人教版物理九(上) 第13章 內能 第1節(jié) 分子熱運動（導學案）

第第頁人教版物理九(上)第13章內能第1節(jié)分子熱運動（導學案）第十三章內能

三環(huán)：自學展示反饋

本章是在學習了機械能的基礎上，把對能量的研究拓展到內能.首先說明物質是由分子、原子構成的，進一步引出分子動理論；接著講述物體內部所有分子具有的分子動能和分子間相互作用的勢能的總和——內能，通過實驗說明利用內能可以做功，以及改變內能的兩種不同方法，反映了內能和其他形式的能之間的相互轉化；最后通過實驗探究不同物質的吸熱本領，引出比熱容的概念；知道比熱容是物質的基本屬性，并進一步學習關于比熱容的熱量計算.

本章共分3節(jié)：

1.第1節(jié)“分子熱運動”，首先介紹了有關物質是由分子、原子構成的知識，通過對分子的大小進行討論，使學生對分子的體積小、分子數(shù)目多，留下深刻的印象.接著提出分子是靜止的還是運動的問題，并通過實驗探究——觀察紅墨水在熱水和冷水中擴散的快慢，得出組成物質的大量分子處于永不停息的運動之中，且溫度越高，分子運動越劇烈.然后通過生活實例引導學生知道分子之間存在著相互作用的引力和斥力，并利用微觀結構的知識來解釋宏觀的固、液、氣三態(tài)之間的變化，為從分子結構角度理解物體內能的本質打下基礎.

2.第2節(jié)“內能”，內能是物體內所有分子熱運動的動能與分子勢能的總和.教學中先通過生活中利用內能做功的實例引出內能的概念，并進一步分析內能的影響因素（將宏觀物理量溫度和微觀機理分子無規(guī)則運動的激烈程度聯(lián)系起來），然后講述改變內能的兩種方式做功和熱傳遞，在分析熱傳遞過程中提出熱量的概念.

3.第3節(jié)“比熱容”，這節(jié)是先從日常生活常識出發(fā)，討論出物體在溫度升高時吸收的熱量與它的質量及升高溫度的度數(shù)之間的關系.通過探究活動加深學生對比熱容是物質的一種特性的理解，讓學生對常見物質的比熱容大小有一個具體的印象.

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【教學目標】

1.在知識目標方面：①讓學生知道物質是由分子、原子構成的，能識別擴散現(xiàn)象，能用分子動理論的觀點解釋日常生活現(xiàn)象，知道分子間存在著相互作用的引力和斥力，能用分子的微觀結構（分子間的距離及分子間的作用力）去解釋物體固、液、氣三態(tài)之間的轉化；②知道內能、熱量的概念，知道改變內能的兩種方法：做功和熱傳遞；③了解比熱容的概念，能根據(jù)比熱容進行簡單的熱量計算.

2.在能力目標方面：通過演示實驗說明一切物質的分子都在不停地做無規(guī)則運動，通過與彈簧的彈力進行類比，使學生了解分子之間既存在斥力又存在引力；通過實驗探究找到改變內能的兩種方法；通過探究，認識到不同物質的吸熱能力的不同.

3.在素養(yǎng)目標方面：通過實驗演示培養(yǎng)學生觀察、分析問題的能力，通過閱讀“科學世界”擴展學生的知識面.

【教學重點】

分子動理論的初步認識，內能和熱量的概念，比熱容的概念和熱量的有關計算.

【教學難點】

分子間的相互作用力，做功與熱傳遞，利用比熱容解釋生活中的現(xiàn)象.

【課時建議】本章共有3節(jié)，建議7課時：

第1節(jié)分子熱運動…………1.5課時

第2節(jié)內能……2課時

第3節(jié)比熱容………………2.5課時

第1課時比熱容的概念及理解

第2課時比熱容的應用及相關的熱量計算

本章復習和總結……………1課時

1.比較法：例如，通過比較熱運動和機械運動的相異性，進一步認識熱運動是不同于機械運動的微觀分子運動.

2.類比法：例如，將分子間作用力類比彈簧，使我們對分子作用力有一個具體形象的認識.

3.轉換法：水中花粉小顆粒的無規(guī)則運動反映水分子的運動.

4.模型法：固液氣的特點也可以用模型法來解釋：固體分子的排列和作用力像教室里坐著的學生，液體分子的排列和作用力像課間教室里走動的學生，氣體分子的排列和作用力像操場上自由跑動的學生.

第1節(jié)分子熱運動

課題分子熱運動課型新授課

教學目標知識目標1.知道物質是由分子、原子構成的，知道一切物質的分子都在永不停息地做無規(guī)則運動,知道分子熱運動.2.能識別擴散現(xiàn)象，并能用分子運動論的觀點進行解釋.3.知道分子之間存在相互作用力，能利用分子之間的相互作用力解釋固、液、氣三態(tài)之間的關系.

能力目標通過觀察和實驗，學會運用想象和類比等研究方法，培養(yǎng)學生的觀察和分析、概括能力.

素養(yǎng)目標用演示實驗激發(fā)學生對大千世界的興趣,使學生知道可以通過直接感知的現(xiàn)象推測無法直接感知的事實.

教學重點通過觀察和實驗，了解分子熱運動，并能用其解釋某些熱現(xiàn)象教具準備教師：多媒體課件、一塊冰糖、廢舊的玻璃杯、蠟燭、鉛柱、一杯大米、若干條小魚、兩只溫度計、洋蔥、花露水、空氣清新劑、裝有二氧化氮氣體的瓶子、空瓶子學生：一杯涼水、一杯熱水、一把藥匙、少量紅墨水（或黑墨汁）等

教學難點分子熱運動劇烈程度與溫度的關系教學課時1.5課時

課前預習1.物質的構成：常見的物質是由分子和原子構成的，分子的直徑很小，只有百億分之幾米.

2.擴散：不同的物質在互相接觸時，彼此進入對方的現(xiàn)象叫做擴散.擴散現(xiàn)象表明一切物質的分子都在不停地做無規(guī)則運動.

3.分子熱運動：大量分子的無規(guī)則運動叫做分子的熱運動.分子的熱運動與溫度有關.溫度越高，分子熱運動越劇烈.

4.分子間的作用力：分子之間存在相互作用的引力和斥力.固體、液體、氣體分子間的距離從大到小的排列次序是氣體、液體、固體；分子間的作用力從大到小的排列次序是固體、液體、氣體.

教師用多媒體播放視頻課件1“大量分子無規(guī)則運動”，并提問:(1)可以判斷出是什么物質在運動嗎？(2)這與我們前面研究過的汽車等物體的運動相同嗎？(3)這種運動有什么規(guī)律？生：這是極細小的粒子的運動.

備課筆記

特別提醒：

分子非常小，用肉眼是看不到的，即便使用一般的顯微鏡也看不到，只有在電子顯微鏡下才能看到，所以能用肉眼看到的物體，無論多小都不是分子，它們在外力作用下的運動屬于機械運動.例如，掃地時塵土飛揚，這里的塵土屬于固體小顆粒.分子用肉眼是看不到的，它們的運動是自發(fā)的，而且是無規(guī)則、永不停息的，屬于微觀粒子的運動.

小組問題探討：

1.物質可以無限地分下去嗎？

2.有比分子、原子更小的微粒嗎？

新課導入教師對學生的回答予以肯定.師這些細小的粒子其實是分子，分子是保持物質原來性質（化學性質）的最小微粒.下面我們一起來學習有關分子的相關知識.

進行新課物質的構成師廣闊無垠的宇宙大得難以想象，那么，構成物質的小微粒究竟小到什么程度呢？換句話說，物質又是由什么構成的呢？從古到今，人們一直在探尋著這個問題的答案.古希臘人認為宇宙萬物是由水、火、土、氣四元素組成；我們的祖先認為宇宙萬物是由金、木、水、火、土五行組成.但這些看法都不科學,到底物質是由什么構成的呢？好，下面請大家分組做分割物質實驗，進行探究:小組1：撕紙，看哪一組撕得最碎.小組2：打碎廢舊的玻璃杯（提醒學生注意安全，千萬不要噴撒到眼睛里，可以用布包住玻璃杯后，用錘子敲打）.每打碎一次拿出來看看，探究打得更碎時，玻璃有何變化？小組3：打碎冰糖(用錘子敲打),每打碎一次拿出來看看，探究打得更碎時，冰糖味道有何變化？小組代表回答：無論紙撕得多么細小，紙還是紙；玻璃無論研磨得多么細小還是玻璃；冰糖無論研磨得多么細小還是冰糖(分割后仍然具有甜味).師那是因為我們分得還不夠細小，如果分到我們肉眼不能看到的細小微粒，它們會是如何呢？將紙、玻璃、冰糖等不停地分割下去，當分割到一定限度時，即它們的直徑只有10-10米時(當然，肉眼不能看到，只能借助電子顯微鏡觀察),紙就不再是紙，玻璃不再是玻璃，冰糖不再具有甜味.因此，分割到這一限度時，小粒子保持了物質原來的性質,我們稱這些粒子叫做分子.（意大利物理學家阿伏加德羅第一個把這些粒子叫做分子）師除了分子以外，我們還要知道一種粒子——原子，原子是由原子核和核外電子構成的，這些知識我們以后將學習，本節(jié)課我們主要學習分子的相關知識，因此關于原子本課就不多講了.板書：常見物質是由分子、原子構成的，分子是保持物質化學性質的最小微粒，分子很小，直徑大約是百億分之幾米，通常以10-10m為單位來量度.【例1】下列說法中不正確的是（）A.物質是由分子、原子構成的B.分子是保持物質化學性質的最小微粒C.分子是不可再分的最小微粒D.分子的直徑約為10-10m解析：物質是由分子、原子構成的，分子是保持了物質原來性質（化學性質）的最小微粒，分子很小，直徑約10-10m，肉眼無法看到，必須借助電子顯微鏡才能觀察.分子不是最小的微粒，分子由原子構成.隨著科學技術的發(fā)展，人類對分子的研究已經不斷深入.答案：C

分子熱運動1.探究分子的運動與溫度的關系師既然分子這么小，我們用肉眼無法直接觀察到，那怎么研究它的運動呢？我

備課筆記

進行新課們前面學過類似的研究方法嗎？學生討論，回憶研究方法：轉換法、模型法、類比法等.教師可以打比方，來確定研究方法.展示實物：一杯大米、有一條小魚的一杯水、有許多條小魚的一杯水，引導學生確定與分子運動相似的物體.學生觀察交流，找到與分子運動相似的物體運動：水中運動的大量小魚.師我們就用這種類比的方法來研究分子是如何運動的.展示實物：兩杯盛有等量水和小魚的水杯.（兩水杯分別裝有冷水和熱水,且熱水的溫度不能太高,水溫可以使小魚能夠承受).讓學生仔細觀察，發(fā)現(xiàn)兩個水杯中小魚運動快慢明顯不同，學生覺得好奇，不妨請一個學生用手摸下兩個水杯，感受有何不同.這樣讓學生有個猜測：小魚的運動快慢與水的溫度有關；水的溫度越高，小魚運動的越快.教師引導學生類推分子的運動與溫度的關系.板書：分子的運動快慢與物體的溫度有關：溫度越高，分子運動越劇烈.2.擴散現(xiàn)象教師請學生做實驗：將紅墨水滴入兩杯不同溫度的清水中，觀察水顏色變化的快慢.（進一步強化學生理解分子的運動快慢與溫度有關.）教師順便介紹，兩種不同物質相互接觸時，彼此進入對方的現(xiàn)象叫做擴散現(xiàn)象.實驗演示：教師演示教材P3“演示”中的二氧化氮和空氣互融的實驗，并引導學生思考為什么最后兩個瓶子的顏色變得均勻了？生：因為分子是運動的，二氧化氮分子做無規(guī)則運動時和上面瓶子中的空氣互相接觸后彼此進入了對方.師同學們回答得很好，下面請大家根據(jù)自己的觀察舉例說明分子是在運動的.生：（發(fā)言火熱）桂花開放時，十里飄香；路過炒菜的廚房聞到辣椒味撲鼻而來；切洋蔥時辣味難聞……師擴散現(xiàn)象是分子的運動，那么擴散現(xiàn)象可以在哪些物體間進行呢？請大家結合身邊的現(xiàn)象舉例加以說明.學生討論,并進行實驗：（1）在教室里噴空氣清新劑，很快就能聞到香味（擴散現(xiàn)象可以在氣體與氣體間進行）；（2）清水中滴入紅墨水，水變紅（擴散現(xiàn)象可以在液體與液體間進行）；（3）堆放煤的墻角不久變黑了（擴散現(xiàn)象可以在固體與固體間進行）.教師引導學生歸納，并從上述實驗中得出結論:擴散現(xiàn)象可以在固體、液體或氣體之間進行.教師總結：由于分子的這種運動跟溫度有關，所以這種無規(guī)則運動叫做分子的熱運動.溫度越高，分子熱運動越劇烈.板書：（1）擴散現(xiàn)象可以在固體、液體、氣體彼此間進行.（2）擴散現(xiàn)象表明分子在不停地運動.（3）分子熱運動與溫度有關.【例2】在剛剛裝修好的房間內，能聞到強烈的甲醛氣味，這是由于甲醛分子

備課筆記

課外拓展：

布朗運動

布朗運動是證明分子永不停息地做無規(guī)則運動的實驗基礎，它是懸浮在液體（或氣體）中的固體微粒的運動，是液體（或氣體）分子無規(guī)則運動的反映，它的劇烈程度與微粒的大小及液體（或氣體）的溫度有關.

1827年，英國植物學家布朗用顯微鏡觀察水中懸浮的花粉，發(fā)現(xiàn)這些花粉顆粒不停地做無規(guī)則的運動.這種運動后來就叫做布朗運動.不只是花粉，對于液體中各種不同的懸浮微粒，都可以觀察到布朗運動，就連懸浮在靜止氣體中的塵粒也在不停地做無規(guī)則運動.而且微粒越小，運動越明顯.

從觀察的結果可以知道，布朗運動是絕不會停止的.在顯微鏡下觀察水中的懸浮微粒，隨時都可以看到布朗運動.

做布朗運動的小顆粒雖然不是分子，但布朗運動是分子無規(guī)則運動的一種間接表現(xiàn)形式.

進行新課造成的.研究表明吸入或接觸甲醛會對人體造成多種危害，因此應盡量避免吸入或接觸甲醛.解析：進入剛裝修完的房間內，能聞到強烈的甲醛氣味，是由于甲醛分子在不停地做無規(guī)則運動的緣故，這種現(xiàn)象叫做擴散現(xiàn)象.答案：無規(guī)則運動

分子間的作用力1.分子間的引力師既然分子在不停地運動，固體、液體分子為什么不會分散開，而總是聚合在一起保持一定的體積呢？教師用多媒體展示課件4：用力擠壓兩塊鉛柱，然后下面加掛上重物的實驗.（參照教材P4“演示”）學生思考、討論.教師引導分析，得出結論：分子間存在引力，正是這種引力才使得固體、液體保持一定的體積，使它們里面的分子不至于散開.板書：分子之間存在引力.2.分子間的斥力教師演示實驗：壓縮鉛塊、壓縮裝滿水的礦泉水的瓶子.請學生觀察并分析為什么固體\,液體難被壓縮，然后得出結論.生：物質處于固態(tài)和液態(tài)時,分子間還存在斥力，使得固體、液體很難被壓縮.師是不是其他狀態(tài)下分子間就沒有引力和斥力呢？生討論，師引導，作答：氣體分子之間同樣有引力和斥力，只不過相對來說比較小.師（教師出示與彈簧連接的2個小球）請大家閱讀教材P5第1自然段，類比老師手中的兩個與彈簧連接的小球（如圖），理解分子間既有引力又有斥力，分析分子之間的引力與斥力如何變化？學生根據(jù)小球間距離的變化，體會分子之間作用力的表現(xiàn)方式.師就學生回答進行整理、歸納.板書：（1）當分子間的距離減小時，引力和斥力都增大，但斥力增大得多些，對外表現(xiàn)出斥力.（2）當分子間的距離增大時，引力和斥力都減小，但斥力減小得快些，對外表現(xiàn)出引力.（3）如果分子相距很遠（大于10倍分子直徑），那么引力和斥力都變得十分微弱，可以忽略.3.用分子動理論的知識解釋固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)的微觀模型師同學們，請大家回憶下，我們在物態(tài)變化的章節(jié)學習中知道了物質通常有幾種狀態(tài)？生：有三種狀態(tài)，即固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài).師那么同種物質處于不同狀態(tài)時具有的物理性質相同嗎？請舉例說明.

備課筆記

小組問題探討：

1.分子間的引力和斥力與分子間的距離有關嗎？

2.分子間的引力和斥力會消失嗎？

課外拓展：

分子間作用力與分子間距離的關系

分子間的引力和斥力是同時存在的，引力和斥力都隨分子間距離的增大而減小，都隨分子間距離的減小而增大.當分子間的距離為某一值r0時，引力等于斥力；當分子間的距離大于r0時，引力和斥力都要減小，但斥力減小得更快，表現(xiàn)為引力；當分子間的距離小于r0時，引力和斥力都要增大，但斥力增大得更快，表現(xiàn)為斥力.當分子間距離大于分子直徑的10倍時，作用力變得十分微弱，可以忽略不計.

進行新課生：不同.例如水，當溫度降低時，水結冰，溫度升高時變成水蒸氣.水結冰后變硬，有一定的形狀；變成水蒸氣后體積明顯增大.而且液態(tài)水和水蒸氣都沒有形狀，具有流動性.師回答得很好.同學們，請大家猜想為什么固、液、氣三態(tài)會具有這樣的宏觀特點？生：這可能是與物質的分子的相互作用力（或分子之間的距離）有關.師好，下面，我們分組進行實驗探討:小組1：把一節(jié)蠟燭放在金屬筒中進行加熱使其熔化，接著冷卻，觀察由固態(tài)到液態(tài)，再到固態(tài)，體積有何變化？小組2：把一塊冰（事先準備好，從冰箱里取出）放入金屬筒中進行加熱使其熔化，接著放入冰箱冷卻，觀察由固態(tài)到液態(tài)，再到固態(tài)，體積有何變化？(學生可以先猜想假設，然后進行實驗探究，并得出結論.)師大多數(shù)物質從液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)時，體積變小.板書：物質的狀態(tài)變化時，體積發(fā)生變化，主要是由于構成物質的分子之間的距離及相互作用力（或分子排列方式）發(fā)生了變化.教師引導學生總結分子動理論的相關知識，并進行板書.板書：分子動理論包括3個部分：（1）常見物質是由大量分子、原子構成的；（2）物質內的分子在不停地做熱運動；（3）分子之間存在相互作用的引力和斥力.師同學們，我們通過本節(jié)課的學習知道了物質是由大量分子、原子構成的；分子在不停地做無規(guī)則運動；分子間存在引力和斥力.這些可以通過我們的視覺、嗅覺等感知的現(xiàn)象來推斷出來.而且有些在生產、生活中得到了廣泛的應用,如洗衣粉放在熱水里比放在冷水中溶解要快.你們還有哪些收獲呢？請相互交流、討論.生1：通過學習，我明白了：分子的運動是一種熱運動，可以通過它對外的現(xiàn)象體現(xiàn)出來.生2：掃地時，看到灰塵飛揚，這是分子運動嗎？師這個問題提得好，這不是分子的運動，因為分子的運動是不需要外部提供條件，它是每時每刻都在運動，是自身的無規(guī)則運動，而且分子是看不見的.灰塵飛揚是灰塵顆粒在外界的驅動力作用下被動地運動.生3：擴散現(xiàn)象可以在固體、液體和氣體之間進行，但我們通常感覺到氣體之間進行的速度會比較快，如八月桂花開放時，很快就能十里飄香.而固體、液體之間卻需要長點的時間，這又是為什么？生4：既然說不同的分子之間可以擴散，那分子之間是不是有間隙？生5：物質的分子間既有引力又有斥力，為什么沒有抵消呢？師同學們說得很好，課后你們可以根據(jù)剛才自己提出的問題去探究，找到正確的答案.

備課筆記

特別提醒：

水結冰時體積變大.例如，寒冷的冬天，暴露在室外的自來水管因結冰而脹破.

教學板書

課堂小結同學們，我們通過這節(jié)課的學習，不僅收獲不少知識，更重要的是學會了兩種研究問題的方法——轉換法和類比法.通過直接感知的現(xiàn)象，推測無法直接感知的事實，這是物理學中常用的方法.分子熱運動的知識在生產\,生活中也有廣泛的應用,只要大家平時多關注生活\,留心觀察生活中的現(xiàn)象,勤于思考,就能輕松地學好物理.好，謝謝大家！

教材習題解答動手動腦學物理(P6)1.把分子看成球體，一個挨著一個緊密平鋪成一層（像每個圍棋格子中放一個棋子一樣），組成一個單層分子的正方形，邊長為1cm.該正方形中約有多少個分子？這些分子數(shù)目大約是全球人口數(shù)目的多少倍？解：正方形的邊長為1cm=10-2m，分子直徑約10-10m，每一排的分子數(shù)約為10-2m/（10-10m）=108個，所以正方形中的分子總數(shù)約為108×108=1016個；全球人口約70億=7×109，所以這些分子數(shù)目大約是全球人口數(shù)目的1016/（7×109）≈1.4×106倍.2.擴散現(xiàn)象跟人們的生活密切相關，它有時對人們有用，例如腌制鴨蛋就是通過擴散使鹽進入蛋中；它有時又對人們有害，如人造木板黏結劑中的甲醛擴散在空氣中造成環(huán)境污染.請你分別列舉一個擴散現(xiàn)象有用和有害的實例.解：擴散現(xiàn)象有用的實例：用空氣清新劑噴灑在房間，使房間空氣變得清新；擴散現(xiàn)象有害的實例：房間內有人吸煙，其他人會吸二手煙.（答案合理即可）3.兩個杯子中分別盛有質量相同的冷水和熱水，向其中分別放入同樣的糖塊，經過一段相同的時間（兩杯中的糖塊都還沒有全部溶解），品嘗杯中的水，哪一杯更甜？為什么？解：熱水中更甜，因為熱水溫度高，糖分子擴散得更快.4.把干凈的玻璃板吊在彈簧測力計的下面（例如用吸盤吸住玻璃板或用細線綁住玻璃板），讀出測力計的示數(shù).使玻璃板水平接觸水面，然后稍稍用力向上