分子動(dòng)能和分子勢(shì)能 教學(xué)設(shè)計(jì) 高二下學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第三冊(cè)

教學(xué)設(shè)計(jì)

課程基本信息學(xué)科物理年級(jí)高二學(xué)期春季課題分子動(dòng)能和分子勢(shì)能教學(xué)目標(biāo)1.知道溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志。2.知道什么是分子勢(shì)能，知道分子勢(shì)能與分子間距離的關(guān)系。3.知道什么是內(nèi)能，知道物體的內(nèi)能與溫度和體積有關(guān)。4.能夠區(qū)別內(nèi)能和機(jī)械能。教學(xué)內(nèi)容教學(xué)重點(diǎn)：對(duì)分子動(dòng)能，分子勢(shì)能，物體內(nèi)能概念的理解。教學(xué)難點(diǎn)：1.分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能與溫度的關(guān)系。2.分子勢(shì)能和分子間距離的關(guān)系，影響內(nèi)能的因素。區(qū)別內(nèi)能和機(jī)械能。教學(xué)過(guò)程課程導(dǎo)入：（復(fù)習(xí)導(dǎo)入）同學(xué)們好，我們已經(jīng)知道：物體是由大量分子組成的，分子在做永不停息的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。由于一種運(yùn)動(dòng)形式對(duì)應(yīng)一種能量形式，本節(jié)我們就從能量的角度用統(tǒng)計(jì)思想來(lái)認(rèn)識(shí)熱運(yùn)動(dòng)。今天我就和大家一起學(xué)習(xí)分子動(dòng)能和分子勢(shì)能。新課教授：分子動(dòng)能：給出概念：分子不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，那么像一切運(yùn)動(dòng)著的物體一樣，做熱運(yùn)動(dòng)的分子也具有動(dòng)能，這就是分子動(dòng)能。指出問(wèn)題：但物體中分子熱運(yùn)動(dòng)的速率大小不一，所以各個(gè)分子的動(dòng)能也有大有小，而且在不斷改變。解決問(wèn)題：在熱現(xiàn)象的研究中，我們關(guān)心的是組成系統(tǒng)的大量分子整體表現(xiàn)出的熱學(xué)性質(zhì)，因而這里重要的不是系統(tǒng)中某個(gè)分子的動(dòng)能大小，而是所有分子的動(dòng)能的平均值，這個(gè)平均值叫做分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能。分析總結(jié)：溫度升高時(shí)，分子的熱運(yùn)動(dòng)加劇，溫度越高，分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能越大，溫度越低，分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能越小。因此，過(guò)去我們說(shuō)溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)劇烈程度的標(biāo)志，現(xiàn)在就能進(jìn)一步說(shuō)物體的溫度是它的分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志。分子勢(shì)能類比分析：在前面的學(xué)習(xí)中，我們還知道地面附近的物體會(huì)受到重力的作用，由于重力做功具有與路徑無(wú)關(guān)的特點(diǎn)，所以還存在重力勢(shì)能，重力勢(shì)能是由地球和物體的相對(duì)位置決定的。與此類似，分子之間也存在相互作用力，并且分子間的相互作用力所做的功與路徑也無(wú)關(guān)，那么分子組成的系統(tǒng)也具有分子勢(shì)能，且分子勢(shì)能的大小由分子間的相對(duì)位置決定。提出新問(wèn)題：這說(shuō)明分子勢(shì)能與分子間距離是有關(guān)系的。那么它們之間存在怎樣的一種關(guān)系呢？創(chuàng)設(shè)情境：設(shè)兩個(gè)分子相距無(wú)窮遠(yuǎn)（即它們之間幾乎沒(méi)有相互作用），我們可以規(guī)定它們的分子勢(shì)能為0。讓一個(gè)分子A不動(dòng)，另一個(gè)分子B從無(wú)窮遠(yuǎn)處逐漸靠近A。在這個(gè)過(guò)程中，分子間的作用力做功，分子勢(shì)能的大小發(fā)生改變。分解問(wèn)題1：當(dāng)分子B向分子A靠近，分子間距r大于r0時(shí)，分子間的作用力表現(xiàn)為分解問(wèn)題2：當(dāng)分子B向分子A靠近，分子間距r小于r0時(shí)，分子間的作用力表現(xiàn)為歸納總結(jié)突出:1.如果選定分子間距離r為無(wú)窮遠(yuǎn)時(shí)的分子勢(shì)能EP為零，則分子勢(shì)能EP隨分子間距離r變化的情況如圖所示。當(dāng)r=2.物體的體積變化時(shí)，分子間距離將發(fā)生變化，因而分子勢(shì)能隨之改變，可見(jiàn)分子勢(shì)能與物體的體積有關(guān)。特別注意：分子勢(shì)能與物體體積有關(guān)，但不能簡(jiǎn)單理解成物體體積越大，分子勢(shì)能就越大，體積越小，分子勢(shì)能就越小。如：零攝氏度的水變成零攝氏度的冰后，體積變大，但分子勢(shì)能減小。所以一般來(lái)說(shuō)，物體體積變化了，其對(duì)應(yīng)的分子勢(shì)能也將發(fā)生變化。具體怎么變化，關(guān)鍵要看在變化過(guò)程中分子的作用力，做正功還是負(fù)功。物體的內(nèi)能給出概念：物體中所有分子的熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和，叫做物體的內(nèi)能。任何物體都具有內(nèi)能。指出內(nèi)能的影響因素：分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能與溫度有關(guān)，分子勢(shì)能與體積有關(guān)。一般說(shuō)來(lái)，物體的溫度和體積變化時(shí)，它的內(nèi)能都會(huì)隨之改變。提出問(wèn)題：物體下落的時(shí)候，物體中的分子在做無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，還參與豎直向下的落體運(yùn)動(dòng)，再如地面上滾動(dòng)的足球，球內(nèi)的的球球規(guī)則運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，還共同參與水平地面上的運(yùn)動(dòng)，當(dāng)足球靜止在地面上時(shí)，其中的氣體分子是否還具有能量？特別強(qiáng)調(diào)：組成物體的分子在做無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)，具有熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能，它是內(nèi)能的一部分。同時(shí)，物體還可能做整體的運(yùn)動(dòng)，因此還會(huì)有動(dòng)能，這是機(jī)械能的一部分。后者是由物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)決定的，它對(duì)物體的內(nèi)能沒(méi)有貢獻(xiàn)。內(nèi)能和機(jī)械能是兩種不同形式的能量。物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，對(duì)應(yīng)著機(jī)械能。分子熱運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)著內(nèi)能。物體具有內(nèi)能的同時(shí)，又可以具有機(jī)械能，機(jī)械能可以為零，但物體在任何情況下都具有內(nèi)能。物體的機(jī)械能變化時(shí)，內(nèi)能不一定變化。同樣，物體的內(nèi)能變化時(shí)，機(jī)械能不一定變化，機(jī)械能和內(nèi)能之間可以相互轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化過(guò)程遵循能量守恒定律。課堂練習(xí)：1．關(guān)于物體的內(nèi)能和分子勢(shì)能，下列說(shuō)法中正確的是（）A．物體的速度增大，則分子的動(dòng)能增加B．物體溫度不變，內(nèi)能可能變大 C．物體的內(nèi)能僅與溫度有關(guān)把物體舉得越高，分子勢(shì)能越大2.有關(guān)分子力和分子勢(shì)能的說(shuō)法中（已知r＝r0A．當(dāng)r