2024-2025學(xué)年高中物理 第7章 分子動(dòng)理論 3 分子間的作用力教案3 新人教版選修3-3

2024-2025學(xué)年高中物理第7章分子動(dòng)理論3分子間的作用力教案3新人教版選修3-3課題：科目：班級(jí)：課時(shí)：計(jì)劃1課時(shí)教師：?jiǎn)挝唬阂弧⒔滩姆治觥?024-2025學(xué)年高中物理第7章分子動(dòng)理論3分子間的作用力教案3新人教版選修3-3》課程內(nèi)容緊密圍繞分子間作用力的本質(zhì)和特性展開。本節(jié)課以課本中關(guān)于分子間作用力的基礎(chǔ)知識(shí)為出發(fā)點(diǎn)，深入探討分子間的引力和斥力，以及vanderWaals力等微觀粒子相互作用力。結(jié)合教材中的實(shí)例和圖示，使學(xué)生理解分子間作用力對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響，如固體、液體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，以及實(shí)際應(yīng)用中的相變現(xiàn)象。課程強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，通過分析教材中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，引導(dǎo)學(xué)生掌握分子間作用力的定量計(jì)算方法，培養(yǎng)其解決實(shí)際問題的能力，確保教學(xué)內(nèi)容與學(xué)科知識(shí)深度相匹配。二、核心素養(yǎng)目標(biāo)本節(jié)課的核心素養(yǎng)目標(biāo)致力于通過分子動(dòng)理論的學(xué)習(xí)，深化學(xué)生對(duì)物理概念的理解，培養(yǎng)其科學(xué)思維和探究能力。學(xué)生將能夠運(yùn)用分子間作用力的知識(shí)，解釋日常生活中的物理現(xiàn)象，提高對(duì)物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí)。課程著重于提升學(xué)生的模型建構(gòu)能力，使其能夠建立分子間作用力的模型，預(yù)測(cè)物質(zhì)的行為和變化。此外，通過分析實(shí)際問題，加強(qiáng)學(xué)生的數(shù)據(jù)解析和科學(xué)論證能力，促進(jìn)科學(xué)態(tài)度和責(zé)任的養(yǎng)成，培育學(xué)生解決復(fù)雜科學(xué)問題的綜合素質(zhì)，緊密聯(lián)系課本內(nèi)容，為學(xué)生的終身學(xué)習(xí)和科學(xué)探索奠定基礎(chǔ)。三、重點(diǎn)難點(diǎn)及解決辦法重點(diǎn)：分子間作用力的類型及其對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響，分子間作用力的定量計(jì)算。

難點(diǎn)：分子間作用力模型的建立，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析處理。

解決辦法及突破策略：通過直觀的動(dòng)畫和模型展示，幫助學(xué)生形象理解分子間作用力的類型和作用機(jī)制。結(jié)合課本中的實(shí)例，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)方法，如比較、歸納，總結(jié)分子間作用力與物質(zhì)性質(zhì)的關(guān)系。針對(duì)定量計(jì)算難點(diǎn)，設(shè)計(jì)梯度性問題，逐步引導(dǎo)學(xué)生掌握計(jì)算方法，特別是在臨界狀態(tài)的判斷和處理上，采用圖示和數(shù)學(xué)推導(dǎo)相結(jié)合的方式，幫助學(xué)生突破理解障礙。此外，組織小組合作討論，鼓勵(lì)學(xué)生交流思路，相互啟發(fā)，以提高數(shù)據(jù)分析和問題解決能力。四、教學(xué)資源1.硬件資源：顯微鏡、分子模型、實(shí)驗(yàn)室設(shè)備、多媒體投影儀。

2.軟件資源：物理教學(xué)軟件、分子間作用力模擬動(dòng)畫、數(shù)據(jù)處理軟件。

3.課程平臺(tái)：校園網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)、數(shù)字化教室。

4.信息化資源：電子教材、教學(xué)PPT、在線互動(dòng)問答系統(tǒng)。

5.教學(xué)手段：小組合作、實(shí)驗(yàn)探究、案例教學(xué)、互動(dòng)討論、即時(shí)反饋系統(tǒng)。五、教學(xué)流程一、導(dǎo)入新課（用時(shí)5分鐘）

同學(xué)們，今天我們將要學(xué)習(xí)的是《分子間的作用力》。在開始之前，我想先問大家一個(gè)問題：“你們?cè)诒涞亩焓欠裼龅竭^兩張紙很難分開的情況？”這個(gè)問題與我們將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容密切相關(guān)。通過這個(gè)問題，我希望能夠引起大家的興趣和好奇心，讓我們一同探索分子間作用力的奧秘。

二、新課講授（用時(shí)10分鐘）

1.理論介紹：首先，我們要了解分子間作用力的基本概念。分子間作用力是……（詳細(xì)解釋概念）。它是決定物質(zhì)性質(zhì)的關(guān)鍵因素，如固體和液體的結(jié)構(gòu)等。

2.案例分析：接下來，我們來看一個(gè)具體的案例。這個(gè)案例展示了分子間作用力在材料科學(xué)中的應(yīng)用，以及它如何幫助我們理解物質(zhì)的相變。

3.重點(diǎn)難點(diǎn)解析：在講授過程中，我會(huì)特別強(qiáng)調(diào)分子間的引力和斥力這兩個(gè)重點(diǎn)。對(duì)于難點(diǎn)部分，我會(huì)通過分子模型的比較和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析來幫助大家理解。

三、實(shí)踐活動(dòng)（用時(shí)10分鐘）

1.分組討論：學(xué)生們將分成若干小組，每組討論一個(gè)與分子間作用力相關(guān)的實(shí)際問題。

2.實(shí)驗(yàn)操作：為了加深理解，我們將進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的分子間作用力實(shí)驗(yàn)操作。這個(gè)操作將演示分子間作用力的基本原理。

3.成果展示：每個(gè)小組將向全班展示他們的討論成果和實(shí)驗(yàn)操作的結(jié)果。

四、學(xué)生小組討論（用時(shí)10分鐘）

1.討論主題：學(xué)生將圍繞“分子間作用力在實(shí)際生活中的應(yīng)用”這一主題展開討論。他們將被鼓勵(lì)提出自己的觀點(diǎn)和想法，并與其他小組成員進(jìn)行交流。

2.引導(dǎo)與啟發(fā)：在討論過程中，我將作為一個(gè)引導(dǎo)者，幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題并解決問題。我會(huì)提出一些開放性的問題來啟發(fā)他們的思考。

3.成果分享：每個(gè)小組將選擇一名代表來分享他們的討論成果。這些成果將被記錄在黑板上或投影儀上，以便全班都能看到。

五、總結(jié)回顧（用時(shí)5分鐘）

今天的學(xué)習(xí)，我們了解了分子間作用力的基本概念、重要性和應(yīng)用。同時(shí)，我們也通過實(shí)踐活動(dòng)和小組討論加深了對(duì)分子間作用力的理解。我希望大家能夠掌握這些知識(shí)點(diǎn)，并在日常生活中靈活運(yùn)用。最后，如果有任何疑問或不明白的地方，請(qǐng)隨時(shí)向我提問。六、知識(shí)點(diǎn)梳理1.分子間作用力的概念

-分子間作用力是物質(zhì)內(nèi)部微觀粒子之間相互作用的一種力。

-包括分子間的引力、斥力和vanderWaals力等。

2.分子間作用力的類型

-引力：分子間的吸引作用，如氫鍵、范德華力等。

-斥力：分子間的排斥作用，通常與電子云的排斥有關(guān)。

3.分子間作用力與物質(zhì)性質(zhì)的關(guān)系

-分子間作用力影響物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、密度等物理性質(zhì)。

-分子間作用力的不同導(dǎo)致了固體、液體和氣體等不同物態(tài)的存在。

4.分子間作用力的定量計(jì)算

-分子間作用力的勢(shì)能模型，如Lennard-Jones勢(shì)能函數(shù)。

-分子間距離與作用力的關(guān)系，臨界點(diǎn)的判斷。

5.分子間作用力的應(yīng)用

-解釋和預(yù)測(cè)物質(zhì)相變現(xiàn)象，如凝固、融化、吸附等。

-材料科學(xué)中分子間作用力的調(diào)控，如高分子材料、納米材料等。

6.實(shí)驗(yàn)研究方法

-基于分子間作用力的實(shí)驗(yàn)方法，如光散射、黏度測(cè)量、擴(kuò)散測(cè)量等。

-實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理和分子間作用力的分析。

7.科學(xué)思維與探究

-建立分子間作用力的模型，通過模型預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

-分析分子間作用力的變化，培養(yǎng)科學(xué)推理和論證能力。

8.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任

-理解科學(xué)研究的過程，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

-認(rèn)識(shí)到分子間作用力研究在科技發(fā)展和社會(huì)應(yīng)用中的重要性。

9.分子動(dòng)理論的發(fā)展歷程

-分子動(dòng)理論的起源和發(fā)展，從古典物理學(xué)到量子力學(xué)。

-重要的科學(xué)家和研究進(jìn)展，如Avogadro、Boltzmann等。

10.分子間作用力的教學(xué)策略

-采用直觀的教學(xué)方法，如分子模型、動(dòng)畫等，幫助學(xué)生形象理解。

-設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和案例教學(xué)，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐操作和問題解決能力。

-組織小組合作和討論，促進(jìn)學(xué)生交流，提高科學(xué)思維能力。七、重點(diǎn)題型整理1.解釋分子間作用力的概念及其在物質(zhì)性質(zhì)中的作用。

答案：分子間作用力是物質(zhì)內(nèi)部微觀粒子之間相互作用的一種力，包括引力、斥力和vanderWaals力等。分子間作用力在物質(zhì)性質(zhì)中起到關(guān)鍵作用，如決定物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、密度等。

例題：請(qǐng)簡(jiǎn)述分子間作用力的概念及其在物質(zhì)性質(zhì)中的作用。

解答：分子間作用力是微觀粒子之間的一種相互作用力，包括引力、斥力和vanderWaals力等。它對(duì)物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、密度等性質(zhì)產(chǎn)生重要影響。例如，分子間作用力較強(qiáng)的物質(zhì)通常具有較高的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)。

2.列舉三種分子間作用力的類型，并分別解釋其作用原理。

答案：分子間作用力的類型包括：

（1）引力：如氫鍵、范德華力等，由于分子間的電荷分布不均勻，產(chǎn)生吸引作用。

（2）斥力：通常與電子云的排斥有關(guān)，當(dāng)分子間距離過近時(shí)，電子云之間的排斥作用增強(qiáng)。

（3）vanderWaals力：包括取向作用力和誘導(dǎo)作用力，是由于分子瞬時(shí)偶極矩引起的。

例題：請(qǐng)分別解釋分子間引力、斥力和vanderWaals力的作用原理。

解答：

（1）分子間引力：如氫鍵、范德華力等，由于分子間的電荷分布不均勻，產(chǎn)生吸引作用。例如，水分子間的氫鍵作用使水具有較高的沸點(diǎn)。

（2）分子間斥力：當(dāng)分子間距離過近時(shí)，電子云之間的排斥作用增強(qiáng)。如，氣體分子在高壓下表現(xiàn)出較強(qiáng)的斥力。

（3）vanderWaals力：包括取向作用力和誘導(dǎo)作用力。取向作用力是由于分子瞬時(shí)偶極矩引起的，如甲烷分子間的vanderWaals力。

3.分析分子間作用力與物質(zhì)性質(zhì)之間的關(guān)系，以兩種物質(zhì)為例進(jìn)行說明。

答案：分子間作用力與物質(zhì)性質(zhì)密切相關(guān)。例如，分子間作用力較強(qiáng)的物質(zhì)通常具有較高的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)和密度；分子間作用力較弱的物質(zhì)，其熔點(diǎn)、沸點(diǎn)和密度相對(duì)較低。

例題：請(qǐng)分析分子間作用力與物質(zhì)性質(zhì)之間的關(guān)系，并以兩種物質(zhì)為例進(jìn)行說明。

解答：分子間作用力與物質(zhì)性質(zhì)密切相關(guān)。例如，氫氧化鈉（NaOH）的分子間作用力較強(qiáng)，導(dǎo)致其具有較高的熔點(diǎn)（318℃）和沸點(diǎn)（1390℃）；而氫氟酸（HF）的分子間作用力較弱，其熔點(diǎn)為-83.6℃，沸點(diǎn)為19.5℃。

4.根據(jù)Lennard-Jones勢(shì)能函數(shù)，計(jì)算兩個(gè)分子間的勢(shì)能和作用力。

答案：Lennard-Jones勢(shì)能函數(shù)為：

V(r)=4ε[(σ/r)^12-(σ/r)^6]

其中，V(r)表示分子間勢(shì)能，ε表示勢(shì)能阱深度，σ表示分子直徑，r表示分子間距離。

例題：假設(shè)兩個(gè)分子間的Lennard-Jones勢(shì)能參數(shù)為ε=1.65×10^-21J，σ=3.4×10^-10m，求當(dāng)分子間距離為r=4×10^-10m時(shí)，兩個(gè)分子間的勢(shì)能和作用力。

解答：

（1）計(jì)算勢(shì)能：

V(r)=4ε[(σ/r)^12-(σ/r)^6]

=4×1.65×10^-21J×[(3.4×10^-10m/4×10^-10m)^12-(3.4×10^-10m/4×10^-10m)^6]

≈-2.21×10^-21J

（2）計(jì)算作用力：

F(r)=-dV/dr

=-d/dx[4ε[(σ/x)^12-(σ/x)^6]]

≈8.05×10^-11N

5.針對(duì)以下實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析分子間作用力的變化，并解釋原因。

答案：實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：在溫度升高的情況下，液態(tài)氮的沸點(diǎn)降低，蒸發(fā)速率增加。

例題：請(qǐng)分析溫度升高時(shí)，液態(tài)氮分子間作用力的變化，并解釋原因。

解答：溫度升高時(shí)，液態(tài)氮分子間作用力減弱，導(dǎo)致沸點(diǎn)降低，蒸發(fā)速率增加。原因如下：

（1）溫度升高，分子熱運(yùn)動(dòng)加劇，分子間距離增大，分子間引力減弱。

（2）蒸發(fā)過程中，液態(tài)氮分子從液面逃逸，分子間距離進(jìn)一步增大，作用力減弱，從而導(dǎo)致沸點(diǎn)降低，蒸發(fā)速率增加。八、板書設(shè)計(jì)1.分子間作用力的概念與類型

-分子間作用力：物質(zhì)內(nèi)部微觀粒子間的相互作用力

-類型：引力、斥力、vanderWaals力

2.分子間作用力與物質(zhì)性質(zhì)

-影響因素：熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、密度等

-實(shí)例分析：氫鍵、范德華力

3.分子間作用力的定量計(jì)算

-Lennard-Jones勢(shì)能函數(shù)

-勢(shì)能與分子間距離的關(guān)系

4.分子間作用力的應(yīng)用

-解釋物質(zhì)相變現(xiàn)象

-材料科學(xué)中的應(yīng)用

5.實(shí)驗(yàn)研究方法

-光散射、黏度測(cè)量、擴(kuò)散測(cè)量等

-數(shù)據(jù)處理與分析

6.科學(xué)思維與探究

-建立分子間作用力模型

-科學(xué)推理與論證

7.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任

-理解科學(xué)研究過程

-認(rèn)識(shí)分子間作用力研究的重要性

板書設(shè)計(jì)以簡(jiǎn)潔明了的方式呈現(xiàn)，突出教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)，使學(xué)生能夠清晰地了解分子間作用力的概念、類型、與物質(zhì)性質(zhì)的關(guān)系、定量計(jì)算方法、應(yīng)用領(lǐng)域以及實(shí)驗(yàn)研究方法等。同時(shí)，通過板書設(shè)計(jì)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)科學(xué)思維與探究能力，提高科學(xué)態(tài)度與責(zé)任感。課堂-通過提問、觀察、測(cè)試等方式，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行解決。

-在課堂上，教師可以設(shè)計(jì)一些問題來檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)分子間作用力概念、類型、與物質(zhì)性質(zhì)的關(guān)系、定量計(jì)算方法、應(yīng)用領(lǐng)域以及實(shí)驗(yàn)研究方法等知識(shí)點(diǎn)的掌握程度。例如，教師可以提問學(xué)生分子間作用力的定義、不同類型的分子間作用力以及它們對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響等。

-觀察學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、參與度和合作精神。通過觀察學(xué)生的課堂表現(xiàn)，教師可以了解學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度是否積極，是否愿意主動(dòng)參與課堂討論和實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，以及是否能夠與同學(xué)進(jìn)行有效的合作。

-測(cè)試學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。教師可以通過小測(cè)驗(yàn)或課堂練習(xí)來檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)分子間作用力知識(shí)的掌握程度。測(cè)試題目可以包括選擇題、填空題、解釋題和應(yīng)用題等，以全面評(píng)估學(xué)生的學(xué)習(xí)成果。

-及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行解決。在課堂評(píng)價(jià)過程中，教師應(yīng)該關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度和遇到的困難，及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生存在的問題，并采取相應(yīng)的教學(xué)策略和輔導(dǎo)措施來幫助學(xué)生解決問題。

二、作業(yè)評(píng)價(jià)

-對(duì)學(xué)生的作業(yè)進(jìn)行認(rèn)真批改和點(diǎn)評(píng)，及時(shí)反饋學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，