高二物理上學(xué)期教案

高二物理上學(xué)期教案

分子動理論和物體的內(nèi)能?物質(zhì)是由分子組成的-教案

一、教學(xué)目標(biāo)

1.在物理知識方面的要求：

（1）知道一般分子直徑和質(zhì)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。

2.培養(yǎng)學(xué)生在物理學(xué)中的估算能力，會通過阿伏伽德羅常數(shù)估算固體和液

體分子的質(zhì)量、分子的體積（或直徑）、分子數(shù)等微觀量。

3.滲透物理學(xué)方法的教育。運(yùn)用理想化方法，建立物質(zhì)分子是球形體的模

型，是為了簡化計(jì)算，突出主要因素的理想化方法。

二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析

1.重點(diǎn)有兩個，其一是使學(xué)生理解和學(xué)會用單分子油膜法估算分子大小（直

徑）的方法；其二是運(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。

2.盡管今天科學(xué)技術(shù)已經(jīng)達(dá)到很高的水平，但是在物理課上還不能給學(xué)生

展現(xiàn)出分子的真實(shí)形狀和分子的外觀。這給講授分子的知識帶來一定的困難，也

更突出了運(yùn)用估算方法和建立理想模型方法研究固體、液體分子的體積、直徑、

分子數(shù)的重要意義。

三、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

到鴇原子分布的圖樣。

2.演示實(shí)驗(yàn)：演示單分子油膜：油酸酒精溶液（1：200）,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(xué)過程

（一）熱學(xué)內(nèi)容簡介

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，因此研

究熱學(xué)的基本理論是分子動理論、能的轉(zhuǎn)化和守恒規(guī)律。

（-）新課教學(xué)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(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，

用于測定油膜面積。如圖1所示。

圖1

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(xué)生回答的基礎(chǔ)上，還要指出：

①介紹數(shù)量級這個數(shù)學(xué)名詞，一些數(shù)據(jù)太大，或很小，為了書寫方便，習(xí)慣

上用科學(xué)記數(shù)法寫成10的乘方數(shù)，如3X10%。我們把10的乘方數(shù)叫做數(shù)量級,

那么1X10,om和9X10'nm,數(shù)量級都是10%。

②如果分子直徑為d,油滴體積是V,油膜面積為S,則（1斗/5,根據(jù)估算得

出分子直徑的數(shù)量級為10%。

（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，鴇針的尖端原子分布的圖樣：插圖的中心部分亮點(diǎn)

直接反映鋁原子排列情況。經(jīng)過計(jì)算得出鋁原子之間的距離是2X10%。如果設(shè)

想鴇原子是一個挨著一個排列的話，那么鴇原子之間的距離L就等于鴇原子的直

徑d,如圖2所示。

d

dTzb匕coo

圖2

（3）物理學(xué)中還有其他不同方法來測量分子的大小，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(jié)果表明，一般分子直徑的

數(shù)量級是10%。例如水分子直徑是4X10%,氫分子直徑是2.3X10l0mo

（4）指出認(rèn)為分子是小球形是一種近似模型，是簡化地處理問題，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,對分子的大小有了較深入的認(rèn)識。

2.阿伏伽德羅常數(shù)

向?qū)W生提問：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Imol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M表示此常數(shù)，N,、=6.O2X1（F個/mol,粗略計(jì)

算可用N.=6X1（T個/mol。（阿伏伽德羅常數(shù)是一個基本常數(shù)，科學(xué)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(xué)生，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，Imol水

的質(zhì)量是0.018kg,體積是1.8X10加。每個水分子的直徑是4

子是一個挨著一個排列的。

提問學(xué)生：如何算出Imol水中所含的水分子數(shù)?

Imol水的體枳1.8x10rJ

回新=6*1嚴(yán)（個/moQ.

松子體枳=3x10口

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(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挨一個排列的（氣體不能這樣假設(shè)）。

提問學(xué)生：Imol水的質(zhì)量是M=18g,那么每個水分子質(zhì)量如何求？

回答，一個小分子庾量m.=^=詈/=3X1。"（kg）.

胴去QXIU

提問學(xué)生：若已知鐵的原子量是56,鐵的密度是7.8X10%g/m“，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？

回智.喔知翔貴疊是]皿山其中鐵原子的數(shù)目是必

Jo

11=*X6XM（個）?ixi（F（個），

18tt懈極曠=，=表鑒（m1）FXM⑺，

v=~==1x10*（?s）*

鐵原子的直徑4=更=0而方33又16”（m）。

歸納總結(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。

阿伏伽德羅常數(shù)是自然科學(xué)的一個重要常數(shù)（曾經(jīng)學(xué)過的萬有引力恒量也是

一個重要常數(shù)）。物理常數(shù)是物理世界客觀規(guī)律的反映。一百多年來，物理學(xué)家

想出各種辦法來測量它，不斷地努力，使用一次比一次更精確的測量方法。現(xiàn)在

測定它的精確值是NA=6.022045X1027molo

（三）課堂練習(xí)

1.體積是10'cm」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.10'cm2C.lO'tm2D.10scm2

答案：B

2.已知銅的密度是8.9X是,kg/nf,銅的摩爾質(zhì)量是63.5Xl（Fkg/mol。體

積是4.5cnf的銅塊中，含有多少原子？并估算銅分子的大小。

答案:3.8X1033X10*

（四）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米的數(shù)量級。

2.阿伏伽德羅常數(shù)是物理學(xué)中的一個重要常數(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(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)N4,得到通過物質(zhì)摩爾質(zhì)量M、密度P、阿伏伽德

羅常數(shù)N.,計(jì)算出分子直徑

（五）說明

1.由于課堂內(nèi)時間限制，單分子油膜法測定分子直徑的實(shí)驗(yàn)不可能在課堂

上完成全過程。在課堂上讓學(xué)生看到油膜散開現(xiàn)象和油膜面積的測量方法即可。

要想造成單分子油膜，必須選用脂肪酸類，如油酸C出100H或棕稠酸

G5HMe00H,這類脂肪酸分子的形狀為長鏈形，它的竣基一端浸入水中，而燒鏈

伸在水面上方，造成油酸長分子在水面上垂直排列，如圖3所示。

單分子層

二二二二^一二二二

圖3

分子動理論和物體的內(nèi)能-分子的熱運(yùn)動?教案

一、教學(xué)目標(biāo)

1.物理知識方面的要求：

(1)知道并記住什么是布朗運(yùn)動，知道影響布朗運(yùn)動激烈程度的因素，知

道布朗運(yùn)動產(chǎn)生的原因。

(2)知道布朗運(yùn)動是分子無規(guī)則運(yùn)動的反映。

(3)知道什么是分子的熱運(yùn)動，知道分子熱運(yùn)動的激烈程度與溫度的關(guān)系。

2.通過對布朗運(yùn)動的觀察，發(fā)現(xiàn)其特征，分析概括出布朗運(yùn)動的原因；培

養(yǎng)學(xué)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(yùn)動的原因分析，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。

二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析

1.通過學(xué)生對布朗運(yùn)動的觀察，引導(dǎo)學(xué)生思考、分析出布朗運(yùn)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(yùn)動是永不停息的無規(guī)

則運(yùn)動，反映了液體分子的永不停息的無規(guī)則運(yùn)動。這一連串結(jié)論的得出是這堂

課的教學(xué)重點(diǎn)。

2.學(xué)生觀察到的布朗運(yùn)動不是分子運(yùn)動，但它又間接反映液體分子無規(guī)則

運(yùn)動的特點(diǎn)。這是課堂上的難點(diǎn)。這個難點(diǎn)要從開始分析顯微鏡下看不到分子運(yùn)

動這個問題逐漸分散解疑。

三、教具

1.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氣瓶、玻璃

片；250毫升水杯內(nèi)盛有凈水、紅墨水。

2.制備好的有藤黃懸浮顆粒的水、顯微鏡用載物片、顯微攝像頭、大屏幕

投影電視。

四、主要教學(xué)過程

(-)引入新課

讓學(xué)生觀察兩個演示實(shí)驗(yàn)：

1.把盛有二氧化氮的玻璃瓶與另一個玻璃瓶豎直方向?qū)谙嘟佑|，看到二

氧化氮?dú)怏w從下面的瓶內(nèi)逐漸擴(kuò)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(kuò)展開來。

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

在學(xué)生回答的基礎(chǔ)上總結(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。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)過程

1.介紹布朗運(yùn)動現(xiàn)象

1827年英國植物學(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，后來把顆粒的這種無規(guī)則運(yùn)動叫做布朗運(yùn)動。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)

動存在。

介紹顯微鏡下如何觀察布朗運(yùn)動。在載物玻璃上的凹槽內(nèi)用滴管滴入兒滴有

藤黃的水滴，將蓋玻璃蓋上，放在顯微鏡載物臺上，然后通過顯微鏡觀察，在視

場中看到大大小小的許多顆粒，仔細(xì)觀察其中某一個很小的顆粒，會發(fā)現(xiàn)在不停

地活動，很像是水中的小魚蟲的運(yùn)動。將一臺顯微鏡放在講臺上，然后讓用顯微

攝像頭拍攝布朗運(yùn)動，經(jīng)過電腦在大屏幕上顯示投影成像，讓全體學(xué)生觀察，最

好教師用教鞭指一個顆粒在屏幕上的位置，以此點(diǎn)為參考點(diǎn)，讓學(xué)生看這顆微粒

以后的一些時間內(nèi)對參考點(diǎn)運(yùn)動情況。

讓學(xué)生看教科書上圖，圖上畫的幾個布朗顆粒運(yùn)動的路線，指出這不是布朗

微粒運(yùn)動的軌跡，它只是每隔30秒觀察到的位置的一些連線。實(shí)際上在這短短

的30秒內(nèi)微粒運(yùn)動也極不規(guī)則，絕不是直線運(yùn)動。

2.介紹布朗運(yùn)動的幾個特點(diǎn)

（1）連續(xù)觀察布朗運(yùn)動，發(fā)現(xiàn)在多天甚至兒個月時間內(nèi)，只要液體不干涸,

就看不到這種運(yùn)動停下來。這種布朗運(yùn)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(yuǎn)在運(yùn)動著。所以說，這種布朗運(yùn)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(yùn)

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

（3）懸浮的顆粒越小，布朗運(yùn)動越明顯。顆粒大了，布朗運(yùn)動不明顯，甚

至觀察不到運(yùn)動。

（4）布朗運(yùn)動隨著溫度的升高而愈加激烈。

3.分析、解釋布朗運(yùn)動的原因

（1）布朗運(yùn)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(qiáng)差、液體振動等等。

分層次地提問學(xué)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(yùn)動？溫度差這樣的外界因素能產(chǎn)生布朗

運(yùn)動嗎？

歸納總結(jié)學(xué)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(yùn)動對不同顆粒運(yùn)動情況不相同，因此液體

的溫度差不可能產(chǎn)生布朗運(yùn)動。又如液體的壓強(qiáng)差或振動等都只能使液體具有定

向運(yùn)動，懸浮在液體中的小顆粒的定向移動不是布朗運(yùn)動。因此，推理得出外界

因素的影響不是產(chǎn)生布朗運(yùn)動的原因，只能是液體內(nèi)部造成的。

（2）布朗運(yùn)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?yàn)橐后w分

子太小。但液體中許許多多做無規(guī)則運(yùn)動的分子不斷地撞擊微小懸浮顆粒，當(dāng)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(qiáng)，它就沿著這個方向運(yùn)動。

在下一瞬間，微小顆粒在另一方向受到的撞擊作用強(qiáng)，它又向著另一個方向運(yùn)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(yùn)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)越小。布朗運(yùn)動

微粒大小在10、數(shù)量級，液體分子大小在10%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(yùn)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(rèn)為

撞擊作用互相平衡，因此布朗運(yùn)動不明顯，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)動越激烈。

5.布朗運(yùn)動的發(fā)現(xiàn)及原因分析的重要意義

（1）結(jié)合上面的講解分析提問學(xué)生：布朗運(yùn)動是懸浮在液體中的固體微粒

分子的運(yùn)動嗎？是液體分子無規(guī)則運(yùn)動嗎？布朗微粒是被誰無規(guī)則撞擊而造成

的？布朗運(yùn)動間接地反映了誰的無規(guī)則運(yùn)動？

綜合學(xué)生回答歸納總結(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)動不是固體顆粒中分子的

運(yùn)動，也不是液體分子的無規(guī)則運(yùn)動，而是懸浮在液體中的固體顆粒的無規(guī)則運(yùn)

動。無規(guī)則運(yùn)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(yùn)動

間接地證實(shí)了液體分子的無規(guī)則運(yùn)動。

（2）布朗運(yùn)動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)動的反映。這說明分子的無規(guī)則

運(yùn)動與溫度有關(guān)，溫度越高，分子無規(guī)則運(yùn)動越激烈。所以通常把分子的這種無

規(guī)則運(yùn)動叫做熱運(yùn)動。

（三）課堂小結(jié)

1.要知道什么是布朗運(yùn)動。它是懸浮在液體中的固體微粒的無規(guī)則運(yùn)動，

是在顯微鏡下觀察到的。

2.知道布朗運(yùn)動的三個主要特點(diǎn)：永不停息地?zé)o規(guī)則運(yùn)動；顆粒越小，布

朗運(yùn)動越明顯；溫度越高，布朗運(yùn)動越明顯。

3.產(chǎn)生布朗運(yùn)動的原因：它是由于液體分子無規(guī)則運(yùn)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(yùn)動間接地反映了液體分子的無規(guī)則運(yùn)動，布朗運(yùn)動、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。

（四）課堂練習(xí)

1.關(guān)于布朗運(yùn)動的下列說法中，正確的

是[]。

A.布朗運(yùn)動就是液體分子的熱運(yùn)動

B.布朗運(yùn)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(yùn)動

C.溫度越高，布朗運(yùn)動越激烈

D.懸浮顆粒越小，布朗運(yùn)動越激烈

答案：C、Do

2.如圖是觀察記錄做布朗運(yùn)動的一個微粒的運(yùn)動路線。從微粒在A點(diǎn)開始

記錄，每隔30秒記錄下微粒的一個位置，得到B、C、D.E、F、G等點(diǎn)，則微粒

在75秒末時的位置[]0

AF

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連線的中點(diǎn)

D.可能在CD連線以外的某點(diǎn)

答案:C、Do

五、說明

1.本節(jié)課取得教學(xué)效果的關(guān)鍵是將布朗運(yùn)動演示實(shí)驗(yàn)做好，讓學(xué)生都看清

楚布朗運(yùn)動。即使教學(xué)設(shè)備條件差的學(xué)校，也應(yīng)該準(zhǔn)備2?4臺生物顯微鏡，預(yù)

先調(diào)好后，讓學(xué)生輪流觀察。設(shè)備條件好的學(xué)校，運(yùn)用顯微攝像頭，對準(zhǔn)載玻璃

上有藤黃的懸浮液，拍攝的結(jié)果通過電腦在大屏幕投影電視上展現(xiàn)出來。用顯微

鏡觀察布朗運(yùn)動全部過程也應(yīng)拍攝出來，給學(xué)生展示。

2.對于分子的永不停息的無規(guī)則運(yùn)動，要注意是無規(guī)則，而不是無規(guī)律。

無規(guī)則是指由于分子之間的相互碰撞，每個分子的運(yùn)動方向和速率在不斷地改

變，任何時刻，液體或氣體內(nèi)部，沿各個方向運(yùn)動的分子都有，而且分子運(yùn)動的

速率有大有小。對于某一個分子運(yùn)動是無規(guī)律的，但是熱學(xué)研究的是大量分子熱

運(yùn)動的總體效果，對于大量分子的無規(guī)則運(yùn)動是有規(guī)律可遵循的，這就是統(tǒng)計(jì)規(guī)

律。

分子動理論和物體的內(nèi)能?分子間的相互作用力?教案

一、教學(xué)目標(biāo)

1.在物理知識方面的要求：

（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

r。時分子力為零，知道r0的數(shù)量級。

（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)動的特點(diǎn)。

2.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，培養(yǎng)學(xué)生的推理能力。

二、重點(diǎn)、難點(diǎn)的分析

1.重點(diǎn)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(shí)驗(yàn)和事實(shí)，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(guān)系的曲線的物理意義。

2.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。

三、教具

1.演示分子間有間隙的實(shí)驗(yàn)。

①約1m長的，外徑約1cm的玻璃管，各約20?30ml的酒精和有紅色顏料

的水、橡皮塞。

②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(shí)驗(yàn)。

兩個圓柱形鉛塊（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.幻燈片：分子力隨分子間距離變化的曲線和兩個分子距離在L口，r>r?,

r<r,時分子力的示意圖。

四、教學(xué)過程

（-）引入新課

分子動理論是在堅(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)、

離子顯微鏡觀察鴇原子的分布等實(shí)驗(yàn)，知道物質(zhì)是由很小的分子組成的，分子大

小在10,數(shù)量級。我們又通過擴(kuò)散現(xiàn)象和布朗運(yùn)動等實(shí)驗(yàn)知道了分子是永不停

息地做無規(guī)則運(yùn)動的。分子動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）教學(xué)過程設(shè)計(jì)

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。

提問學(xué)生：這兩個實(shí)驗(yàn)說明了什么問題?

總結(jié)歸納學(xué)生的回答：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)動和擴(kuò)散現(xiàn)象不但說明分子不停地做無規(guī)則運(yùn)動，同時也說明分子間

有空隙，否則分子便不能運(yùn)動了。

前面第一節(jié)討論分子的大小時，認(rèn)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(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

,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…

定存在著相互吸引力。

（3）演示實(shí)驗(yàn)：兩個圓柱體形鉛塊，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，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。

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。

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

綜合學(xué)生的回答，總結(jié)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(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

個分子間距在圖象橫坐標(biāo)距離時，分子間的引力與斥力平衡，分子間作用力為

零，八的數(shù)量級為10%,相當(dāng)于r°位置叫做平衡位置。

分子間距離當(dāng)rVr。時，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>r0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(dāng)分子距離的數(shù)量級大于10%時，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(yùn)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(yùn)動又要使

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)。

（1）提問學(xué)生：固體與液體、氣體比較有什么特征？

總結(jié)學(xué)生回答的結(jié)果，說明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)量級在10%,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(yùn)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(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(kuò)大為原來的1000倍，說明分子間距離約增

加為原來儂而，apiom.因他氣體分子間距聲數(shù)量級在Mm,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(jié)

i.前面三課時內(nèi)學(xué)習(xí)的內(nèi)容是對初中物理已學(xué)過的分子動理論的加深和擴(kuò)

展?？偨Y(jié)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(yùn)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(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10%的數(shù)量級有一個平衡位置（r°）,此位置

下，斥力與引力的合力為零。當(dāng)分子間距離大于r,引力顯著，當(dāng)分子間距離小于

“斥力顯著。分子間距離接近10%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(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.用分子動理論的知識解釋下列現(xiàn)象：

（1）灑在屋里的一點(diǎn)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(yùn)動及擴(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(xué)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。

六、說明

完成本節(jié)課內(nèi)容，以教師與學(xué)生相互討論對話方式進(jìn)行為宜，在其中完成兒

個必要的演示實(shí)驗(yàn)。整個教學(xué)過程體現(xiàn)人們根據(jù)已知事實(shí)，進(jìn)行分析、判斷、推

理的過程。避免一節(jié)課自始至終采用教師單獨(dú)

分子動理論和物體的內(nèi)能?物體的內(nèi)能改變內(nèi)能的兩種?教案

一、教學(xué)目標(biāo)

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(biāo)志。

（2）知道分子的勢能跟物體的體積有關(guān)，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(guān)，能區(qū)別物體

的內(nèi)能和機(jī)械能。

（4）知道做功和熱傳遞在改變物體內(nèi)能上是等效的，知道兩者的區(qū)別，了

解熱功參量的意義。

2.在培養(yǎng)學(xué)生能力方面，這節(jié)課中要讓學(xué)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(xué)生初步知道三個

物理規(guī)律：溫度與分子平均動能關(guān)系，分子勢能與分子間距離關(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)生對物理概念和規(guī)律的理

解能力。

3.滲透物理學(xué)方法的教育：在分子平均動能與溫度關(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。

二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析

1.教學(xué)重點(diǎn)是使學(xué)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(guān)系、分子勢能與分子之間距離關(guān)系、

熱傳遞與功的關(guān)系）。

2.區(qū)分溫度、內(nèi)能、熱量三個物理量是教學(xué)上的一個難點(diǎn)；分子勢能隨分

子間距離變化的勢能曲線是教學(xué)上的另一難點(diǎn)。

三、教具

1.壓縮氣體做功，氣體內(nèi)能增加的演示實(shí)驗(yàn)：

圓形玻璃筒,、活塞、硝化棉。

2.幻燈及幻燈片，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(xué)過程

（一）引入新課

我們知道做機(jī)械運(yùn)動的物體具有機(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)動產(chǎn)生的。

那么熱運(yùn)動的能量與大量的無規(guī)律運(yùn)動有什么關(guān)系呢？這是今天學(xué)習(xí)的問題。

（-）教學(xué)過程的設(shè)計(jì)

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(yùn)動，對于每個分子來說都有無規(guī)則運(yùn)

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(yùn)動的結(jié)果，所以研究個別分子運(yùn)動的動能是

沒有意義的。而研究大量分子熱運(yùn)動的動能，需要將所有分子熱運(yùn)動動能的平均

值求出來，這個平均值叫做分子熱運(yùn)動的平均動能。

學(xué)習(xí)布朗運(yùn)動和擴(kuò)散現(xiàn)象時，我們知道布朗運(yùn)動和擴(kuò)散現(xiàn)象都與溫度有關(guān)

系，溫度越高，布朗運(yùn)動越激烈，擴(kuò)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(yùn)動加劇。用上述分子熱運(yùn)動的平均動能來說明，就是溫度升高，

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

因此從分子動理論觀點(diǎn)來看，溫度是物體分子熱運(yùn)動的平均動能的標(biāo)志?！皹?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)動的平均動能增

大或減小。溫度不變，就表示了分子熱運(yùn)動的平均動能不變。其他宏觀物理量如

時間、質(zhì)量、物質(zhì)種類都不是分子熱運(yùn)動平均動能的標(biāo)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(yùn)動的統(tǒng)計(jì)意義上的平均動能相對

應(yīng)，對于個別分子或兒十個、兒百個分子熱運(yùn)動的動能大小與溫度是沒有關(guān)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(yùn)動平均動能大小的標(biāo)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%數(shù)量級時，分子的作用力的合力為零，此距離為

Too

卜一％―H彈簧處于原長％

上一rT彈簧處于壓縮狀態(tài)r

當(dāng)分子距離小于時，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，彈性勢能以增大。

如果分子間距離大于八時，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，氏增大。

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,

分子勢能都增大。所以說，分子在平衡位置處是分子勢能最低點(diǎn)。如果分子間距

離是無限遠(yuǎn)時，取分子勢能為零值,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)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(fù)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2的圖象中表現(xiàn)出來。從圖中看到分子間距離在r.處，分子勢能最小。

既然分子勢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(yùn)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(yùn)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(xué)生：宏觀量中哪些物理量是分子熱運(yùn)動的平均動能和分子勢能的標(biāo)

志？

根據(jù)學(xué)生的回答，引導(dǎo)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(zhì)量、溫度、體積和物態(tài)來決定。

課堂討論題：下列各個實(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1kg50c的鐵塊與質(zhì)量是0.lkg50°C的鐵塊，比較內(nèi)能。

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

（2）物體機(jī)械運(yùn)動對應(yīng)著機(jī)械能，熱運(yùn)動對應(yīng)著內(nèi)能。任何物體都具有內(nèi)

能，同時還可以具有機(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——動能和重力勢能。

提問學(xué)生：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,

氣瓶內(nèi)氧氣的內(nèi)能是否增加？

通過此問題，讓學(xué)生認(rèn)識內(nèi)能是所有分子熱運(yùn)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(jī)械能增加，內(nèi)能不一定增加。

4.物體的內(nèi)能改變的兩種方式

（1）列舉鋸木頭和用砂輪磨刀具，鋸條、木頭和刀具溫度升高，說明克服

摩擦力做功，可以使物體的內(nèi)能增加。如果外力對物體做功全部用于物體內(nèi)能改

變的情況下，外力做多少功，物體的內(nèi)能就改變多少。如果用W表示外界對物體

做的功，用4E表示物體內(nèi)能的變化，那么有「4E。功的單位是焦耳，內(nèi)能的

單位也是焦耳。

演示壓縮空氣，硝化棉燃燒。說明外力壓縮空氣過程，對氣體做功，使氣體

的內(nèi)能增加，溫度升高到棉花的燃點(diǎn)而使其燃燒。

以上實(shí)例說明做功可以改變物體的內(nèi)能。

（2）在爐灶上燒熱水，火爐烤熱周圍物體，這些物體溫度升高內(nèi)能增加。

這些實(shí)例說明依靠熱傳遞方式也可以使物體的內(nèi)能改變。物體吸收熱量，內(nèi)能增

加。物體放出熱量，物體的內(nèi)能減少。如果傳遞給物體的熱量用Q表示，物體內(nèi)

能的變化量是AE,那么，Q=AE0

熱量的計(jì)算公式有：Q=mcAt,Q=ML,Q=m入（后面的兩個公式分別是物質(zhì)熔

解和汽化時熱量的計(jì)算式）。熱量的單位是焦耳，過去的單位是卡。

所以做功和熱傳遞是改變物體內(nèi)能的兩種方式。

（3）做功和熱傳遞對改變物體的內(nèi)能是等效的。

一杯水可以用加熱的方法（即熱傳遞方式）傳遞給它一定的熱量，使它從某

一溫度升高到另一溫度。這過程中這杯水的內(nèi)能有一定量的變化。也可以采取做

功的方式，比如用攪拌器在水中不斷攪拌，也可以使這杯水從相同的初溫度升高

到同一高溫度，這樣，水的內(nèi)能會有相同的變化量。兩種方式不同，得到的結(jié)果

是相同的。除非事先知道，否則我們無法區(qū)別是哪種方式使這杯水的內(nèi)能增加的。

因此，做功和熱傳遞對改變物體的內(nèi)能是等效的。

（4）雖然做功和熱傳遞對改變物體的內(nèi)能是等效的，但是這兩種方式的物

理過程有本質(zhì)的區(qū)別。做功使物體內(nèi)能改變的過程是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程。

而熱傳遞的過程只是物體之間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移，沒有能量形式的轉(zhuǎn)化。

課上練習(xí)：

1.判斷下面各結(jié)論是否正確？

（1）溫度高的物體，內(nèi)能不一定大。

（2）同樣質(zhì)量的水在100C時的內(nèi)能比60C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。

（5）熱傳遞過程一定是從內(nèi)能大的物體向內(nèi)能小的物體傳遞熱量。

（6）溫度高的物體，含有的熱量多，或者說內(nèi)能大的物體含有的熱量多。

（7）摩擦鐵絲發(fā)熱，說明功可以轉(zhuǎn)化為熱量。

答案：（1）、（2）是對的。

2.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，下面

的說法是否正確？

（1）分子熱運(yùn)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。

（3）所吸收的熱量等于物體內(nèi)能的增加量。

（4）分子的內(nèi)能不變。

答案：以上四個結(jié)論都不對。

（三）課堂小結(jié)

（1）這節(jié)課上新建立了三個物理概念：分子熱運(yùn)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(jī)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(yùn)動的平均動能與溫度的關(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。

（四）說明

這節(jié)課是概念性很強(qiáng)的課，又不是從物理實(shí)驗(yàn)或物理現(xiàn)象直接得出結(jié)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(yùn)動平均動能、內(nèi)能、熱量等概念的意義，并且要通過實(shí)際例題,

讓學(xué)生通過判斷、推理來加深對這些概念的認(rèn)識。

分子動理論和物體的內(nèi)能?能的轉(zhuǎn)化和守恒定律?教案

一、教學(xué)目標(biāo)

1.在物理知識方面的要求：

(1)理解能的轉(zhuǎn)化和守恒定律，能列舉出能的轉(zhuǎn)化和守恒定律的實(shí)例；

(2)理解“永動機(jī)”不能實(shí)現(xiàn)的原理。

2.讓學(xué)生初步學(xué)會運(yùn)用能的轉(zhuǎn)化和守恒定律計(jì)算一些簡單的內(nèi)能和機(jī)械能

相互轉(zhuǎn)化的問題。

3.能的轉(zhuǎn)化和守恒定律是自然科學(xué)的基本定律之一，應(yīng)用能的轉(zhuǎn)化和守恒

的觀點(diǎn)來分析物理現(xiàn)象、解決物理問題是很重要的物理思維方法。

二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析

1.重點(diǎn)內(nèi)容是能的轉(zhuǎn)化和守恒定律，強(qiáng)調(diào)能的轉(zhuǎn)化和守恒定律是自然科學(xué)

中最基本定律。

學(xué)習(xí)運(yùn)用能的轉(zhuǎn)化和守恒原理計(jì)算一些物理習(xí)題。

2.運(yùn)用能的轉(zhuǎn)化和守恒定律對具體的自然現(xiàn)象進(jìn)行分析，說明能是怎樣轉(zhuǎn)

化的，對學(xué)生來說是有難度的。

三、教具

幻燈、幻燈片，其內(nèi)容是：

1.反映電能、機(jī)械能、化學(xué)能與內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化的實(shí)例插圖。

2.反映自然界各種形式能相互轉(zhuǎn)化的實(shí)例插圖。

3.歷史上有人設(shè)計(jì)的“永動機(jī)”插圖。

四、主要教學(xué)過程

(-)引入新課

我們知道刀具在砂輪上磨削時，刀具發(fā)熱是因?yàn)橥ㄟ^摩擦力做功，機(jī)械能轉(zhuǎn)

化為內(nèi)能。在暖氣片上放有一瓶冷水，過一段時間后水變熱，這是通過熱量傳遞

使這瓶水內(nèi)能增加。這些實(shí)例中，物體的內(nèi)能為什么增加了？是憑空產(chǎn)生的還是

由其他形式能轉(zhuǎn)化來的？能的轉(zhuǎn)化過程中數(shù)量之間有什么關(guān)系？這是今天要學(xué)

習(xí)的內(nèi)容。

（二）教學(xué)過程設(shè)計(jì)

1.機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程中能量守恒

（1）運(yùn)動的汽車緊急剎車，汽車最終停下來。這過程中汽車的動能（機(jī)械

能）轉(zhuǎn)化為輪胎和路面的內(nèi)能（假定這過程沒有與周圍物體有熱交換，即不散熱

也不吸熱）。摩擦力做了多少功，內(nèi)能就增加多少。公式W=4E表示了做功與內(nèi)

能變化的關(guān)系，這公式也反映出做功過程中，機(jī)械能的損失數(shù)量恰好等于物體內(nèi)

能增加的數(shù)量。

（2）把一鐵塊放入盛有水的燒杯中，用酒精燈加熱燒杯內(nèi)水，直至水沸騰。

在這一過程中，鐵塊從周圍水中吸收了熱量使它溫度升高，內(nèi)能增加。這過程中

水的一部分內(nèi)能通過熱量傳遞使鐵塊內(nèi)能增加。鐵塊吸收多少熱量，它內(nèi)能就增

加多少。公式Q=AE表示吸收的熱量與內(nèi)能變化量的關(guān)系，也反映出鐵塊增加的

內(nèi)能數(shù)量與水轉(zhuǎn)移給鐵塊的內(nèi)能數(shù)量相等。

一般情況下，如果物體跟外界同時發(fā)生做功和熱傳遞過程，那么，外界對物

體所做的功W加上物體從外界吸收的熱量Q,等于物體內(nèi)能的增加AE,即

W+Q=AE

上式所表示的是功、熱量和內(nèi)能之間變化的定量關(guān)系，同時它也反映了一個

物體的內(nèi)能增加量等于物體的機(jī)械能減少量和另外物體內(nèi)能減少量（內(nèi)能轉(zhuǎn)移

量）之和。進(jìn)而說明，內(nèi)能和機(jī)械能轉(zhuǎn)化過程中能量是守恒的。

2.其他形式的能也可以和內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化

（1）介紹其他形式能：我們學(xué)習(xí)過機(jī)械運(yùn)動有機(jī)械能，熱運(yùn)動有內(nèi)能，實(shí)

際上自然界存在著許多不同形式的運(yùn)動，每種運(yùn)動都有一種對應(yīng)的能量，如電能、

磁能、光能、化學(xué)能、原子能等。

（2）不僅機(jī)械能和內(nèi)能可以相互轉(zhuǎn)化，其他形式能也可以和內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化,

舉例說明：（同時放映幻燈片）

①電爐取暖：電能一內(nèi)能

②煤燃燒：化學(xué)能一內(nèi)能

③熾熱燈燈絲發(fā)光：內(nèi)能一光能

（3）其他形式的能彼此之間都可以相互轉(zhuǎn)化。畫出圖表讓學(xué)生回答分析:

太陽能一（地面受熱蒸發(fā)，空氣加熱和水汽上升一風(fēng)流動）機(jī)械能

*（植物吸收光合作用）f植物化學(xué)能■>（動物吃掉植物）f動物化學(xué)能

古代動植物被埋地下

（石油、煤、天燃?xì)猓﹥?nèi)能一「一電能

」機(jī)械能

3.能的轉(zhuǎn)化和守恒定律

大量事實(shí)證明：各種形式的能都可以相互轉(zhuǎn)化，并且在轉(zhuǎn)化過程中守恒。

“能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為別的形

式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到別的物體?！边@就是能的轉(zhuǎn)化和守恒定律。

在學(xué)習(xí)力學(xué)知識時，學(xué)習(xí)了機(jī)械能守恒定律。機(jī)械能守恒定律是有條件限制

的定律，而且實(shí)際現(xiàn)象中是不可能實(shí)現(xiàn)的。而能的轉(zhuǎn)化和守恒定律是存在于普遍

自然現(xiàn)象中的自然規(guī)律。這規(guī)律對物理學(xué)各個領(lǐng)域的研究，如力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)、

光學(xué)等都有指導(dǎo)意義。它也對化學(xué)、生物學(xué)等自然科學(xué)的研究都有指導(dǎo)作用。

4.永動機(jī)不可能制成

歷史上不少人希望設(shè)計(jì)一種機(jī)器，這種機(jī)器不消耗任何能量，卻可以源源不

斷地對外做功。這種機(jī)器被稱為永動機(jī)。雖然很多人，進(jìn)行了很多嘗試和各種努

力，但無一例外地以失敗告終。失敗的原因是設(shè)計(jì)者完全違背了能的轉(zhuǎn)化和守恒

定律，任何機(jī)器運(yùn)行時其能量只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式。如果它對外做

功必然消耗能量，不消耗能量就無法對外做功，因而永動機(jī)是永遠(yuǎn)不可能制造成

功的。

5.運(yùn)用能的轉(zhuǎn)化和守恒定律進(jìn)行物理計(jì)算

例題：用鐵錘打擊鐵釘，設(shè)打擊時有80%的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能的50

%用來使鐵釘?shù)臏囟壬?。問打?0次后，鐵釘?shù)臏囟壬叨嗌贁z氏度？已知

鐵錘的質(zhì)量為1.2kg,鐵錘打擊鐵釘時的速度是10m/s,鐵釘質(zhì)量是40g,鐵的

比熱是5.0X104/（kg.℃）o

首先讓學(xué)生分析鐵錘打擊鐵釘?shù)倪^程中能量的轉(zhuǎn)化。

歸納學(xué)生回答結(jié)果，指出鐵錘打擊鐵釘時，鐵錘的一部分動能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，

而且內(nèi)能中的一半被鐵釘吸收，使它的溫度升高。如果用AE表示鐵釘?shù)膬?nèi)能增

加量，鐵錘和鐵釘?shù)馁|(zhì)量分別用M和m表示，鐵錘打擊鐵釘時的速度用v表示。

依據(jù)能的轉(zhuǎn)化和守恒定律，有

?x1M?,X80^X50^=AE

鐵釘?shù)膬?nèi)能增加量不能直接計(jì)算鐵釘?shù)臏囟?，我們把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的數(shù)

量等效為以熱傳遞方式完成的，因此等效為計(jì)算打擊過程中鐵釘吸收多少熱量，

這熱量就是鐵釘?shù)膬?nèi)能增加量。因此有

Q=cm△t

上式中C為鐵釘?shù)谋葻?，At表示鐵釘?shù)臏囟壬吡俊⑸厦鎯蓚€公式聯(lián)立,

得出

20x1.2x10^x0.4

△t=X80X50X=RMCO

2cm2xiOxiO3?QO4

經(jīng)計(jì)算得出鐵釘溫度升高24℃。在這個物理計(jì)算過程中突出體現(xiàn)了如何應(yīng)

用能的轉(zhuǎn)化和守恒定律這一基本原理。

應(yīng)該注意,有的同學(xué)把上述題目中鐵錘打擊鐵釘過程中的能量轉(zhuǎn)化,說成“鐵

錘做功轉(zhuǎn)化為熱量”是不正確的。只能說做功與熱量傳遞在使物體內(nèi)能改變上是

等效的。

（三）課堂小結(jié)

自然界的物質(zhì)有不同的運(yùn)動形式，每一?種運(yùn)動都對應(yīng)著一種能。能不能憑空

產(chǎn)生，也不能憑空消失，自然界各種形式的能存在著相互轉(zhuǎn)化過程，轉(zhuǎn)化過程中

總量是守恒的。能的轉(zhuǎn)化和守恒定律是自然界最基本的物理定律。

同學(xué)們要會分析一些自然現(xiàn)象中能是怎樣轉(zhuǎn)化的。

應(yīng)該知道，根據(jù)能的轉(zhuǎn)化和守恒定律，永動機(jī)是不可能制造成功的。

通過課上的例題計(jì)算，學(xué)會運(yùn)用能的轉(zhuǎn)化和守恒定律解決物理問題的方法。

（四）說明

能的轉(zhuǎn)化和守恒定律是學(xué)生進(jìn)入高中物理階段后，第一次完整、細(xì)致地學(xué)習(xí)。

此定律對今后學(xué)習(xí)物理是很重要的一個理論鋪墊。教學(xué)上要重視，課堂上講解要

細(xì)致和透徹。

氣體?氣體的狀態(tài)和狀態(tài)參量-教案

一、教學(xué)目標(biāo)

1.在物理知識方面要求：

（1）知道氣體的溫度、體積和壓強(qiáng)是描述氣體狀態(tài)的狀態(tài)參量；

（2）理解氣體的溫度、體積和壓強(qiáng)的物理意義；

（3）知道氣體的壓強(qiáng)是大量氣體分子頻繁碰撞器壁而產(chǎn)生的；

（4）會用水銀壓強(qiáng)計(jì)測量密閉氣體的壓強(qiáng)；

（5）會計(jì)算氣體的壓強(qiáng)。

2.通過研究描述氣體狀態(tài)的三個參量，明確本章的中心課題和研究方法，

增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的目的性。

二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析

1.氣體的壓強(qiáng)是重點(diǎn)，因?yàn)樗且院筮M(jìn)一步學(xué)習(xí)氣體實(shí)驗(yàn)定律和理想氣體

狀態(tài)方程的基礎(chǔ)。所以要讓學(xué)生理解壓強(qiáng)概念的物理意義，知道壓強(qiáng)的單位，會

計(jì)算氣體的壓強(qiáng)，會用水銀壓強(qiáng)計(jì)測定氣體的壓強(qiáng)。

2.正確確定密閉氣體的壓強(qiáng)是難點(diǎn)，特別是U形管中氣體的壓強(qiáng)。受重力

—壓力一壓強(qiáng)這樣的推理邏輯的影響，學(xué)生在理解氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生時會感到困惑。

三、教具

1.演示氣體壓強(qiáng)的大小

水銀氣壓計(jì)（U形管的底部用乳膠管連接，B管為可活動的）。

2.氣體壓強(qiáng)的模擬實(shí)驗(yàn)

氣體分子運(yùn)動模擬實(shí)驗(yàn)器。

四、主要教學(xué)過程

（-）引入新課

在研究機(jī)械運(yùn)動時，物體的位置、速度確定了，物體的運(yùn)動狀態(tài)就確定了。

當(dāng)研究對象轉(zhuǎn)換為氣體時，描述氣體的狀態(tài)，顯然不能再用位置、速度這樣的物

理量了。那么應(yīng)該用什么物理量來描述氣體的狀態(tài)呢？

舉例：

凹陷的乒乓球被熱水一澆，恢復(fù)原狀；

充好氣的氣球，放在暖氣片上會爆裂；

自行車內(nèi)胎在夏天時容易爆胎；

氣體被壓縮；

壓縮氣體突然膨脹；

通過學(xué)生舉出的眾多實(shí)例，分析得出：對于一定質(zhì)量的某種氣體，描述其狀

態(tài)的物理量有溫度、體積和壓強(qiáng)。

(-)教學(xué)過程設(shè)計(jì)

1.溫度

(1)對溫度物理意義的認(rèn)識

宏觀：溫度表示物體的冷熱程度。

微觀：溫度標(biāo)志著物體內(nèi)部分子無規(guī)則運(yùn)動的劇烈程度；溫度是物體分子平

均動能的標(biāo)志。

(2)溫度與溫標(biāo)

溫標(biāo)即溫度的數(shù)值表示法。

攝氏溫標(biāo)一一攝氏溫度t

熱力學(xué)溫標(biāo)——熱力學(xué)溫度T

2.氣體的體積

(1)氣體體積是指氣體分子充滿的空間，即容器的容積。

(2)這個容積不是氣體分子本身的體積之和，氣體分子之間是有空隙的。

(3)氣體的體積用字母V表示。

(4)國際單位制單位dm\cm，

lL=10V=ldm3

3.氣體的壓強(qiáng)

(1)用水銀壓強(qiáng)計(jì)測容器中氣體的壓強(qiáng)請同學(xué)們討論一下：若實(shí)驗(yàn)顯示的

是圖甲所示的情況，那么容器中的氣體壓強(qiáng)比外界大氣壓是大還是小？寫出數(shù)學(xué)

表達(dá)式。若實(shí)驗(yàn)顯示的是圖乙所示的情況，那么容器中的氣體壓強(qiáng)比外界大氣壓

是大還是??？寫出數(shù)學(xué)表達(dá)式。

這里用P。表示大氣壓強(qiáng)，p表示容器中氣體的壓強(qiáng)，h表示兩個水銀面的高

度差，P，,表示高度為h的水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)，引導(dǎo)學(xué)生寫出數(shù)學(xué)表達(dá)式：

圖甲P=Po+Pb

圖乙P=p<>-Ph

(2)氣體的壓強(qiáng)是怎樣產(chǎn)生的？

舉例1用一小把針刺手心，隨著針刺頻率的增加，手心的感覺會有什么變

化？

舉例2氣體分子運(yùn)動模擬實(shí)驗(yàn)器，定性模擬大量氣體分子頻繁地碰撞器壁

產(chǎn)生持續(xù)的均勻壓力，形成對器壁的壓強(qiáng)。

舉例3大量密集的雨點(diǎn)接連不斷地打在雨傘上，對傘面產(chǎn)生一個持續(xù)的壓

力。

在對上述舉例討論、觀察后，引導(dǎo)學(xué)生歸納出氣體壓強(qiáng)的產(chǎn)生原因：

大量氣體分子對器壁的頻繁碰撞，形成了對器壁的壓強(qiáng)。

（3）什么因素決定定質(zhì)量的氣體壓強(qiáng)的大??？（引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析、歸

納）

①分子的密度（單位體積內(nèi)的分子數(shù)）——分子密度越大，在單位時間內(nèi)器

壁的單位面積上受到的分子撞擊次數(shù)就越多，產(chǎn)生的壓強(qiáng)也就越大。

而氣體的分子密度由氣體的摩爾數(shù)和氣體的體積所決定。

②分子的平均速率——分子運(yùn)動越劇烈，平均速率越大，那么在單位時間內(nèi)

器壁單位面積上受到分子撞擊的次數(shù)越多，而且每次撞擊的作用也越大，氣體的

壓強(qiáng)也就越大。

而氣體分子的平均速率是由氣體的溫度反映的。

結(jié)論：對于一定質(zhì)量的氣體，體積和溫度是決定氣體壓強(qiáng)的因素。

（4）大氣壓強(qiáng)是怎樣產(chǎn)生的？

實(shí)驗(yàn)和理論證明：

①大氣層中的氣體，其單位體積內(nèi)的分子數(shù)是隨高度而遞減的；

②大氣層中不同高度的氣體，分子密度不同和溫度不同，產(chǎn)生的大氣壓強(qiáng)也

就不同；

③分子的頻繁碰撞——大氣壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因。

舉例一只空杯子，在杯口輕輕地蓋上一張小紙片，說明你將會看到的現(xiàn)象

并說明其原因。

4.氣體的狀態(tài)與狀態(tài)的變化

（1）對于一定質(zhì)量的氣體，如果溫度、體積和壓強(qiáng)都不變，就說氣體處于

一定的狀態(tài)中。

（2）如果三個量都變了，或其中兩個量變了，就說氣體的狀態(tài)變了。

（3）三個量中只有一個量改變而其他兩個量不改變的情況不會發(fā)生。

5.研究方法

（1）通過實(shí)驗(yàn)；

（2）先研究一定質(zhì)量的氣體溫度保持不變時，壓強(qiáng)和體積的關(guān)系；體積保

持不變時壓強(qiáng)與溫度的關(guān)系；

（3）在上述研究的基礎(chǔ)上，歸納出三個量都發(fā)生變化時遵循的規(guī)律。

（三）課堂小結(jié)

1.氣體的溫度、體積和壓強(qiáng)是描述氣體狀態(tài)的狀態(tài)參量；

2.氣體的壓強(qiáng)是大量氣體分子頻繁地碰撞器壁而產(chǎn)生的；

3.一定質(zhì)量的氣體的壓強(qiáng)是由氣體的體積和溫度決定的；

4.用實(shí)驗(yàn)的方法和歸納法研究三個狀態(tài)參量變化時的互相關(guān)聯(lián)。

五、說明

1.教材中提到“對一定質(zhì)量的氣體來說，如果溫度、體積和壓強(qiáng)這三個量

都不改變，我們就說氣體處于一定的狀態(tài)中”。這個“狀態(tài)”指的是熱動平衡態(tài)。

當(dāng)一定質(zhì)量的氣體處在外界條件不變的情況下，表征它的宏觀狀態(tài)的物理量，如

溫度、體積、壓強(qiáng)等，保持不變，可被測定，氣體就處于熱動平衡態(tài)。

2.若沒有“氣體分子運(yùn)動模擬實(shí)驗(yàn)器”，可改用托盤天平來演示

氣體.氣體的等溫變化玻意耳定律?教案

一、教學(xué)目標(biāo)

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(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）知道用分子動理論對玻意耳定律的定性解釋；

（5）會用玻意耳定律計(jì)算有關(guān)的問題。

2.通過對演示實(shí)驗(yàn)的研究，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.滲透物理學(xué)研究方法的教育：當(dāng)需要研究兩個以上物理量間的關(guān)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(jìn)一步研究所涉及的各個物理量間的關(guān)系。

二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析

1.重點(diǎn)是通過實(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。

2.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)。在目前這個階