新编鲁科版选修33全册教案Word格式文档下载.docx
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这给讲授分子的知识带来一定的困难，也更突出了运用估算方法和建立理想模型方法研究固体、液体分子的体积、直径、分子数的重要意义。
三、教具
1．幻灯投影片或课件：
水面上单分子油膜的示意图；
离子显微镜下看到钨原子分布的图样。
2．演示实验：
演示单分子油膜：
油酸酒精溶液（1∶200），滴管，直径约20cm圆形水槽，烧杯，画有方格线的透明塑料板。
四、主要教学过程
[导入]
古代人类对物质的组成的思考：
①公元前5世纪，古希腊哲学家留基波和他的学生的争论：
把一块金子切成两半，接着把其中一块金子再切成两半，这样继续下去，能分割到什么程度。
要么这种分割能够永远继续下去；
要么有一个限度，不能进一步分割了。
也就是说，物质要么是连续的，可以无限分割下去；
要么物质是由不可分的粒子构成的。
在他们看来，第一种说法是荒谬的，因此，他们的结论是：
物质是由小得不被察觉的“a-tomos”粒子（即原子）构成。
②我国古代的一种说法：
“一尺之椎，日取其半，万世不竭”——古代，人们对物质组成的认识更多的是体现了一种哲学思想。
而在今天，我们则更多的建立在严密的实验基础上。
[利用多媒体，逐张播放一片树叶被不断放大的图片]放大6倍时，可以看到清晰的叶脉；
放大20000倍时，可以看到它是由细胞所组成的；
放大到50000000倍时，就可以看到他的分子结构了
[提议学生想象]一张光盘、一片陶瓷或一块布片不断放大的情景
[展示图片]扫瞄隧道显微镜下的硅片表面原子的图像
[总结][板书]物体是由大量分子所组成的
[新课教学]
[过渡]上面分析知道：
分子的体积是极其微小的,用肉眼和光学显微镜都不能
看到;
放大到几十亿倍的扫描隧道显微镜才能看到。
既然分子小得看不见，那怎样能知道分子的大小呢？
怎样测量呢？
1．分子的大小。
（1）单分子油膜法是最粗略地说明分子大小的一种方法。
将一滴体积已知的小油滴,滴在水面上,在重力作用下尽可能的散开形成一层极薄的油膜,此时油膜可看成单分子油膜,油膜的厚度看成是油酸分子的直径,所以只要再测定出这层油膜的面积,就可求出油分子直径的大小.
[介绍演示]如果油在水面上尽可能地散开，可认为在水面上形成单分子油膜，可以通过幻灯观察到，并且利用已制好的方格透明胶片盖在水面上，用于测定油膜面积。
如图1所示。
当然，这个实验要做些简化处理：
（1）把分子看成一个个小球;
（2）油分子一个紧挨一个整齐排列;
（3）认为油膜厚度等于分子直径.
[提问]已知一滴油的体积V和水面上油膜面积S，那么这种油分子的直径是多少？
[学生回答]d=V/S
[FLASH课件模拟演示]油膜法测分子直径
[在此基础上，进一步指出]
①介绍数量级这个数学名词，一些数据太大，或很小，为了书写方便，习惯上用科学记数法写成10的乘方数，如3×
10-10m。
我们把10的乘方数叫做数量级，那么1×
10-10m和9×
10-10m，数量级都是10-10m。
②如果分子直径为d，油滴体积是V，油膜面积为S，则d=V/S，根据估算得出分子直径的数量级为10-10m。
（2）利用扫描隧道显微镜测定分子的直径。
（3）物理学中还有其他不同方法来测量分子的大小，用不同方法测量出分子的大小并不完全相同，但是数量级是相同的。
测量结果表明，一般分子直径的数量级是10-10m。
例如水分子直径是4×
10-10m，氢分子直径是2.3×
（4）指出认为分子是小球形是一种近似模型，是简化地处理问题，实际分子结构很复杂，但通过估算分子大小的数量级，对分子的大小有了较深入的认识。
2．阿伏伽德罗常数
[向学生提问]在化学课上学过的阿伏伽德罗常数是什么意义？
数值是多少？
明确1mol物质中含有的微粒数（包括原子数、分子数、离子数……）都相同。
此数叫阿伏伽德罗常数，可用符号NA表示此常数，NA=6.02×
1023个/mol，粗略计算可用NA=6×
1023个/mol。
（阿伏伽德罗常数是一个基本常数，科学工作者不断用各种方法测量它，以期得到它精确的数值。
）
[再问学生]摩尔质量、摩尔体积的意义。
[例题分析]下列叙述中正确的是：
（1）1cm3的氧气中所含有的氧分子数为6.02×
1023个
（2）1克氧气中所含有的氧分子数为6×
1023个；
（3）1升氧气中含氧分子数是6×
（4）1摩氧气中所含有的氧分子数是6×
1023
3．微观物理量的估算
若已知阿伏伽德罗常数，可对液体、固体的分子大小进行估算。
事先我们假定近似地认为液体和固体的分子是一个挨一个排列的（气体不能这样假设）。
[例题分析]水的分子量18，水的密度为103kg/m3,阿伏加德罗常数为NA=6.02×
1023个/mol，则：
（1）水的摩尔质量M=__________
（2）水的摩尔体积V=__________
（3）一个水分子的质量m0=_____________
（4）一个水分子的体积V0=_____________
（5）将水分子看作球体，分子直径d=_______________
（6）10g水中含有的分子数目N=___________________
[归纳总结]以上计算分子的数量、分子的直径，都需要借助于阿伏伽德罗常数。
因此可以说，阿伏伽德罗常数是联系微观世界和宏观世界的桥梁。
它把摩尔质量、摩尔体积等这些宏观量与分子质量、分子体积（直径）等这些微观量联系起来。
阿伏伽德罗常数是自然科学的一个重要常数。
现在测定它的精确值是NA=6.022045×
1023/mol。
（三）课堂练习
1、已知氢气的摩尔质量是2×
10-3kg/mol,水的摩尔质量是1.8×
10-2kg/mol,计算1个氢分子和水分子的质量。
2、若已知铁的原子量是56,铁的密度是7.8×
103kg／m3,试求质量是1g的铁块中铁原子的数目（取1位有效数字）及一个铁原子的体积.
（四）课堂小结
1．物体是由体积很小的分子组成的。
这一结论有坚实的实验基础。
单分子油膜实验等实验是上述结论的有力依据。
分子直径大约有10-10米的数量级。
2．阿伏伽德罗常数是物理学中的一个重要常数，它的意义和常数数值应该记住。
3．学会计算微观世界的物理量（如分子数目、分子质量、分子直径等）的一般方法。
由于微观量是不能直接测量的，人们可以测定宏观物理量，用阿伏伽德罗常数作为桥梁，间接计算出微观量来。
如分子质量m，可通过物质摩尔质量M和阿伏伽德罗常数NA，得到m=M/NA。
通过物质摩尔质量M、密度ρ、阿伏伽德罗常数NA，计算出分子直径
（五）说明
由于课堂内时间限制，单分子油膜法测定分子直径的实验不可能在课堂上完成全过程。
在课堂上通过课件的演示，让学生看到油膜散开现象和油膜面积的测量方法。
五、教后记
1、本课采用多媒体教学手段，通过丰富的图片的比较和展示，让学生对分子的大小有一个感性的认识；
同时用FLASH课件演示油膜法测分子直径的实验操作过程和分析方法，形象生动，有助于学生的理解和掌握；
2、在分析分子直径的过程中还应用比喻的手法加以强调突出；
3、对阿夫加德罗常数的理解，则注重从具体例题入手。
先以例题分析NA的含义和用途，再由学生当堂练习，在实践中掌握应用NA分析问题的基本思路。
1.1分子动理论的基本观点（第二课时）
分子永不停息做无规则运动
1．物理知识方面的要求：
（1）知道并记住什么是布朗运动，知道影响布朗运动激烈程度的因素，知道布朗运动产生的原因。
（2）知道布朗运动是分子无规则运动的反映。
（3）知道什么是分子的热运动，知道分子热运动的激烈程度与温度的关系。
2．通过对布朗运动的观察，发现其特征，分析概括出布朗运动的原因；
培养学生概括、分析能力和推理判断能力。
从对悬浮颗粒无规则运动的原因分析，使学生初步接触到用概率统计的观点分析大量偶然事件的必然结果。
1．通过学生对布朗运动的观察，引导学生思考、分析出布朗运动不是外界影响产生的，是液体分子撞击微粒不平衡性产生的。
布朗运动是永不停息的无规则运动，反映了液体分子的永不停息的无规则运动。
这一连串结论的得出是这堂课的教学重点。
2．学生观察到的布朗运动不是分子运动，但它又间接反映液体分子无规则运动的特点。
这是课堂上的难点。
这个难点要从开始分析显微镜下看不到分子运动这个问题逐渐分散解疑。
1．气体和液体的扩散实验：
分别装有二氧化氮和空气的玻璃储气瓶、玻璃片；
250mL水杯内盛有净水、红墨水。
（一）引入新课
让学生观察两个演示实验：
1．把盛有二氧化氮的玻璃瓶与另一个玻璃瓶竖直方向对口相接触，看到二氧化氮气体从下面的瓶内逐渐扩展到上面瓶内。
2．在一烧杯的净水中，滴入一二滴红墨水后，红墨水在水中逐渐扩展开来。
提问：
上述两个实验属于什么物理现象？
这现象说明什么问题？
在学生回答的基础上总结：
上述实验是气体、液体的扩散现象，扩散现象是一种热现象。
它说明分子在做永不停息的无规则运动。
而且扩散现象的快慢直接与温度有关，温度高，扩散现象加快。
这些内容在初中物理中已经学习过了。
（二）新课教学过程
1．介绍布朗运动现象
1827年英国植物学家布朗用显微镜观察悬浮在水中的花粉，发现花粉颗粒在水中不停地做无规则运动，后来把颗粒的这种无规则运动叫做布朗运动。
不只是花粉，其他的物质如藤黄、墨汁中的炭粒，这些小微粒悬浮在水中都有布朗运动存在。
让学生看教科书上图，图上画的几个布朗颗粒运动的路线，指出这不是布朗微粒运动的轨迹，它只是每隔30s观察到的位置的一些连线。
实际上在这短短的30s内微粒运动也极不规则，绝不是直线运动。
2．介绍布朗运动的几个特点
（1）连续观察布朗运动，发现在多天甚至几个月时间内，只要液体不干涸，就看不到这种运动停下来。
这种布朗运动不分白天和黑夜，不分夏天和冬天（只要悬浮液不冰冻），永远在运动着。
所以说，这种布朗运动是永不停息的。
（2）换不同种类悬浮颗粒，如花粉、藤黄、墨汁中的炭粒等都存在布朗运动，说明布朗运动不取决于颗粒本身。
更换不同种类液体，都不存在布朗运动。
（3）悬浮的颗粒越小，布朗运动越明显。
颗粒大了，布朗运动不明显，甚至观察不到运动。
（4）布朗运动随着温度的升高而愈加激烈。
3．分析、解释布朗运动的原因
（1）布朗运动不是由外界因素影响产生的，所谓外界因素的影响，是指存在温度差、压强差、液体振动等等。
分层次地提问学生：
若液体两端有温度差，液体是怎样传递热量的？
液体中的悬浮颗粒将做定向移动，还是无规则运动？
温度差这样的外界因素能产生布朗运动吗？
归纳总结学生回答，液体存在着温度差时，液体依靠对流传递热量，这样悬浮颗粒将随液体有定向移动。
但布朗运动对不同颗粒运动情况不相同，因此液体的温度差不可能产生布朗运动。
又如液体的压强差或振动等都只能使液体具有定向运动，悬浮在液体中的小颗粒的定向移动不是布朗运动。
因此，推理得出外界因素的影响不是产生布朗运动的原因，只能是液体内部造成的。
（2）布朗运动是悬浮在液体中的微小颗粒受到液体各个方向液体分子撞击作用不平衡造成的。
显微镜下看到的是固体的微小悬浮颗粒，液体分子是看不到的，因为液体分子太小。
但液体中许许多多做无规则运动的分子不断地撞击微小悬浮颗粒，当微小颗粒足够小时，它受到来自各个方向的液体分子的撞击作用是不平衡的。
如教科书上的插图所示。
在某一瞬间，微小颗粒在某个方向受到撞击作用强，它就沿着这个方向运动。
在下一瞬间，微小颗粒在另一方向受到的撞击作用强，它又向着另一个方向运动。
任一时刻微小颗粒所受的撞击在某一方向上占优势只能是偶然的，这样就引起了微粒的无规则的布朗运动。
悬浮在液体中的颗粒越小，在某一瞬间跟它相撞击的分子数越少。
布朗运动微粒大小在10－6m数量级，液体分子大小在10－10m数量级，撞击作用的不平衡性就表现得越明显，因此，布朗运动越明显。
悬浮在液体中的微粒越大，在某一瞬间跟它相撞击的分子越多，撞击作用的不平衡性就表现得越不明显，以至可以认为撞击作用互相平衡，因此布朗运动不明显，甚至观察不到。
液体温度越高，分子做无规则运动越激烈，撞击微小颗粒的作用就越激烈，而且撞击次数也加大，造成布朗运动越激烈。
5．布朗运动的发现及原因分析的重要意义
（1）结合上面的讲解分析提问学生：
布朗运动是悬浮在液体中的固体微粒分子的运动吗？
是液体分子无规则运动吗？
布朗微粒是被谁无规则撞击而造成的？
布朗运动间接地反映了谁的无规则运动？
综合学生回答归纳总结：
（1）固体颗粒是由大量分子组成的，仍然是宏观物体；
显微镜下看到的只是固体微小颗粒，光学显微镜是看不到分子的；
布朗运动不是固体颗粒中分子的运动，也不是液体分子的无规则运动，而是悬浮在液体中的固体颗粒的无规则运动。
无规则运动的原因是液体分子对它无规则撞击的不平衡性。
因此，布朗运动间接地证实了液体分子的无规则运动。
（2）布朗运动随温度升高而愈加激烈，在扩散现象中，也是温度越高，扩散进行的越快，而这两种现象都是分子无规则运动的反映。
这说明分子的无规则运动与温度有关，温度越高，分子无规则运动越激烈。
所以通常把分子的这种无规则运动叫做热运动。
（三）课堂小结
1．要知道什么是布朗运动。
它是悬浮在液体中的固体微粒的无规则运动，是在显微镜下观察到的。
2．知道布朗运动的三个主要特点：
永不停息地无规则运动；
颗粒越小，布朗运动越明显；
温度越高，布朗运动越明显。
3．产生布朗运动的原因：
它是由于液体分子无规则运动对固体微小颗粒各个方向撞击的不均匀性造成的。
4．布朗运动间接地反映了液体分子的无规则运动，布朗运动、扩散现象都有力地说明物体内大量的分子都在永不停息地做无规则运动。
（四）课堂练习
1．关于布朗运动的下列说法中，正确的是（）。
A．布朗运动就是液体分子的热运动
B．布朗运动是悬浮在液体中的固体颗粒内的分子的无规则热运动
C．温度越高，布朗运动越激烈
D．悬浮颗粒越小，布朗运动越激烈
答案：
C、D。
2．如图是观察记录做布朗运动的一个微粒的运动路线。
从微粒在A点开始记录，每隔30s记录下微粒的一个位置，得到B、C、D、E、F、G等点，则微粒在75s末时的位置（）。
A．一定在CD连线的中点
B．一定不在CD连线的中点
C．可能在CD连线上，但不一定在CD连线的中点
D．可能在CD连线以外的某点
气体分子运动与压强
【知识与技能】
1．了解规律及其在科学研究和社会生活中的作用
2．知道气体分子速率分布规律
3．知道气体压强的微观意义和从微观角度分析气体的压强为什么跟气体的温度和体积有关。
【过程与方法】
1．本节首先利用了统计规律来研究气体分子运动的特点，比较直观、具体
2．从微观角度来定义和分析宏观物理量及其产生机理，然后再对宏观物理量之间的规律进行解释，使人有一种豁然开朗的感觉。
【情感态度与价值观】
1．体会统计规律的重要性，在社会生活和生产实践中注重应用统计的方法来进行调查研究。
2．通过学习气体分子运动的特点，以及温度的微观定义，压强的微观意义，体会微观世界的奥秘，培养自己对未知世界探索的兴趣。
二、教学重点
1．气体压强产生的原因
2．气体压强与什么因素有关
三、教学过程
（一）偶然中的必然──统计规律
1．概率是用来表示随机事件发生可能性大小的一个量。
在大量重复进行同一试验时，事件A发生的频率
（在进行的n次试验中，事件A发生了mA次，则称
为事件A发生的频率）总是接近于某个常数，在它附近摆动，这时就把这个常数叫做事件A的概率。
你在投掷硬币的实验中，正面朝上的概率为50%，反面朝上的概率为50%，通过这次活动，你悟出的规律是大量的偶然事件整体遵循着一定的统计规律。
2．统计规律：
大量偶然事件再现出来的整体规律。
在大量的偶然事件背后，隐藏着一种规律，这种规律要通过搜集大量资料并加以整理分析后才能显示出来。
某一事件的出现纯粹是偶然的，但大量的偶然事件却会表现出一定的规律。
统计规律不仅普遍存在于自然现象中，也广泛存在于社会现象中。
伽儿顿板实验装置中在落球的通路上以密排方式布置了铁钉点阵，如果从入口处投入一个粒子，粒子下落过程中将与若干铁钉相碰，不断改变其运动方向，最终落入某一槽中。
每次用一个粒子重复实验几次，可以看到单个粒子落在哪个槽中是偶然的，随机的，不可预见的。
若抽动隔板，使全部粒子一起下落，可以看到大量粒子在各个槽中的分布近似为正态分布，即中间的槽中粒子数多，两侧的槽中粒子数少。
重复几次，可发现每次实验所得到的粒子分布曲线基本相同，曲线之间略有差异。
这表明大量随机事件的整体特征有一定的规律性，这就是统计规律，各次实验结果之间的偏差就是统计规律的涨落现象。
抽动隔板，使全部粒子落下来，大量粒子在各槽中的分布大致是对称的，并且中间的槽中粒子数多，两侧的槽中粒子数少。
（二）气体分子速率分布规律
气体分子速率分布遵循着麦克斯韦速率分布规律：
1．在一定温度下，不管个别分子怎样运动，气体的多数分子的速率都在某个数值附近，现出“中间多、两头少”的分布规律；
2．当温度升高时，“中间多、两头少”的分布规律不变，气体分子的速率增大，分布曲线的峰值向速率大的一方移动。
麦克斯韦的方法在物理学思想史上具有重要意义
（三）气体的压强
1．气体的压强与气体温度和单位体积的分子数有关。
2．温度越高，单位体积的分子数越多，气体的压强越大。
气体分子密度大（单位体积内气体分子的数目大），在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数目就多，气体的温度高，气体分子的平均动能就大，每个气体分子与器壁的碰撞给器壁的冲力就；
另一方面，分子的平均速率大，在单位时间里器壁受气体分子撞击的次数就多，累计冲力就大，气体的体积增大，分子密度变小，在这种情况下，若温度不变，则气体的压强减小；
若温度降低，气体压强进一步减小，若温度升高，则气体压强可能不变也可能增大，所以气体压强的变化情况由分子密度的变化和温度的变化两个因素中起主导地位的来决定。
【典型例题】
例题气体压强产生的原因是什么？
解析：
大量做无规则热运动的分子对器壁频繁、持续地碰撞产生了气体的压强。
单个分子碰撞器壁的冲力是短暂的，但是大量分子频繁地撞击器壁，就对器壁产生持续、均匀的压力。
所以从分子动理论的观点来看，气体的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力。
【达标训练】
1．有关气体压强，下列说法中正确的是（D）
A．气体分子的平均速率增大，则气体的压强一定增大
B．气体分子的密集密集程度增大，则气体的压强一定增大
C．气体分子的平均动能增大，则气体的压强一定增大
D．气体分子的平均动能增大，气体的压强有可能减小
2．大量气体分子做无规则运动，速率有的大，有的小，当气体温度由某一较低温度升高到某一温度时，关于分子速率的说法正确的是（D）
A．温度升高时，每一个气体分子的速率均增加
B．在不同速率范围内，分子数的分布是均匀的
C．气体分子的速率分布不再呈“中间多、两头少”的分布规律
D．气体分子的速率分布仍然呈“中间多、两头少”的分布规律
第3节温度与内能
★新课标要求
（一）知识与技能
1．知道分子热运动的动能跟温度有关，知道温度是分子热运动平均动能的标志。
2．知道什么是分子势能，知道改变分子间的距离必须克服分子力做功，因而分子势能发生变化，知道分子势能跟物体体积有关。
3．知道什么是内能，知道物体的内能跟温度和体积有关。
4．能够区别内能和机械能。
（二）过程与方法
通过分子势能和弹性势能的类比，培养学生用类比方法分析问题的能力。
（三）情感、态度与价值观
培养学生综合宏观量来分析微观量的方法和能力。
★教学重点
1．分子势能及分子势能与体积的关系。
2．物体的内能及其跟物体体积的关系。
★教学难点
分子势能跟物体体积的关系。
★教学方法
讲述法，分析归纳法，类比法
★教学用具：
投影仪、投影片
★教学过程
（－）引入新课
教师：
（提问）1、分子力指的是什么？
2、分子力随分子距离的变化有什么规律？
学生：
（思考并回答）
1、分子力指的是分子间引力和斥力的合力。
2、当r=r0时，分子引力等于斥力，分子力等于零。
3、分子间引力和斥力都随r的增大而减小，且斥力比引力减小得快，分子力表现为引力。
分子间引力和斥力都随r的减小而增大，且斥力比引力增大得快，分子力表现为斥力。
既然分子间存在力的作用，当分子间距离变化时，分子力要做功，而做功的过程就是能量转化的过程，本节课我们来学习有关的能量。
（二）进行新课
1．分子动能
据分子动理论，组成物体的分子不停地做无规则运动，那么做热运动的分子也具有动能。
而物体里分子运动的速率各不相同，有的大，有的小，所以各个分子的动能并不相同。
由于碰撞的结果，各个分子的动能还会发生变化。
而在热现象的研究中，我们所关心的不是每个分子的动能，而是物体里所有分子的动能的平均值。
［板书］物体里所有分子的动能的平均值，叫做分子热运动的平均动能。
当温度升高时，物体分子的运动如何变化？
当温度降低时，物体分子的运动如何变化？
［总结］温度升高，物体分子的热运动加剧，分子热运动的平均动能也增加，温度越高，分子热运动的平均动能越大。
温度越低，分子热运动的平均动能越小。
［板书］温度是物体分子热运动的平均动能的标志。
［强化训练］
关于分子动能，下列说法中正确的是
A．温度相同时，不同物体的分子平均动能相同
B．温度相同时，不同物体的分子平均速率相同
C．温度相同时，只有同种物体的分子平均动能才相等
D．温度升高时，物体中所有分子的动能都增大
参考答案：
A
2．分子势能
［引导学生回忆］
（1）重力做正功时，重力势能如何改变？
重力做负功时，重力势能如何改变？
（2）弹力做正功时，弹性势能如何改变？
弹力做负功时，弹性势能如何改变？
讨论并回答。
重力做正功时，重力势能减小，重力做负功时，重力势能增大；
弹力做
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