人教版高中物理選修3-3教案.doc

高中物理人教版選秀3-3教案第七章 1、物質是由大量分子組成的一、教學目標 1在物理知識方面的要求：（1）知道一般分子直徑和質量的數(shù)量級；（2）知道阿伏伽德羅常數(shù)的含義，記住這個常數(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。 二、重點、難點分析 1使學生理解和學會用單分子油膜法估算分子大?。ㄖ睆剑┑姆椒ǎ?2運用阿伏伽德羅常數(shù)估算微觀量（分子的體積、直徑、分子數(shù)等）的方法。三、教具 1教學掛圖或幻燈投影片：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演示實驗：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。 四、主要教學過程 （一）熱學內(nèi)容簡介1熱現(xiàn)象：與溫度有關的物理現(xiàn)象。如熱脹冷縮、摩擦生熱、水結冰、濕衣服晾干等都是熱現(xiàn)象。2熱學的主要內(nèi)容：熱傳遞、熱膨脹、物態(tài)變化、固體、液體、氣體的性質等。3熱學的基本理論：由于熱現(xiàn)象的本質是大量分子的無規(guī)則運動，因此研究熱學的基本理論是分子動理論、量守恒規(guī)律。（二）新課教學過程1分子的大小。分子是看不見的，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。介紹并定性地演示：如果油在水面上盡可能地散開，可認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？在學生回答的基礎上，還要指出：如果分子直徑為d，油滴體積是V，油膜面積為S，則d=VS，根據(jù)估算得出分子直徑的數(shù)量級為10-10m。（2）利用離子顯微鏡測定分子的直徑。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直接反映鎢原子排列情況。經(jīng)過計算得出鎢原子之間的距離是210-10m。如果設想鎢原子是一個挨著一個排列的話，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）用不同方法測量出分子的大小并不完全相同，但是數(shù)量級是相同的。測量結果表明，一般分子直徑的數(shù)量級是10-10m。例如水分子直徑是410-10m，氫分子直徑是2.310-10m。（4）指出認為分子是小球形是一種近似模型，是簡化地處理問題，實際分子結構很復雜，但通過估算分子大小的數(shù)量級，對分子的大小有了較深入的認識。2阿伏伽德羅常數(shù)向學生提問：在化學課上學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NA表示此常數(shù)， NA=6.021023個mol，粗略計算可用NA=61023個mol。（阿伏伽德羅常數(shù)是一個基本常數(shù)，科學工作者不斷用各種方法測量它，以期得到它精確的數(shù)值。）再問學生，摩爾質量、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水的質量是0.018kg，體積是1.810-5m3。每個水分子的直徑是410-10m，它的體積是（41010）m3=310-29m3。如果設想水分子是一個挨著一個排列的。提問學生：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)，可對液體、固體的分子大小進行估算。事先我們假定近似地認為液體和固體的分子是一個挨一個排列的（氣體不能這樣假設）。提問學生：1mol水的質量是M=18g，那么每個水分子質量如何求？提問學生：若已知鐵的相對原子質量是56，鐵的密度是7.8103kgm3，試求質量是1g的鐵塊中鐵原子的數(shù)目（取1位有效數(shù)字）。又問：是否可以計算出鐵原子的直徑是多少來？歸納總結：以上計算分子的數(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。它把摩爾質量、摩爾體積等這些宏觀量與分子質量、分子體積（直徑）等這些微觀量聯(lián)系起來。（三）課堂練習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)量級是A.102cm2B.104cm2C.106cm2D. 108cm2答案：B2已知銅的密度是8.9103kgm3，銅的摩爾質量是63510-3kgmol。體積是45cm3的銅塊中，含有多少原子？并估算銅分子的大小。答案：381023， 310-10m（四）課堂小結1物體是由體積很小的分子組成的。這一結論有堅實的實驗基礎。單分子油膜實驗等實驗是上述結論的有力依據(jù)。分子直徑大約有1010m的數(shù)量級。2阿伏伽德羅常數(shù)是物理學中的一個重要常數(shù)，它的意義和常數(shù)數(shù)值應該記住。3學會計算微觀世界的物理量（如分子數(shù)目、分子質量、分子直徑等）的一般方法。由于微觀量是不能直接測量的，人們可以測定宏觀物理量，用阿伏伽德羅常數(shù)作為橋梁，間接計算出微觀量來。如分子質量m，可通過物質摩爾質量M和阿伏伽德羅常數(shù)NA，得到m=MNA。通過物質摩爾質量 M、密度 、阿伏伽德羅常數(shù)NA，計算出分子直徑 2、分子的熱運動一、教學目標 1物理知識方面的要求：（1）知道并記住什么是布朗運動，知道影響布朗運動激烈程度的因素，知道布朗運動產(chǎn)生的原因。（2）知道布朗運動是分子無規(guī)則運動的反映。（3）知道什么是分子的熱運動，知道分子熱運動的激烈程度與溫度的關系。2通過對布朗運動的觀察，發(fā)現(xiàn)其特征，分析概括出布朗運動的原因；培養(yǎng)學生概括、分析能力和推理判斷能力。從對懸浮顆粒無規(guī)則運動的原因分析，使學生初步接觸到用概率統(tǒng)計的觀點分析大量偶然事件的必然結果。 二、重點、難點分析 1通過學生對布朗運動的觀察，引導學生思考、分析出布朗運動不是外界影響產(chǎn)生的，是液體分子撞擊微粒不平衡性產(chǎn)生的。布朗運動是永不停息的無規(guī)則運動，反映了液體分子的永不停息的無規(guī)則運動。這一連串結論的得出是這堂課的教學重點。2學生觀察到的布朗運動不是分子運動，但它又間接反映液體分子無規(guī)則運動的特點。這是課堂上的難點。這個難點要從開始分析顯微鏡下看不到分子運動這個問題逐漸分散解疑。 三、教 具 1氣體和液體的擴散實驗：分別裝有二氧化氮和空氣的玻璃儲氣瓶、玻璃片；250mL水杯內(nèi)盛有凈水、紅墨水。四、主要教學過程 （一）引入新課讓學生觀察兩個演示實驗：1把盛有二氧化氮的玻璃瓶與另一個玻璃瓶豎直方向對口相接觸，看到二氧化氮氣體從下面的瓶內(nèi)逐漸擴展到上面瓶內(nèi)。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展開來。提問：上述兩個實驗屬于什么物理現(xiàn)象？這現(xiàn)象說明什么問題？在學生回答的基礎上總結：上述實驗是氣體、液體的擴散現(xiàn)象，擴散現(xiàn)象是一種熱現(xiàn)象。它說明分子在做永不停息的無規(guī)則運動。而且擴散現(xiàn)象的快慢直接與溫度有關，溫度高，擴散現(xiàn)象加快。這些內(nèi)容在初中物理中已經(jīng)學習過了。（二）新課教學過程1介紹布朗運動現(xiàn)象1827年英國植物學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)則運動，后來把顆粒的這種無規(guī)則運動叫做布朗運動。不只是花粉，其他的物質如藤黃、墨汁中的炭粒，這些小微粒懸浮在水中都有布朗運動存在。讓學生看教科書上圖，圖上畫的幾個布朗顆粒運動的路線，指出這不是布朗微粒運動的軌跡，它只是每隔30s觀察到的位置的一些連線。實際上在這短短的30s內(nèi)微粒運動也極不規(guī)則，絕不是直線運動。2介紹布朗運動的幾個特點（1）連續(xù)觀察布朗運動，發(fā)現(xiàn)在多天甚至幾個月時間內(nèi)，只要液體不干涸，就看不到這種運動停下來。這種布朗運動不分白天和黑夜，不分夏天和冬天（只要懸浮液不冰凍），永遠在運動著。所以說，這種布朗運動是永不停息的。（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動，說明布朗運動不取決于顆粒本身。更換不同種類液體，都不存在布朗運動。（3）懸浮的顆粒越小，布朗運動越明顯。顆粒大了，布朗運動不明顯，甚至觀察不到運動。（4）布朗運動隨著溫度的升高而愈加激烈。3分析、解釋布朗運動的原因（1）布朗運動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、壓強差、液體振動等等。分層次地提問學生：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，還是無規(guī)則運動？溫度差這樣的外界因素能產(chǎn)生布朗運動嗎？歸納總結學生回答，液體存在著溫度差時，液體依靠對流傳遞熱量，這樣懸浮顆粒將隨液體有定向移動。但布朗運動對不同顆粒運動情況不相同，因此液體的溫度差不可能產(chǎn)生布朗運動。又如液體的壓強差或振動等都只能使液體具有定向運動，懸浮在液體中的小顆粒的定向移動不是布朗運動。因此，推理得出外界因素的影響不是產(chǎn)生布朗運動的原因，只能是液體內(nèi)部造成的。（2）布朗運動是懸浮在液體中的微小顆粒受到液體各個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，因為液體分子太小。但液體中許許多多做無規(guī)則運動的分子不斷地撞擊微小懸浮顆粒，當微小顆粒足夠小時，它受到來自各個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，微小顆粒在某個方向受到撞擊作用強，它就沿著這個方向運動。在下一瞬間，微小顆粒在另一方向受到的撞擊作用強，它又向著另一個方向運動。任一時刻微小顆粒所受的撞擊在某一方向上占優(yōu)勢只能是偶然的，這樣就引起了微粒的無規(guī)則的布朗運動。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。布朗運動微粒大小在106m數(shù)量級，液體分子大小在1010m數(shù)量級，撞擊作用的不平衡性就表現(xiàn)得越明顯，因此，布朗運動越明顯。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，以至可以認為撞擊作用互相平衡，因此布朗運動不明顯，甚至觀察不到。液體溫度越高，分子做無規(guī)則運動越激烈，撞擊微小顆粒的作用就越激烈，而且撞擊次數(shù)也加大，造成布朗運動越激烈。5布朗運動的發(fā)現(xiàn)及原因分析的重要意義（1）結合上面的講解分析提問學生：布朗運動是懸浮在液體中的固體微粒分子的運動嗎？是液體分子無規(guī)則運動嗎？布朗微粒是被誰無規(guī)則撞擊而造成的？布朗運動間接地反映了誰的無規(guī)則運動？綜合學生回答歸納總結：（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，光學顯微鏡是看不到分子的；布朗運動不是固體顆粒中分子的運動，也不是液體分子的無規(guī)則運動，而是懸浮在液體中的固體顆粒的無規(guī)則運動。無規(guī)則運動的原因是液體分子對它無規(guī)則撞擊的不平衡性。因此，布朗運動間接地證實了液體分子的無規(guī)則運動。（2）布朗運動隨溫度升高而愈加激烈，在擴散現(xiàn)象中，也是溫度越高，擴散進行的越快，而這兩種現(xiàn)象都是分子無規(guī)則運動的反映。這說明分子的無規(guī)則運動與溫度有關，溫度越高，分子無規(guī)則運動越激烈。所以通常把分子的這種無規(guī)則運動叫做熱運動。（三）課堂小結1要知道什么是布朗運動。它是懸浮在液體中的固體微粒的無規(guī)則運動，是在顯微鏡下觀察到的。2知道布朗運動的三個主要特點：永不停息地無規(guī)則運動；顆粒越小，布朗運動越明顯；溫度越高，布朗運動越明顯。3產(chǎn)生布朗運動的原因：它是由于液體分子無規(guī)則運動對固體微小顆粒各個方向撞擊的不均勻性造成的。4布朗運動間接地反映了液體分子的無規(guī)則運動，布朗運動、擴散現(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)則運動。（四）課堂練習1關于布朗運動的下列說法中，正確的是 。A布朗運動就是液體分子的熱運動B布朗運動是懸浮在液體中的固體顆粒內(nèi)的分子的無規(guī)則熱運動C溫度越高，布朗運動越激烈D懸浮顆粒越小，布朗運動越激烈答案：C、D。2如圖是觀察記錄做布朗運動的一個微粒的運動路線。從微粒在A點開始記錄，每隔30s記錄下微粒的一個位置，得到B、C、D、E、F、G等點，則微粒在75s末時的位置 。A一定在CD連線的中點B一定不在CD連線的中點C可能在CD連線上，但不一定在CD連線的中點D可能在CD連線以外的某點答案：C、D。3、分子間的相互作用力 一、教學目標 1、知道分子同時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，知道分子間距離是時分子力為零，知道的數(shù)量級。3、了解在固體、液體、氣體三種不同物質狀態(tài)下，分子運動的特點。4、通過一些基本物理事實和實驗推理得出分子之間有引力，同時有斥力。這種以事實和實驗為依據(jù)求出新的結論的思維過程，就是邏輯推理。通過學習這部分知識，培養(yǎng)學生的推理能力。二、 重點、難點的分析1 重點內(nèi)容有兩個，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驗和事實，推理論證出分子之間存在著引力和斥力；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系的曲線的物理意義。2 難點是形象化理解分子間作用力跟分子間距離關系的曲線的物理意義。三、教具1演示分子間有間隙的實驗。約lm長的，外徑約lcm的玻璃管，各約2030ml的酒精和有紅色顏料的水、橡皮塞。長15cm的U形玻璃管、架臺、橡皮塞、紅墨水。2演示分子間存在引力的實驗。兩個圓柱形鉛塊(端面刮光、平滑)、支架、鉤碼若干。用細線捆住的平板玻璃、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分子距離在r，r，r時分子力的示意圖。四、教學過程(一)引入新課分子動理論是在堅實的實驗基礎上建立起來的。我們通過單分子油膜實驗、離子顯微鏡觀察鎢原子的分布等實驗，知道物質是由很小的分子組成的，分子大小在m數(shù)量級。我們又通過擴散現(xiàn)象和布朗運動等實驗知道了分子是永不停息地做無規(guī)則運動的。分子動理論還告訴我們分子之間有相互作用力，這結論的實驗依據(jù)是什么?分子間相互作用力有什么特點?這是今天要學習的問題。 (二)教學過程設計1已知的實驗事實分析、推理得出分子之間存在著引力，(1)演示實驗：長玻璃管內(nèi)，分別注入水和酒精，混合后總體積減小。U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。提問學生：這兩個實驗說明了什么問題?總結歸納學生的回答：上述實驗可以說明氣體、液體的內(nèi)部分子之間是有空隙的。鋼鐵這樣堅固的固體的分子之間也有空隙，有人用兩萬標準大氣壓的壓強壓縮鋼筒內(nèi)的油，發(fā)現(xiàn)油可以透過筒壁溢出。布朗運動和擴散現(xiàn)象不但說明分子不停地做無規(guī)則運動，同時也說明分子間有空隙，否則分子便不能運動了。前面第一節(jié)討論分子的大小時，認為固體和液體分子是一個挨一個排列的，那只是估算分子直徑的數(shù)量級而做的設想，實際上分子大小比估算值要小，中間存在著空隙，但數(shù)量級還是正確的。(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，使我們推理出分子之間一定存在著相互吸引力。(3)演示實驗：兩個圓柱體形鉛塊，當把端面刮平后，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，下面還可以吊起一定量的重物。還有平時人們用力拉伸物體時，為什么不易拉斷物體。(4)以上所有實驗事實都說明分子之間存在著相互吸引力。2根據(jù)已知的實驗事實，推理得出分子之間還存在著斥力。提問學生：由哪些實驗事實，判斷得出分子之間有斥力? 綜合學生的回答，總結出：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，物體內(nèi)會產(chǎn)生反抗壓縮的彈力。這些事實都是分子之間存在斥力的表現(xiàn)。 運用反證法推理，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。但事實不是這樣的，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。當兩個分子間距在圖象橫坐標距離時，分子間的引力與斥力平衡，分子間作用力為零，的數(shù)量級為m，相當于位置叫做平衡位置。分子間距離當r時，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，當分子距離的數(shù)量級大于m時，分子間的作用力變得十分微弱，可以忽略不計了。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動情況。分子動理論告訴我們物體中的分子永不停息地做無規(guī)則運動，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)則運動又要使它們分散開來。由于這兩種相反因素的作用結果，有固體、液體和氣體三種不同的物質狀態(tài)。(1)提問學生：固體與液體、氣體比較有什么特征?總結學生回答的結果，說明固體為什么有一定的形狀和體積呢?因為在固體中，分子間距離較近，數(shù)量級在m，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。(2)液體分子運動情況。固體受熱溫度升高，最終熔化為液體，對大多數(shù)物質來說，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，分子間有較強的作用力，分子無規(guī)則運動主要表現(xiàn)為在平衡位置附近振動。但由于分子間距離有所增加，使分子也存在移動性，所以液體在宏觀上有一定的體積，而又有流動性，沒有固定的形狀。(3)液體汽化時體積擴大為原來的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)量級在m，分子間除碰撞時有相互作用力外，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。五、課堂小結1前面三課時內(nèi)學習的內(nèi)容是對初中物理已學過的分子動理論的加深和擴展?？偨Y起來，分子動理論內(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)則熱運動，分子之間存在著引力和斥力。分子動理論是建立在大量實驗事實基礎上的，這理論是解釋、分析熱現(xiàn)象的基本理論。2通過實驗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存在，每個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m的數(shù)量級有一個平衡位置()，此位置下，斥力與引力的合力為零。當分子間距離大于引力顯著，當分子間距離小于斥力顯著。分子間距離接近m時，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。造成固、液、氣三種物質狀態(tài)的特性不同。課堂練習：1用分子動理論的知識解釋下列現(xiàn)象：(1)灑在屋里的一點香水，很快就會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)高壓下的油會透過鋼壁滲出。(4)溫度升高，布朗運動及擴散現(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，拉動玻璃板的力是否大于玻璃板受的重力?動手試一試，并解釋為什么?課堂上，表演后讓學生回答。正確答案是：拉力會大于玻璃板的重力。玻璃板離開水面時水會發(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，水層發(fā)生斷裂。 4、物體的內(nèi)能一、教學目標1在物理知識方面要求：（1）知道分子的動能，分子的平均動能，知道物體的溫度是分子平均動能大小的標志。（2）知道分子的勢能跟物體的體積有關，知道分子勢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)能與哪個宏觀量有關，能區(qū)別物體的內(nèi)能和機械能。2在培養(yǎng)學生能力方面，這節(jié)課中要讓學生建立：分子動能、分子平均動能、分子勢能、物體內(nèi)能、熱量等五個以上物理概念，又要讓學生初步知道三個物理規(guī)律：溫度與分子平均動能關系，分子勢能與分子間距離關系，做功與熱傳遞在改變物體內(nèi)能上的關系。因此，教學中著重培養(yǎng)學生對物理概念和規(guī)律的理解能力。3滲透物理學方法的教育：在分子平均動能與溫度關系的講授中，滲透統(tǒng)計的方法。在分子間勢能與分子間距離的關系上和做功與熱傳遞關系上都要滲透歸納推理方法。二、重點、難點分析1教學重點是使學生掌握三個概念（分子平均動能、分子勢能、物體內(nèi)能），掌握三個物理規(guī)律（溫度與分子平均動能關系、分子勢能與分子之間距離關系、熱傳遞與功的關系）。2區(qū)分溫度、內(nèi)能、熱量三個物理量是教學上的一個難點；分子勢能隨分子間距離變化的勢能曲線是教學上的另一難點。三、教具1圖片，展示分子間勢能隨分子間距離變化而變化的曲線。四、主要教學過程（一）引入新課我們知道做機械運動的物體具有機械能，那么熱現(xiàn)象發(fā)生過程中，也有相應的能量變化。另一方面，我們又知道熱現(xiàn)象是大量分子做無規(guī)律熱運動產(chǎn)生的。那么熱運動的能量與大量的無規(guī)律運動有什么關系呢？這是今天學習的問題。（二）教學過程的設計1分子的動能、溫度物體內(nèi)大量分子不停息地做無規(guī)則熱運動，對于每個分子來說都有無規(guī)則運動的動能。由于物體內(nèi)各個分子的速率大小不同，因此，各個分子的動能大小不同。由于熱現(xiàn)象是大量分子無規(guī)則運動的結果，所以研究個別分子運動的動能是沒有意義的。而研究大量分子熱運動的動能，需要將所有分子熱運動動能的平均值求出來，這個平均值叫做分子熱運動的平均動能。學習布朗運動和擴散現(xiàn)象時，我們知道布朗運動和擴散現(xiàn)象都與溫度有關系，溫度越高，布朗運動越激烈，擴散也加快。依照分子動理論，這說明溫度升高后分子無規(guī)則運動加劇。用上述分子熱運動的平均動能來說明，就是溫度升高，分子熱運動的平均動能增大。如果溫度降低，說明分子熱運動的平均動能減小。因此從分子動理論觀點來看，溫度是物體分子熱運動的平均動能的標志。“標志”的含義是指物體溫度升高或降低，表示了物體內(nèi)部大量分子熱運動的平均動能增大或減小。溫度不變，就表示了分子熱運動的平均動能不變。其他宏觀物理量如時間、質量、物質種類都不是分子熱運動平均動能的標志。但是，溫度不是直接等于分子的平均動能。另一方面，溫度只與物體內(nèi)大量分子熱運動的統(tǒng)計意義上的平均動能相對應，對于個別分子或幾十個、幾百個分子熱運動的動能大小與溫度是沒有關系的。我們知道，溫度這個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動平均動能大小的標志，這是溫度的微觀含義。2分子勢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位置決定的勢能，這就是分子勢能。如果分子間距離約為10-10m數(shù)量級時，分子的作用力的合力為零，此距離為r0。當分子距離小于r0時，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，分子勢能隨分子間距離的減小而增大。這種情形與彈簧被壓縮時彈性勢能增大是相似的。如圖1中彈簧壓縮，彈性勢能Ep增大。如果分子間距離大于r0時，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，分子勢能隨分子間的距離增大而增大。這種情況與彈簧被拉伸時彈性勢能增大是相似的。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，r不論減小或增大，分子勢能都增大。所以說，分子在平衡位置處是分子勢能最低點。如果分子間距離是無限遠時，取分子勢能為零值，分子間距離從無限遠逐漸減少至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，分子勢能不斷減小，其數(shù)值將比零還小為負值。當分子間距離到達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，使分子勢能增大。其數(shù)值將從負值逐漸變大至零，甚至為正值。分子勢能隨分子間距離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，分子勢能最小。既然分子勢能的大小與分子間距離有關，那么在宏觀上什么物理量能反映分子勢能的大小變化情況呢？如果對于確定的物體，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能變化。所以分子勢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動的動能和分子勢能的總和，叫做物體的內(nèi)能。一切物體都是由不停地做無規(guī)則熱運動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。提問學生：宏觀量中哪些物理量是分子熱運動的平均動能和分子勢能的標志？根據(jù)學生的回答，引導到一個確定的物體，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)能大小是由質量、溫度、體積和物態(tài)來決定。課堂討論題：下列各個實例中，比較物體的內(nèi)能大小，并說明理由。一塊鐵由15升高到55，比較內(nèi)能。質量是1kg50的鐵塊與質量是0.1kg50的鐵塊，比較內(nèi)能。質量是1kg100的水與質量是1kg100的水蒸氣，比較內(nèi)能。（2）物體機械運動對應著機械能，熱運動對應著內(nèi)能。任何物體都具有內(nèi)能，同時還可以具有機械能。例如在空中飛行的炮彈，除了具有內(nèi)能，還具有機械能動能和重力勢能。提問學生：一輛汽車的車廂內(nèi)有一氣瓶氧氣，當汽車以 60km/h行駛起來后，氣瓶內(nèi)氧氣的內(nèi)能是否增加？通過此問題，讓學生認識內(nèi)能是所有分子熱運動動能和分子勢能之總和，而不是分子定向移動的動能。另一方面，物體機械能增加，內(nèi)能不一定增加。課上練習：1判斷下面各結論是否正確？（1）溫度高的物體，內(nèi)能不一定大。（2）同樣質量的水在100時的內(nèi)能比60時的內(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）是對的。2在標準大氣壓下，100的水吸收熱量變成同溫度的水蒸氣的過程，下面的說法是否正確？（1）分子熱運動的平均動能不變，因而物體的內(nèi)能不變。（2）分子的平均動能增加，因而物體的內(nèi)能增加。 答案：以上結論都不對。（三）課堂小結（1）這節(jié)課上新建立了三個物理概念：分子熱運動的平均動能、分子勢能、內(nèi)能。要知道這三個概念的確切含義，更為重要的是能夠區(qū)分溫度、內(nèi)能、熱量，知道內(nèi)能與機械能的區(qū)別和聯(lián)系。（2）要掌握三個物理規(guī)律：分子熱運動的平均動能與溫度的關系、分子間的相互作用力與分子間距離的關系、做功與熱傳遞在使物體內(nèi)能改變上的關系。（四）說明這節(jié)課是概念性很強的課，又不是從物理實驗或物理現(xiàn)象直接得出結論的課。對于概念要知道引入的目的、確切含義、與其他概念的區(qū)別和聯(lián)系。所以課上要講分子熱運動平均動能、內(nèi)能、熱量等概念的意義，并且要通過實際例題，讓學生通過判斷、推理來加深對這些概念的認識。第八章1、氣體的等溫變化 玻意耳定律一、教學目標1在物理知識方面要求：（1）知道什么是等溫變化；（2）知道玻意耳定律是實驗定律；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）知道用分子動理論對玻意耳定律的定性解釋；（5）會用玻意耳定律計算有關的問題。2通過對演示實驗的研究，培養(yǎng)學生的觀察、分析能力和從實驗得出物理規(guī)律的能力。3滲透物理學研究方法的教育：當需要研究兩個以上物理量間的關系時，先保持某個或某幾個物理量不變，從最簡單的情況開始研究，得出某些規(guī)律，然后再進一步研究所涉及的各個物理量間的關系。二、重點、難點分析1重點是通過實驗使學生知道并掌握一定質量的氣體在等溫變化時壓強與體積的關系，理解 p-V 圖象的物理意義，知道玻意耳定律的適用條件。2學生往往由于“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。在目前這個階段，有相當多學生尚不能正確確定密閉氣體的壓強。三、教具1定性演示一定質量的氣體在溫度保持不變時壓強與體積的關系橡皮膜（或氣球皮）、直徑為5cm左右兩端開口的透明塑料筒（長約25cm左右）、與筒徑匹配的自制活塞、20cm6cm薄木板一塊。2較精確地演示一定質量的氣體在溫度保持不變時壓強與體積的關系實驗儀器。 四、主要教學過程（一）引入新課對照牛頓第二定律的研究過程先m一定，aF；再F一定，a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)參量之間的關系。（二）教學過程設計1一定質量的氣體保持溫度不變，壓強與體積的關系實驗前，請同學們思考以下問題：怎樣保證氣體的質量是一定的？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量的氣體溫度保持不變，壓強與體積的關系（1）介紹實驗裝置觀察實驗裝置，并回答：研究哪部分氣體？ A管中氣體體積怎樣表示？（lS） 閥門a打開時，A管中氣體壓強多大？閥門a閉合時A管中氣體壓強多大？（p0）欲使A管中氣體體積減小，壓強增大，B管應怎樣操作？寫出A管中氣體壓強的表達式（p=p0+h）。 欲使A管中氣體體積增大，壓強減小，B管應怎樣操作？寫出A管中氣體壓強的表達式（p=p0-h）。 實驗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管時應注意什么？（緩慢）（2）實驗數(shù)據(jù)采集壓強單位：mmHg；體積表示：倍率法 環(huán)境溫度：室溫 大氣壓強：p0= mmHg A管中氣體體積減小時(基準體積為V)順序12345體積V壓強 A管中氣體體積增大時(基準體積為V)順序12345體積V2V3V壓強（3）實驗結論實驗數(shù)據(jù)表明：一定質量的氣體，在溫度不變的條件下，體積縮小到原來的幾分之一，它的壓強就增大到原來的幾倍；一定質量的氣體，在溫度不變的條件下，體積增大到原來的幾倍，它的壓強就減小為原來的幾分之一。改用其他氣體做這個實驗，結果相同。3玻意耳定律（1）定律內(nèi)容表述之一一定質量的氣體，在溫度不變的情況下，它的壓強跟體積成反比。數(shù)學表達式設初態(tài)體積為V1，壓強為p1；末態(tài)體積為V2，壓強為p2。有 p1V1=p2V2（2）定律內(nèi)容表述之二一定質量的氣體，在溫度不變的情況下，它的壓強跟體積的乘積是不變的。數(shù)學表達式pV=恒量（3）用圖象表述玻意耳定律縱軸代表氣體的壓強；橫軸代表氣體的體積；選取恰當?shù)姆侄群蛦挝?。請學生討論一下圖線該是什么形狀，并嘗試把它畫出來。（等溫線）（4）關于玻意耳定律的討論 圖象平面上的一個點代表什么？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？引導學生作出一定質量的氣體，在不同溫度下的幾條等溫線，比較后由學生得出結論：恒量隨溫度升高而增大。下面的數(shù)據(jù)說明什么？一定質量的氦氣壓強1atm500atm1000 atm實測體積1m31.36/500m32.068 5/1 000m3計算體積1/500m31/1 000m3玻意耳定律的適用條件：壓強不太大（和大氣壓比較）、溫度不太低（和室溫比較）的任何氣體。 你能推導出用密度形式表達的玻意耳定律嗎？ 你能用分子動理論對玻意耳定律作出解釋嗎？例題 某個容器的容積是10L，所裝氣體的壓強是20105Pa。如果溫度保持不變，把容器的開關打開以后，容器里剩下的氣體是原來的百分之幾？設大氣壓是1.0105Pa。解 設容器原裝氣體為研究對象。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。題后話：就容器而言，里面氣體質量變了，似乎是變質量問題了，但若視容器中氣體出而不走，就又是質量不變了。（三）課堂小結1一定質量的氣體，在溫度不變的情況下，它的壓強跟體積成反比。2玻意耳定律可以用p-V圖線表示。3玻意耳定律是實驗定律，不論什么氣體，只要符合壓強不太大（和大氣壓比較）、溫度不太低（和室溫比較）的條件，都近似地符合這個定律。2、氣體的等容變化和等壓變化一、教學目標1物理知識要求：（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)學表達式；理解p-t圖象的物理意義；（3）知道查理定律的適用條件；（4）會用分子動理論解釋查理定律。2通過演示實驗，培養(yǎng)學生的觀察能力、分析能力和實驗研究能力。3培養(yǎng)學生運用數(shù)學方法解決物理問題的能力由圖象總結出查理定律。二、重點、難點分析1查理定律的內(nèi)容、數(shù)學表達式、圖象及適用條件是重點。2氣體壓強和攝氏溫度不成正比，壓強增量和攝氏溫度成正比；氣體原來的壓強、氣體在零攝氏度的壓強，這些內(nèi)容易混淆。三、教具1引入新課的演示實驗帶有橡皮塞的滴液瓶、加熱裝置。2演示一定質量的氣體保持體積不變時，壓強與溫度的關系查理定律演示器、水銀氣壓計、攪棒、食鹽和適量碎冰、溫度計、保溫套、容器。四、主要教學過程（一）引入新課我們先來看一個演示實驗：滴液瓶中裝有干燥的空氣，用涂有少量潤滑油的橡皮塞蓋住瓶口，把瓶子放入熱水中，會看到塞子飛出；把瓶子放在冰水混合物中，拔掉塞子時會比平時費力。這個實驗告訴我們：一定質量的氣體，保持體積不變，當溫度升高時，氣體的壓強增大；當溫度降低時，氣體的壓強減小。請學生舉一些生活中的實例。下面我們進一步研究一定質量的氣體保持體積不變，氣體的壓強隨溫度變化的規(guī)律。（二）教學過程設計1氣體的等容變化結合演示實驗的分析，引導學生得出：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。2一定質量的氣體在等容變化過程中，壓強隨溫度變化的實驗研究（1）實驗裝置查理定律演示器請學生觀察實物。請學生結合實物演示，弄明白如下問題：研究對象在哪兒？ 當A管向上運動時，B管中的水銀面怎樣變化？ 當A管向下運動時，B管中的水銀面怎樣變化？怎樣保證瓶中氣體的體積不變？瓶中氣體的壓強怎樣表示？（當B管中水銀面比A管中水銀面低時；當B管中水銀面比A管中水銀面高時）（2）用氣壓計測量大氣壓強p0= mmHg（注意水銀氣壓計的讀數(shù)方法。）請兩位學生讀出當時的大氣壓強值。（3）實驗條件：一定質量的氣體、一定的氣體體積請學生討論：怎樣保證實驗條件？ 燒瓶用膠塞塞好，與水銀壓強計B管連接處密封好。 使水銀壓強計的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。（室溫）（4）實驗過程 將燒瓶置于食鹽加碎冰溶化的混合物中，燒瓶要完全沒入。（請學生估測發(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。氣體壓強減小。措施：請學生討論此時怎樣移動A管才能使B管中水銀面恢復到初始的標記位置。記下此時A、B管中水銀面的高度差。 將燒瓶完全置于冰水混合物中。（請學生估測發(fā)生的現(xiàn)象）現(xiàn)象：燒瓶中氣體體積仍小于室溫時的標記體積，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：仍請學生回答此時怎樣移動A管才能使B管中水銀面恢復到初始的標記位置。記下此時A、B管中水銀面的高度差。 將燒瓶完全置于30 的溫水中。（請學生估測發(fā)生的現(xiàn)象）現(xiàn)象：B管中水銀面低于標記位置，A管中水銀面高于標記位置。措施：請學生討論應怎樣移動A管，才能使B管中的水銀面恢復到初始標記位置。記下此時A、B管中水銀面的高度差。 將燒瓶再分別完全置于45的溫水中，60、75的熱水中，重復上述過程。（5）實驗數(shù)據(jù)表格實驗次數(shù)123456氣體溫度()20030456075氣體壓強mmHgp0= mmHg 室溫 請學生計算：（1）以0氣體壓強為參照，氣體溫度每升高1，增加的壓強值是0時氣體壓強值的多少分之一。（2）以0氣體壓強為參照，氣體溫度每降低1，減少的壓強值是0時氣體壓強值的多少分之一。（6）圖象（以實際實驗數(shù)據(jù)為準，此處僅為示意圖）由此圖象，可寫出如下方程：p=p0+kt其中k為斜率精確的實驗指出t外推=-2733實驗結論查理定律1787年法國科學家查理通過實驗研究，發(fā)現(xiàn)所有氣體都遵從定律查理。適用條件：溫度不太低；壓強不太大。微觀解釋：請學生自學課本。4查理定律的應用例1 一定質量的氣體，保持體積不變，溫度從1升高到5，壓強的增量為 2.0103 Pa，則 A它從5升高到10，壓強增量為2.0103PaB它從15升高到20，壓強增量為2.0103PaC它在0時，壓強約為1.4105Pa答案：C。（解題過程略）例2 密閉容器內(nèi)裝有一定質量的氣體，當溫度升高5時，氣體答案：227（解題過程略）（三）課堂小結1一定質量的氣體，在體積保持不變的情況下，溫度每升高（或降2查理定律可以用 p-t 圖線來表示。3查理定律是個實驗定律。不論什么氣體，只要符合壓強不太大（和大氣壓比較）、溫度不太低（和室溫比較）的條件，都近似地符合這個定律。3、氣體理想氣體的狀態(tài)方程一、教學目標1在物理知識方面的要求：（1）初步理解“理想氣體”的概念。（2）掌握運用玻意耳定律和查理定律推導理想氣體狀態(tài)方程的過程，熟記理想氣體狀態(tài)方程的數(shù)學表達式，并能正確運用理想氣體狀態(tài)方程解答有關簡單問題。（3）熟記蓋呂薩克定律及數(shù)學表達式，并能正確用它來解答氣體等壓變化的有關問題。2通過推導理想氣體狀態(tài)方程及由理想氣體狀態(tài)方程推導蓋呂薩克定律的過程，培養(yǎng)學生嚴密的邏輯思維能力。3通過用實驗驗證蓋呂薩克定律的教學過程，使學生學會用實驗來驗證成正比關系的物理定律的一種方法，并對學生進行“實踐是檢驗真理唯一的標準”的教育。二、重點、難點分析1理想氣體的狀態(tài)方程是本節(jié)課的重點，因為它不僅是本節(jié)課的核心內(nèi)容，還是中學階段解答氣體問題所遵循的最重要的規(guī)律之一。2對“理想氣體”這一概念的理解是本節(jié)課的一個難點，因為這一概念對中學生來講十分抽象，而且在本節(jié)只能從宏觀現(xiàn)象對“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理論方面才能對“理想氣體”給予進一步的論述。另外在推導氣體狀態(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，學生理解上也有一定難度。三、教具1氣體定律實驗器、燒杯、溫度計等。四、主要教學過程（一）引入新課前面我們學習的玻意耳定律是一定質量的氣體在溫度不變時，壓強與體積變化所遵循的規(guī)律，而查理定律是一定質量的氣體在體積不變時，壓強與溫度變化時所遵循的規(guī)律，即這兩個定律都是一定質量的氣體的體積、壓強、溫度三個狀態(tài)參量中都有一個參量不變，而另外兩個參量變化所遵循的規(guī)律，若三個狀態(tài)參量都發(fā)生變化時，應遵循什么樣的規(guī)律呢？這就是我們今天這節(jié)課要學習的主要問題。（二）教學過程設計1關于“理想氣體”概念的教學設問：（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出來的還是由實驗總結歸納得出來的？答案是：由實驗總結歸納得出的。（2）這兩個定律是在什么條件下通過實驗得到的？老師引導學生知道是在溫度不太低（與常溫比較）和壓強不太大（與大氣壓強相比）的條件得出的。老師講解：在初中我們就學過使常溫常壓下呈氣態(tài)的物質（如氧氣、氫氣等）液化的方法是降低溫度和增大壓強。這就是說，當溫度足夠低或壓強足夠大時，任何氣體都被液化了，當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。而且實驗事實也證明：在較低溫度或較大壓強下，氣體即使未被液化，它們的實驗數(shù)據(jù)也與玻