)的分子數(shù)相等，為簡(jiǎn)化問題，我們僅討論向活塞方向

運(yùn)動(dòng)的分子。大屏幕上顯示圖2，即圖中顯示的僅為總分子數(shù)的

合，（圖中顯示的分子暫呈靜態(tài)）先看其中一個(gè)（圖2中涂黑的

分子閃爍2～3次）分子與活塞碰撞情況，（圖2中涂黑的分子與

活塞碰撞且以原速率反彈回來，活塞也隨之顫抖一下，這樣反復(fù)

演示3～5次）再看大量分子運(yùn)動(dòng)時(shí)與活塞的碰撞情況：

大屏幕上顯示分子都向活塞方向運(yùn)動(dòng)，對(duì)活塞連續(xù)不斷地碰撞，

碰后的分子反彈回來，有的返回途中與別的分子相撞后改變方向，

有的與活塞對(duì)面器壁相碰改變方向，但都只顯示垂直于活塞表面

的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，而活塞被擠后有一個(gè)小的位移，且相對(duì)穩(wěn)定，如圖

3所示的一個(gè)動(dòng)態(tài)畫面。時(shí)間上要顯示15～30秒定格一次，再

動(dòng)態(tài)顯示15～30秒，再定格。

結(jié)論：由此可見氣體對(duì)容器壁的壓強(qiáng)是大量分子對(duì)器壁連續(xù)不

斷地碰撞所產(chǎn)生的。

進(jìn)一步分析：若每個(gè)分子的質(zhì)量為m，平均速率為v，分子與

活塞的碰撞是完全彈性碰撞，則在這一分子與活塞碰撞中，該分

子的動(dòng)量變化為2mv，即受的沖量為2mv，根據(jù)牛頓第三定律，

該分子對(duì)活塞的沖量也是2mv，那么在一段時(shí)間內(nèi)大量分子與活

塞碰撞多少次，活塞受到的總沖量就是2mv的多少倍，單位時(shí)

間內(nèi)受到的總沖量就是壓力，而單位面積上受到的壓力就是壓強(qiáng)。

由此可推出：氣體壓強(qiáng)一方面與每次碰撞的平均沖量2mv有關(guān)，

另一方面與單位時(shí)間內(nèi)單位面積受到的碰撞次數(shù)有關(guān)。對(duì)確定的

一定質(zhì)量的理想氣體而言，每次碰撞的平均沖量，2mv由平均速

率v有關(guān)，v越大則平均沖量就越大，而單位時(shí)間內(nèi)單位面積上

碰撞的次數(shù)既與分子密度n有關(guān)，又與分子的平均速率有關(guān)，分

子密度n越大，v也越大，則碰撞次數(shù)就越多，因此從氣體分子

動(dòng)理論的觀點(diǎn)看，氣體壓強(qiáng)的大小由分子的平均速率v和分子密

度n共同決定，n越大，v也越大，則壓強(qiáng)就越大。

2、用氣體分子動(dòng)理論解釋實(shí)驗(yàn)三定律

（1）范例：用氣體分子動(dòng)理論解釋玻意耳定律。

一定質(zhì)量（m）的理想氣體，其分子總數(shù)（N）是一個(gè)定值，

當(dāng)溫度（T）保持不變時(shí)，則分子的平均速率（v）也保持不變，

當(dāng)其體積（V）增大幾倍時(shí)，則單位體積內(nèi)的分子數(shù)（n）變?yōu)樵?/p>

來的幾分之一，因此氣體的壓強(qiáng)也減為原來的幾分之一；反之若

體積減小為原來的幾分之一，則壓強(qiáng)增大幾倍，即壓強(qiáng)與體積成

反比。這就是玻意耳定律。

書面符號(hào)簡(jiǎn)易表述方式：

小結(jié)：基本思維方法（詳細(xì)文字表述格式）是：依據(jù)描述氣體

狀態(tài)的宏觀物理量（m、p、V、T）與表示氣體分子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的

微觀物理量（N、n、v）間的相關(guān)關(guān)系，從氣體實(shí)驗(yàn)定律成立的

條件所述的宏觀物理量（如m一定和T不變）推出相關(guān)不變的

微觀物理量（如N一定和v不變），再根據(jù)宏觀自變量（如V）

的變化推出有關(guān)的微觀量（如n）的變化，再依據(jù)推出的有關(guān)微

觀量（如v和n）的變與不變的情況推出宏觀因變量（如p）的

變化情況，結(jié)論是否與實(shí)驗(yàn)定律的結(jié)論相吻合。若吻合則實(shí)驗(yàn)定

律得到了微觀解釋。

（2）讓學(xué)生體驗(yàn)上述思維方法：每個(gè)人都獨(dú)立地用書面詳細(xì)

文字?jǐn)⑹龊陀梅?hào)簡(jiǎn)易表述的方法來對(duì)查理定律進(jìn)行微觀解釋，

然后由平時(shí)物理成績(jī)較好的學(xué)生口述，與

一定質(zhì)量（m）的氣體的總分子數(shù)（N）是一定的，體積（V）

保持不變時(shí)，其單位體積內(nèi)的分子數(shù)（n）也保持不變，當(dāng)溫度

（T）升高時(shí)，其分子運(yùn)動(dòng)的平均速率（v）也增大，則氣體壓強(qiáng)

（p）也增大；反之當(dāng)溫度（T）降低時(shí)，氣體壓強(qiáng)（p）也減小。

這與查理定律的結(jié)論一致。用符號(hào)簡(jiǎn)易表示為：

（3）用氣體分子動(dòng)理論解釋蓋呂薩克定律。再用更短的時(shí)間

讓學(xué)生練習(xí)詳細(xì)表述和符號(hào)表示，然后讓物理成績(jī)?yōu)橹械鹊幕蜉^

差的學(xué)生口述自己的練習(xí)，與

一定質(zhì)量（m）的理想氣體的總分子數(shù)（N）是一定的，要保

持壓強(qiáng)（p）不變，當(dāng)溫度（T）升高時(shí)，全體分子運(yùn)動(dòng)的平均速

率v會(huì)增加，那么單位體積內(nèi)的分子數(shù)（n）一定要減?。ǚ駝t

壓強(qiáng)不可能不變），因此氣體體積（V）一定增大；反之當(dāng)溫度降

低時(shí)，同理可推出氣體體積一定減小。這與蓋呂薩克定律的結(jié)論

是一致的。用符號(hào)簡(jiǎn)易表示為：

課堂小結(jié)

（1）本節(jié)課我們首先明確了氣體狀態(tài)參量與相關(guān)的氣體分子

運(yùn)動(dòng)的微觀物理量間的關(guān)系著重從氣體分子動(dòng)理論的觀點(diǎn)認(rèn)識(shí)

到氣體對(duì)容器壁的壓強(qiáng)是大量分子連續(xù)不斷地對(duì)器壁碰撞產(chǎn)生

的，且由分子的平均速率和分子密度共同決定其大小。

（2）本節(jié)課我們重點(diǎn)學(xué)習(xí)了用氣體分子動(dòng)理論的觀點(diǎn)來解釋

氣體三個(gè)實(shí)驗(yàn)定律的方法。

第九章物體和物態(tài)變化

9.1固體

三維教學(xué)目標(biāo)

1、知識(shí)與技能

（1）知道固體可分為晶體和非晶體兩大類，了解它們?cè)谖锢?/p>

性質(zhì)上的差別。

（2）知道晶體分子或離子按一定的空間點(diǎn)陣排列。知道晶體

可分為單晶體和多晶體，通常說的晶體及性質(zhì)是指單晶體，多晶

體的性質(zhì)與非晶體類似。

（3）能用晶體的空間點(diǎn)陣說明其物理性質(zhì)的各向異性。

教學(xué)過程：

第一節(jié)固體

1、晶體和非晶體

（1）固體分類

固體可分為晶體和非晶體兩大類。

例如：各種金屬、食鹽、明礬、云母、硫酸銅、雪花、方解石、

石英等都是晶體；玻璃、松香、瀝青、蜂蠟、橡膠、塑料等都是

非晶體。

（2）晶體與非晶體的主要區(qū)別

第一、晶體具有天然的規(guī)則的幾何形狀，而非晶體無此特點(diǎn)。

例如：食鹽粒都是正方體，硫酸銅也是正方體，雪花都是六角

形的、明礬外形的八面體，水晶石為六面棱柱。

第二、晶體在不同方向上物理性質(zhì)不同，而非體各方向上物理

性質(zhì)相同。

例如：將石蠟均勻涂在云母片上和玻璃板上，用燒紅的鋼針接

觸沒有涂蠟的另一面。會(huì)看到云母上的石蠟熔化后的部分為橢圓

形，玻璃板的導(dǎo)熱性各方向相同，參看課本P56上的圖15-1。又

如，硫酸銅具有單向?qū)щ娦?，方解石發(fā)生雙折射現(xiàn)象，也表明它

們分別在電學(xué)性質(zhì)、光學(xué)性質(zhì)上各方向不同。又如，晶體溶化有

溶點(diǎn)，而非晶體是緩慢變?yōu)橐后w的過程，無熔點(diǎn)。

晶體又可分為單晶體和多晶體，上述的兩條晶體的特點(diǎn)一般說

是原晶體的特點(diǎn)，多晶體中小晶粒的排列無規(guī)則、雜亂無章，各

向異性的物理性質(zhì)無從顯示出來。

2、晶體的空間點(diǎn)陣

單晶體和非晶體性質(zhì)上的不同，可以從它們的微觀結(jié)構(gòu)不同做

出說明。組成單晶體的微粒（分子、原子或離子）在空間是按照

一定的規(guī)律排列的。彼此相隔一定的距離排列成整齊的行列。通

常把這樣的微觀結(jié)構(gòu)稱為空間點(diǎn)陣。

例如：食鹽的空間點(diǎn)陣如右圖所示，這正是鹽粒不管大小都是

正方體的原因所在。

方解石對(duì)光產(chǎn)生雙折射現(xiàn)象的原因，是因?yàn)樗诟鱾€(gè)方向上的

折射率不同所致。云母片各方向上導(dǎo)熱性質(zhì)不同，是由其空間點(diǎn)

陣決定的。云母片中微粒排列情況與課本P57上圖15-2類似。

9.2液體

三維教學(xué)目標(biāo)

1、知識(shí)與技能

（1）知道液體表面有收縮的趨勢(shì)，了解液體表面張力的意義

和方向，了解表面張力系數(shù)；

（2）知道液體對(duì)固體有浸潤(rùn)和不浸潤(rùn)的特點(diǎn)；

（3）了解毛細(xì)現(xiàn)象及其生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用。

2、過程與方法：學(xué)習(xí)這部分知識(shí)時(shí)注意培養(yǎng)學(xué)生對(duì)自然現(xiàn)象

的觀察能力。要通過對(duì)這部分知識(shí)的學(xué)習(xí)和這部分知識(shí)在生活、

生產(chǎn)中的應(yīng)用，來培養(yǎng)和激發(fā)學(xué)生對(duì)物理的興趣。

3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀：

教學(xué)重難點(diǎn)

（1）通過演示實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生看到液體表面有收縮趨勢(shì)，液體

對(duì)固體有浸潤(rùn)和不浸潤(rùn)，細(xì)管中液面上升和下降等現(xiàn)象；

（2）液體表面收縮現(xiàn)象、浸潤(rùn)與不浸潤(rùn)現(xiàn)象和毛細(xì)現(xiàn)象的分

子動(dòng)理論解釋是這節(jié)課的難點(diǎn)。表面張力的含義也是讓學(xué)生不易

接受的概念，只能作初級(jí)的介紹。

教學(xué)教具：

（1）油滴在水和酒精混合液里呈球形：長(zhǎng)方形玻璃缸、酒精

和水適當(dāng)?shù)谋壤齼冻苫旌弦?、車用機(jī)油，滴入水中呈圓球形懸浮

其中；

（2）帶有綿線的鐵絲環(huán)、有木把的鋼針、燒杯、肥皂液、酒

精燈；

（3）演示浸潤(rùn)和不浸潤(rùn)：水銀、水、玻璃板、鋅片、燒杯、

實(shí)物投影幻燈；

（4）演示毛細(xì)現(xiàn)象：一組毛細(xì)管（內(nèi)徑大小不同）、兩臂直徑

不等的U形玻璃管（兩臂的直徑比例差別大些）、水、水槽、水

銀、水銀槽、支架、實(shí)物投影幻燈。

教學(xué)過程：

第二節(jié)液體

（一）引入新課

液體與固體、液體相比較，它在宏觀上突出的特性是沒有一定

形狀，具有流動(dòng)性。但它具有一定的體積，而且不易壓縮，這方

面特點(diǎn)比較接近固體。從微觀上看，液體內(nèi)部分子也是密集在一

起的，分子間距較小，分子間相互作用力較大。液體分子運(yùn)動(dòng)主

要表現(xiàn)為在平衡位置附近做微小振動(dòng)，在很小區(qū)域內(nèi)，液體分子

是有規(guī)則排列的。但是液體分子區(qū)別于固體分子，液體分子沒有

長(zhǎng)期固定的平衡位置，不斷移動(dòng)，造成液體具有流動(dòng)性。

液體有很多區(qū)別于固體和氣體的性質(zhì)，今天只研究液體與氣體

接觸的表面層的性質(zhì)和液體與固體的接觸層的一些性質(zhì)。

（二）新課教學(xué)

1、液體的表面現(xiàn)象

（1）演示實(shí)驗(yàn)：長(zhǎng)方形玻璃缸內(nèi)，潤(rùn)滑機(jī)油在水和酒精混合

液內(nèi)，呈圓球形懸浮。

我們知道相同體積的各種形狀中，只有球形物體的表面積最小。

潤(rùn)滑油在混合液內(nèi)呈球形，說明液體表面有收縮到最小的趨勢(shì)。

演示實(shí)驗(yàn)：用肥皂水做實(shí)驗(yàn)來證明液面有收縮趨勢(shì)。

①把一根棉線拴在鐵絲上（棉線不要拉緊），鐵絲環(huán)在肥皂水

里浸過后，環(huán)上出現(xiàn)肥皂水的薄膜，用熱針刺破鐵絲環(huán)上、棉線

兩側(cè)肥皂水薄膜的任意一部分，造成棉線被另一側(cè)薄膜拉成弧形，

棉線被拉緊。

②把一個(gè)棉線圈拴在鐵絲環(huán)上，讓環(huán)上布滿肥皂水的薄膜。

如果用熱針刺破棉線圈內(nèi)的那部分薄膜，外邊的薄膜會(huì)把棉線拉

緊呈圓形。

以上實(shí)驗(yàn)說明液體表面好像緊張的橡皮膜一樣，具有收縮的趨

勢(shì)。

（2）液體表面具有收縮趨勢(shì)的微觀解釋

液體與氣體接觸的表面形成一薄層，叫表面層。由于表面層上

方是氣體，所以表面層內(nèi)的液體分子受到周圍分子作用力小于液

體內(nèi)部分子，表面層里的分子要比液體內(nèi)部分子稀疏一些，這樣

表面層分子間引力比液體內(nèi)部更大一些。在液體內(nèi)部分子間引力

和斥力處于平衡狀態(tài)，而表面層內(nèi)由于分子引力較大，因此表面

層有收縮的趨勢(shì)。

（3）表面張力和表面張力系數(shù)

液體表面各個(gè)部分之間的相互吸引力，叫表面張力。如同一根

彈簧被拉伸后，其中的一圈與另一圈之間有收縮作用一樣。

說明表面張力的方向垂直液面分界線，又與液面相切。

表面張力系數(shù)是液體表面上單位長(zhǎng)度分界線上的表面張力。同

一種液體溫度升高，表面張力系數(shù)減小。不同液體表面張力系數(shù)

不同，如水銀的表面張力系數(shù)較大，而水又比酒精的表面張力系

數(shù)大。

2、浸潤(rùn)和不浸潤(rùn)

（1）演示實(shí)驗(yàn)：用實(shí)物投影幻燈來觀察浸潤(rùn)和不浸潤(rùn)現(xiàn)象。

兩塊方形潔凈的玻璃片上各滴一滴水和一滴水銀，觀察兩種液

滴在玻璃片上的狀態(tài)。

再用潔凈的玻璃片分別浸入盛有水和水銀的燒杯內(nèi)，玻璃片從

水中取出時(shí)其上附著一層水，而玻璃片從水銀中取出時(shí)玻璃片上

不附著水銀。

（2）說明浸潤(rùn)和不浸潤(rùn)的定義

液體與固體接觸時(shí)，液體與固體的接觸面擴(kuò)大而相互附著的現(xiàn)

象叫做浸潤(rùn)。如果接觸面趨于縮小而不附著，則叫做不浸潤(rùn)。

（3）演示實(shí)驗(yàn)：用實(shí)物投影幻燈來觀察燒杯內(nèi)水面和另一燒

杯內(nèi)水銀面。

由于液體對(duì)固體有浸潤(rùn)或不浸潤(rùn)，造成液面在器壁附近上升或

下降，液面彎曲，形成凹形或凸形的彎月面。

（4）浸潤(rùn)和不浸潤(rùn)的微觀