初三物理分子动理论分子热运动.docx

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初三物理分子动理论分子热运动

第二讲：

分子热运动与内能

适用学科

物理

适用年级

初二

适用区域

人教版

课时时长（分钟）

120分钟

知识点

扩散现象

分子动理论的基本观点

物体的内能

改变内能的方式

学习目标

1.知识与技能

（1）知道物质是由大量分子组成的

（2）了解改变物体内能的两种方法

（3）了解内能的概念，能简单描述温度和内能的关系

（4）了解热传递的概念；了解热量的概念

2.过程与方法

（1）通过生活实例，知道分子之间存在相互作用的引力和斥力

3.情感态度与价值观

（1）通过探究使学生体验探究的过程，激发学生主动学习的兴趣。

（2）通过分析、类比、学会用类比的方法研究问题。

培养良好的科学态度和求实精神，帮助学生树立勇攀科学高峰的理想和志向。

学习重点

物质是由分子构成的；能用扩散现象解释自然现象

学习难点

内能概念的建立；改变物体内能的方法

学习过程

一、预习

分子热运动与内能

二、知识讲解

课程引入：

1.外观相同的酒精和水，你能用最简单是方法将他们分辨出来吗？

2.固体____一定的形状，____一定体积；液体____一定形状，____一定体积；气体____一定形状，____一定体积。

（均填“有”或“没有”）

考点/易错点1

微观模型

一．分子模型

1.定义：

科学家把保持物质化学性质的最小微粒称为分子。

2.分子大小：

分子很小，一般分子直径的数量级为10-10m，例如，水分爪子的直径约为4x10-10m，若将水分子与乒乓球相比，他们的大小关系就好像乒乓球和地球之间的大小关系。

3.物质是由大量分子组成的：

也可想象成一个乒乓球内水分子的数目就相当于一个地球所能包容的乒乓球数目那么巨大。

4.分子间有空隙：

在一段封闭的玻璃管中注入水稻一般的位置，再将酒精倒入后封闭管口，反复颠倒管子，让水和酒精充分混合，可发现混合后的总体积小于混合前的总体积。

5.模型法：

一些物质，我们看不见，摸不着，也无法通过其他的器官感觉到他们的存在，那我们如何让来认识和研究这些物质呢？

科学家们采用了一种间接的研究方法，那就是先根据一些已有的现象和经验，提出一种结构模型的猜想，然后进行各种实验来手机证据并正式这种猜想，从而弄清物质的内部结构。

例如：

二．原子的核式结构模型

1.原子及其结构

（1）科学家发现分子是由更小的粒子组成的，并把这样的粒子成为原子。

（2）原子是由位于原子中心的原子核和核外电子组成。

电子带负电，原子核带正电，电子和原子核存在正、负电荷的吸引力。

（3）原子核由质子和中子构成，他们统称为核子。

质子和中子都是由更小的夸克构成的。

（4）原子的组成及带电情况课表示成：

质子（带正电）

原子核

原子中子（带负电）

核外电子（带负电，绕核高速运动）

2.人类探索原子结构的历程

粒子

时间

内容

分子

19世纪

分子已经很小，那么它是否可以再分？

早在19世纪就已经提出这样的问题。

原子

19世纪

19世纪初英国科学家道尔顿证明了原子的存在，有的分子是由一个原子组成的，叫“单原子分子”；绝大部分分子是由多个原子组成的，叫“多原子分子”

电子

1897年

英国物理学家汤姆生利用气体放电现象发现了电子

原子核式结构

1911年

卢瑟福提出了原子核式结构模型，原子的中心叫原子核，电子在核外绕着原子核运动，就像地球绕着太阳运动一样

质子、中子

20世纪初

科学家在探索物质结构的过程中，又发现了原子核是由质子和中子构成的

夸克

20世纪

60年代

科学家再次发现了质子和中子都是由称为夸克的更小的微粒构成的

考点/易错点2

一．分子运动

1.现象研究

事例

原因

打开香水瓶，满屋飘香

香水散发出的分子跑到空气中，又进入人的鼻孔

汤锅中放一勺盐，整锅汤都会有咸味

实验分子在汤中扩散

课本中红墨水在水中散开

说明分子在不停地运动着

2.探究归纳

（1）分子处在永不停息的无规则运动中，气体、液体、固体分子都在不停地无规则运动。

（2）分子运动是杂乱无章的、无规则的。

（3）由于分子运动，某种物质逐渐进入到另外一种物质中的现象，叫扩散。

无论是气体、液体还是固体都会发生扩散现象。

二．分子间的相互作用

1.认识分子间存在引力和斥力

现象

分析

如右图所示，将两个铅柱的地面削平，然后紧紧地压在一起，2个铅块就会结合起来，甚至下面吊一个重物都不能把他们拉开

物体的分子之间存在着引力，分子间的引力使得固体和液体保持一定的体积，且里面的分子不易散开

用力挤压桌面，桌面没有发生明显的形变

虽然分子之间有空隙，但要压缩固体和液体却很困难，这是因为分子之间存在着斥力，由于斥力的存在，使得分子已经离得很近的固体和液体很难被进一步压缩。

将注射器捅中吸入一定量的水，用手指堵紧出口，用力向下压活塞，注射器筒中的水没有明显的变化

大量的事实和研究证明，分子间不仅存在吸引力，而且还存在排斥力。

2.分子间的引力和斥力的关系：

分子间同时存在引力和斥力。

我们可以利用弹簧连着的小球之间的相互作用关系来类比分子间的作用力

分子间距离关系

分子间的作用力

关系分析

分子处于各自的平衡位置时

引力等于斥力，分子间的作用力为0

分子在平衡位置附近震动，相当于弹簧的自然伸长状态。

分子间距离变小时

引力小于斥力，分子间作用力表现为斥力

相当于压缩弹簧

分子间距离变大时

引力大于斥力，分子间的作用力表现为引力

相当于拉伸弹簧

分子间距离很大时

分子间作用力十分微弱

相当于弹簧拉断

拓展延伸

气体分子之间的距离很大时，分子间作用力十分微弱，可以说气体分子除了跟器壁碰撞和相互碰撞外，都在做匀速直线运动，能充满它所能达到的空间。

因此气体没有一定的形状，没有一定的体积，且容易被压缩。

考点/易错点3

内能

（1）内能的定义

问题探究：

用类比的方法探究物体的内能

运动的物体具有动能

组成物质的分子在永不停息地做无规则运动，分子具有动能-----分子动能

物体和地球之间有一定的距离，且它们之间有引力，物体具有重力势能

分子之间有一定的距离，分子之间存在相互作用力，因而分子具有势能----分子势能

物体的动能和势能统称为物体的机械能

物体内部所有分子动能和分子势能的总和叫作物体的内能

探究归纳：

物体内所有分子动能和分子势能的总和叫做物体的内能。

（2）内能与温度的关系

实验探究：

分别在盛有冷水和热水的两个玻璃杯中各滴入一滴墨水，墨水在热水中扩散的快，这说明，物体的温度越高，物体内分子的运动越剧烈，分子的动能就越大。

当物体的温度越高时，物体的温度越高时，物体内所有分子动能的总和越大，物体的内能也就越大。

实验表明：

同一物体在状态不发生改变，温度升高时，它的内能会增加；温度降低时，它的内能就会减小。

注意：

物体内能增加，温度不一定会生生高；物体内能减小，温度不一定会降低，晶体熔化时，吸收热量，分子间势能增大，分子动能不变，所以内能在增大，但温度保持不变；晶体凝固时，分子势能减小，分子动能不变，所以内能在减小，但温度保持不变。

也就是说，同一物体，温度升高时，其内能一定增大，但内能增大时，温度不一定升高（可能不变）；同一物体温度降低时，其内能一定减小，但内能减小时，温度不一定降低（可能不变）。

（3）决定物体内能大小的因素

决定因素

关系

温度

同一物体在状态不变时，温度越高，内能越大

质量

同样温度的同种物质（状态不变），质量大的，内能大

材料

质量、温度相同，状态即使相同，材料不同，内能也可能不同

状态

同种物质、质量相同、温度相同、它的内能也不一定相同，处于气态时的内能大于液态的内能，处于液态时的内能大于固态时的内能。

（4）理解内能的概念，应注意以下三个方面。

①内能是物体所具有的，不是分子所具有的，更不能说明是个别分子和少数分子所具有的，而是物体内部所有分子共同具有的动能和分子势能的综合。

所以，单纯考虑一个分子的动能和势能是没有意义的

②一切物体在任何情况下都具有内能。

③内能具有不可测量性，即不能准确知道一个物体的内能的具体数值。

（5）物体内能改变的判定：

物体温度升高，内能一定增大；物体温度降低，内能一定减小。

热传递

（1）现象探究：

改变物体内能的一种方式------热传递

现象

分析

将一金属汤勺放在热汤中，过了一会，金属汤勺的温度升高了

内能（能量）是由热汤传递给了金属汤勺，金属汤勺的温度升高，内能增加

将馒头放入冰箱中，过了一段时间，馒头的温度降低了

内能（能量）由馒头传递给冰箱中的空气，馒头的温度降低了，内能减小了

在太阳的照射下，太阳能热水器中的水温度升高

来自太阳的内能（能量）传递给热水器中的水，水的温度升高，内能增加。

探究归纳：

分析以上现象可知，两个物体存在着温度差时，能量会从高温的物体转移到低温的物体上，从而改变物体内能，因此热传递是改变物体内能的以一种方式。

做功：

改变物体内能的另一种方式

（1）对物体做功

实验探究：

对物体做功

①将一根铁丝反复弯折后，用手指触碰一下弯折处，我们会发现弯折处温度较高，这说明我们对铁丝做功，铁丝的内能增加，温度升高。

②将一个铁钉用铁锤反复敲打，一段时间后被敲打的部位很烫，这说明我们对铁钉做功，铁钉的内能增加，温度升高。

③用如图12-4-1所示的空气压缩引火仪进行实验。

我们通过活塞队桶内的封闭气体做功，气体做功，气体的内能增加，当达到棉花的着火点时，棉花燃烧了。

探究分析：

以上实验说明，我们对物体做功，消耗的机械能转化成内能，使物体的内能增加，温度升高。

探究归纳：

①对物体做功，物体的内能增加，并且对物体做了多少功，物体的内能就增加多少；②做功是改变物体内能的另一种方式。

（2）物体对外做功

在壶内装一些水，用炉火加热，使水沸腾起来，水蒸气会把壶盖顶起来。

现象说明：

燃料燃烧放出热量，被水吸收，使水沸腾变成高温水蒸气，水蒸气顶起来壶盖对外做功，把内能转化为机械能，水蒸气的内能会减少。

分析归纳：

物体对外做功时，内能减少。

三、例题精析

考点1.微观模型

【基础巩固】

【例题1】

【题干】关于物质的组成，下列说法错误的是

A．物质是由分子组成的

B．原子由原子核和中子组成

C．原子核由质子和中子组成

D．质子和中子还有更小的精细结构

【答案】B

【解析】物质是由分子组成，分子又由原子组成的，原子又由原子核和核外电子组成，

且核外电子绕原子核高速运动，原子核又是由质子和中子组成，比质子中子还

小的微粒还有夸克．

故选B

【中等强化】

【例题2】

【题干】卢瑟福把原子结构和太阳系作类比，太阳系中和原子核相对应的是

A.太阳B．地球C．月球D．火星

【答案】A

【解析】原子结构与太阳系结构类似，原子核位于原子中心，类似于太阳位于太阳系中

心，电子类似于绕太阳运动的行星．

【培优拔高】

【例题3】

【题干】物质世界多姿多彩，从浩瀚宇宙到微观世界，所有都体现物质的不停运动和发

展．以下与物质有关的说法，正确的是

A．物质是由分子组成的，分子不能再分割

B．纳米科学技术的研究对象是比原子更小的微粒

C．分子是由原子组成，各种原子都有相似的结构

D．物质的不同物态表现出不同的性质是由分子的排列决定，与分子力无关

【答案】C

【解析】A、物质是由分子组成的，分子由原子组成，故A错误．

B、纳米科学技术的研究对象就是原子，故B错误．

C、分子是由原子组成，各种原子都有相似的结构，故C正确．

D、物质的不