第1节 分子热运动教案.docx

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第1节分子热运动教案

第十三章内能

本章是在学习了机械能的基础上，把对能量的研究拓展到内能.首先说明物质是由分子、原子构成的，进一步引出分子动理论；接着讲述物体内部所有分子具有的分子动能和分子间相互作用的势能的总和——内能，通过实验说明利用内能可以做功，以及改变内能的两种不同方法，反映了内能和其他形式的能之间的相互转化；最后通过实验探究不同物质的吸热本领，引出比热容的概念；知道比热容是物质的基本属性，并进一步学习关于比热容的热量计算.

本章共分3节：

1.第1节“分子热运动”，首先介绍了有关物质是由分子、原子构成的知识，通过对分子的大小进行讨论，使学生对分子的体积小、分子数目多，留下深刻的印象.接着提出分子是静止的还是运动的问题，并通过实验探究——观察红墨水在热水和冷水中扩散的快慢，得出组成物质的大量分子处于永不停息的运动之中，且温度越高，分子运动越剧烈.然后通过生活实例引导学生知道分子之间存在着相互作用的引力和斥力，并利用微观结构的知识来解释宏观的固、液、气三态之间的变化，为从分子结构角度理解物体内能的本质打下基础.

2.第2节“内能”，“内能”是物体内所有分子热运动的动能与分子势能的总和.教学中先通过生活中利用内能做功的实例引出内能的概念，并进一步分析内能的影响因素（将宏观物理量“温度”和微观机理“分子无规则运动”的激烈程度联系起来），然后讲述改变内能的两种方式“做功”和“热传递”，在分析热传递过程中提出“热量”的概念.

3.第3节“比热容”，这节是先从日常生活常识出发，讨论出物体在温度升高时吸收的热量与它的质量及升高温度的度数之间的关系.通过探究活动加深学生对比热容是物质的一种特性的理解，让学生对常见物质的比热容大小有一个具体的印象.

【教学目标】

1.在知识与技能方面：

①让学生知道物质是由分子、原子构成的，能识别扩散现象，能用分子动理论的观点解释日常生活现象，知道分子间存在着相互作用的引力和斥力，能用分子的微观结构（分子间的距离及分子间的作用力）去解释物体固、液、气三态之间的转化；②知道内能、热量的概念，知道改变内能的两种方法：

做功和热传递；③了解比热容的概念，能根据比热容进行简单的热量计算.

2.在过程与方法方面：

通过演示实验说明一切物质的分子都在不停地做无规则运动，通过与弹簧的弹力进行类比，使学生了解分子之间既存在斥力又存在引力；通过实验探究找到改变内能的两种方法；通过探究，认识到不同物质的吸热能力的不同.

3.在情感、态度与价值观方面：

通过实验演示培养学生观察、分析问题的能力，通过阅读《科学世界》扩展学生的知识面.

【教学重点】

分子动理论的初步认识，内能和热量的概念，比热容的概念和热量的有关计算.

【教学难点】

分子间的相互作用力，做功与热传递，利用比热容解释生活中的现象.

【课时建议】本章共有3节，建议7课时.

第1节分子热运动……………………………………………………1.5课时

第2节内能………………………………………………………………2课时

第1课时初步认识内能

第2课时改变内能的两种方式

第3节比热容……………………………………………………………2.5课时

第1课时比热容

第2课时热量的计算

本章复习训练…………………………………………………………1课时

第1节分子热运动

【教学目标】

一、知识与技能

1.知道物质是由分子、原子构成的，知道一切物质的分子都在永不停息地做无规则运动,知道分子热运动.

2.能识别扩散现象，并能用分子运动论的观点进行解释.

3.知道分子之间存在相互作用力，能利用分子之间的相互作用力解释固、液、气三态之间的关系.

二、过程与方法

通过观察和实验，学会运用想象和类比等研究方法，培养学生的观察和分析、概括能力.

三、情感、态度与价值观

用演示实验激发学生对大千世界的兴趣,使学生知道可以通过直接感知的现象推测无法直接感知的事实.

【教学重点】

通过观察和实验，了解分子热运动，并能用其解释某些热现象.

【教学难点】

分子热运动剧烈程度与温度的关系.

【教具准备】

教师：

多媒体课件、一块冰糖、废旧的玻璃杯、蜡烛、铅筒、一杯大米、若干条小鱼、两只温度计、洋葱、花露水、空气清新剂、装有二氧化氮气体的瓶子、空瓶子.

学生：

一杯凉水、一杯热水、一把药匙、少量红墨水（或黑墨汁）等.

【教学课时】1.5课时

【新课引入】

教师用多媒体播放视频课件1“大量分子无规则运动”，并提问:

（1）可以判断出是什么物质在运动吗？

（2）这与我们前面研究过的汽车等物体的运动相同吗？

（3）这种运动有什么规律？

生：

这是极细小的粒子的运动.

教师对学生的回答予以肯定.

师这些细小的粒子其实是分子，分子是保持物质原来性质（化学性质）的最小微粒.下面我们一起来学习有关分子的相关知识.

【进行新课】

知识点1物质的构成

师广阔无垠的宇宙大得难以想象，那么，构成物质的小微粒究竟小到什么程度呢？

换句话说，物质又是由什么构成的呢？

从古到今，人们一直在探寻着这个问题的答案.古希腊人认为宇宙万物是由水、火、土、气四元素组成；我们的祖先认为宇宙万物是由金、木、水、火、土五行组成.但这些看法都不科学,到底物质是由什么构成的呢？

好，下面请大家分组做分割物质实验，进行探究:

小组1：

撕纸，看哪一组撕得最碎.

小组2：

打碎废旧的玻璃杯（提醒学生注意安全，千万不要喷撒到眼睛里，可以用布包住玻璃杯后，用锤子敲打）.每打碎一次拿出来看看，探究打得更碎时，玻璃有何变化？

小组3：

打碎冰糖（用锤子敲打）,每打碎一次拿出来看看，探究打得更碎时，冰糖味道有何变化？

小组代表回答：

无论纸撕得多么细小，纸还是纸；玻璃无论研磨得多么细小还是玻璃；冰糖无论研磨得多么细小还是冰糖（分割后仍然具有甜味）.

师那是因为我们分得还不够细小，如果分到我们肉眼不能看到的细小微粒，它们会是如何呢？

将纸、玻璃、冰糖等不停地分割下去，当分割到一定限度时，即它们的直径只有10-10米时（当然，肉眼不能看到，只能借助电子显微镜观察）,纸就不再是纸，玻璃不再是玻璃，冰糖不再具有甜味.因此，分割到这一限度时，小粒子保持了物质原来的性质,我们称这些粒子叫做分子.（意大利物理学家阿伏加德罗第一个把这些粒子叫做分子）

师除了分子以外，我们还要知道一种粒子——原子，原子是由原子核和核外电子构成的，这些知识我们以后将学习，本节课我们主要学习分子的相关知识，因此关于原子本课就不多讲了.

板书：

常见物质是由分子、原子构成的，分子是保持物质化学性质的最小颗粒，分子很小，直径大约是百亿分之几米，通常以10-10m为单位来量度.

例题1（多媒体展示）下列说法中不正确的是（）

A.物质是由分子、原子构成的

B.分子是保持物质化学性质的最小微粒

C.分子是不可再分的最小微粒

D.分子的直径约为10-10m

解析：

物质是由分子、原子构成的，分子是保持了物质原来性质（化学性质）的最小微粒，分子很小，直径约10-10m，肉眼无法看到，必须借助电子显微镜才能观察.分子不是最小的微粒，分子由原子构成.随着科学技术的发展，人类对分子的研究已经不断深入.

答案：

C

课堂演练

完成本课时对应课堂练习.

知识点2分子热运动

1.探究分子的运动与温度的关系

师既然分子这么小，我们用肉眼无法直接观察到，那怎么研究它的运动呢？

我们前面学过类似的研究方法吗？

学生讨论，回忆研究方法：

转换法、模型法、类比法等.

教师可以打比方，来确定研究方法.

展示实物：

一杯大米、有一条小鱼的一杯水、有许多条小鱼的一杯水，引导学生确定与分子运动相似的物体.

学生观察交流，找到与分子运动相似的物体运动：

水中运动的大量小鱼.

师我们就用这种类比的方法来研究分子是如何运动的.

展示实物：

两杯盛有等量水和小鱼的水杯.（两水杯分别装有冷水和热水,且热水的温度不能太高,水温可以使小鱼能够承受）.

让学生仔细观察，发现两个水杯中小鱼运动快慢明显不同，学生觉得好奇，不妨请一个学生用手摸下两个水杯，感受有何不同.这样让学生有个猜测：

小鱼的运动快慢与水的温度有关；水的温度越高，小鱼运动的越快.

教师引导学生类推分子的运动与温度的关系.

板书：

分子的运动快慢与物体的温度有关：

温度越高，分子运动越剧烈.

2.扩散现象

教师请学生做实验：

将红墨水滴入两杯不同温度的清水中，观察水颜色变化的快慢.（进一步强化学生理解分子的运动快慢与温度有关.）

教师顺便介绍，两种不同物质相互接触时，彼此进入对方的现象叫做扩散现象.

实验演示：

教师演示教材P3页《演示》中的二氧化氮和空气互融的实验，并引导学生思考为什么最后两个瓶子的颜色变得均匀了？

生：

因为分子是运动的，二氧化氮分子做无规则运动时和上面瓶子中的空气互相接触后彼此进入了对方.

师同学们回答得很好，下面请大家根据自己的观察举例说明分子是在运动的.

生：

（发言火热）桂花开放时，十里飘香；路过炒菜的厨房闻到辣椒味扑鼻而来；切洋葱时辣味难闻……

师扩散现象是分子的运动，那么扩散现象可以在哪些物体间进行呢？

请大家结合身边的现象举例加以说明.

学生讨论,并进行实验：

（1）在教室喷空气清新剂，很快闻到香味（扩散现象可以在气体与气体间进行）；

（2）清水中滴入红墨水，水变红（扩散现象可以在液体与液体间进行）；

（3）堆放煤的墙角不久变黑了（扩散现象可以在固体与固体间进行）.

教师引导学生归纳，并从上述实验中得出结论:

扩散现象可以在固体、液体或气体之间进行.

教师总结：

由于分子的这种运动跟温度有关，所以这种无规则运动叫做分子的热运动.温度越高，分子热运动越剧烈.

板书：

（1）扩散现象可以在固体、液体、气体彼此间进行.

（2）扩散现象表明分子在不停地运动.

（3）分子热运动与温度有关.

例题2（多媒体展示）在刚刚装修好的房间内，能闻到强烈的甲醛气味，这是由于甲醛分子造成的.研究表明吸入或接触甲醛会对人体造成多种危害，因此应尽量避免吸入或接触甲醛.

解析：

进入刚装修完的房间内，能闻到强烈的甲醛气味，是由于甲醛分子在不停地做无规则运动的缘故，这种现象叫做扩散现象.

答案：

无规则运动

课堂演练

完成本课时对应课堂练习.

知识点3分子间的作用力

1.分子间的引力

师既然分子在不停地运动，固体、液体分子为什么不会飞散开，而总是聚合在一起保持一定的体积呢？

教师用多媒体展示课件4：

用力挤压两块铅柱，然后下面加挂上重物的实验.（参照教材P4页《演示》）

学生思考、讨论.

教师引导分析，得出结论：

分子间存在引力，正是这种引力才使得固体、液体保持一定的体积，使它们里面的分子不至于散开.

板书：

分子之间存在引力.

2.分子间的斥力

教师演示实验：

压缩铅块、压缩装满水的矿泉水的瓶子.请学生观察并分析为什么固体、液体难被压缩，然后得出结论.

生：

物质处于固态和液态时,分子间还存在斥力，使得固体、液体很难被压缩.

师是不是其他状态下分子间就没有引力和斥力呢？

生讨论，师引导，作答：

气体分子之间同样有引力和斥力，只不过相对来说比较小.

师（教师出示与弹簧连接的2个小球）请大家阅读教材P5页第1自然段，类比老师手中的两个与弹簧连接的小球（如图），理解分子间既有引力又有斥力，分析分子之间的引力与斥力如何变化？

学生根据小球间距离的变化，体会分子之间作用力的表现方式.

分子间作用力的形象解释：

（多媒体展示）

分子间相当于有一个小弹簧连接,当分子间的引力和斥力相等时,分子处于平衡位置（分子间大约相距10-10m）;当有外力迫使分子靠近,使分子间的距离小于10-10m时,斥力大于引力,斥力起主要作用,以反抗外界的压迫;当有外力拉伸,使分子间的距离大于10-10m时,引力起主要作用,以阻碍外力的拉伸;当分子间距离很大时,就好像弹簧被拉断了,引力斥力都变得十分微弱,可以忽略不计.

师就学生回答进行整理、归纳.

板书：

（1）当分子间的距离减小时，引力和斥力都增大，但斥力增大得多些，对外呈现出斥力.

（2）当分子间的距离增大时，引力和斥力都减小，但斥力减小得快些，对外呈现出引力.

（3）如果分子相距很远（10倍分子直径），那么引力和斥力都变得十分微弱，可以忽略.

例题3教师用多媒体展示练习册中对应题目，并针对性地讲解.

3.用分子动理论的知识解释固态、液态、气态的微观模型

师同学们，请大家回忆下，我们在物态变化的章节学习中知道了物质通常有几种状态？

生：

有三种状态，即固态、液态和气态.

师那同种物质处于不同状态时具有的物理性质相同吗？

请举例说明.

生：

不同.例如水，当温度降低时，水结冰，温度升高时变成水蒸气.水结冰后变硬，有一定的形状；变成水蒸气后体积明显增大.而且液态水和水蒸气都没有形状，具有流动性.

师回答得很好.同学们，请大家猜想为什么固、液、气三态会具有这样的宏观特点？

生：

这可能是与物质的分子的相互作用力（或分子之间的距离）有关.

师好，下面，我们分组进行实验探讨:

小组1：

把一节蜡烛放在金属筒中进行加热使其熔化，接着冷却，观察由固态到液态，再到固态，体积有何变化？

小组2：

把一块冰砖（事先准备好，从冰箱里取出）放入金属筒中进行加热使其熔化，接着放入冰箱冷却，观察由固态到液态，再到固态，体积有何变化？

（学生可以先猜想假设，然后进行实验探究，并得出结论.）

师大多数物质从液态变为固态时，体积变小.

注意：

水例外，水结冰时体积变大.例如，寒冷的冬天，暴露在室外的自来水管因结冰而胀破.

（为了表示三态物质分子间距离或排列情况的不同，需要建立一个实物模型.教师可以参照下图，并借助学生在上课时、课间休息和课外活动三种情景进行类比，帮助学生分析、理解物质处在固态、液态和气态时分子之间的相互作用力情况.）

板书：

物质的状态变化时，体积发生变化，主要是由于构成物质的分子之间的距离及相互作用力（或分子排列方式）发生了变化.

例题4（多媒体展示）请同学们思考并完成下列表格.

解析：

由于固态物质分子的排列十分紧密,液态物质分子次之,气态物质分子分布很散,故固态物质有一定的体积和形状,液态物质没有固定的形状,但有一定的体积,气态物质没有一定的形状和体积,液态\,气态物质具有流动性.固态物质分子间的距离最小,分子间的作用力最强,液态物质次之,气态物质分子间距最大,分子间的作用力最弱.固态\,液态物质不易被压缩,气态物质容易被压缩.

答案：

教师引导学生总结分子动理论的相关知识，并进行板书.

板书：

分子动理论包括3个部分：

（1）常见物质是由大量分子、原子构成的；

（2）物质内的分子在不停地做热运动；

（3）分子之间存在相互作用的引力和斥力.

课堂演练

完成本课时对应课堂练习.

【课堂交流、小结与延展】

师同学们，我们通过本节课的学习知道了物质是由大量分子、原子构成的；分子在不停地做无规则运动；分子间存在引力和斥力.这些可以通过我们的视觉、嗅觉等感知的现象来推断出来.而且有些在生产、生活中得到了广泛的应用,如洗衣粉放在热水里比放在冷水中洗衣服时去污能力强.你们还有哪些收获呢？

请相互交流、讨论.

生1：

通过学习，我明白了：

分子的运动是一种热运动，可以通过它对外的现象体现出来.

生2：

扫地时，看到灰尘飞扬，这是分子运动吗？

师这个问题提得好，这不是分子的运动，因为分子的运动是不需要外部提供条件，它是每时每刻都在运动，是自身的无规则运动，而且分子是看不见的.灰尘飞扬是灰尘颗粒在外界的驱动力作用下被动地运动.

生3：

扩散现象可以在固体、液体和气体之间进行，但我们通常感觉到气体之间进行的速度很快，如八月桂花开放时，十里飘香.而固体、液体之间却没有这么快，这又是为什么？

生4：

既然说不同的分子之间可以扩散，那分子之间是不是有间隙？

生5：

物质的分子间既有引力又有斥力，为什么没有抵消呢？

师同学们说得很好，课后你们可以根据刚才自己提出的问题去探究，找到正确的答案.

【教师结束语】

同学们，我们通过这节课的学习，不仅收获不少知识，更重要的是学会了一种研究问题的方法——转换法和类比法.通过直接感知的现象，推测无法直接感知的事实，这是物理学中常用的一种方法.分子热运动的知识在生产\,生活中也有广泛的应用,只要大家平时多关注生活\,留心观察生活中的现象,勤于思考,就能轻松地学好物理.好，谢谢大家！

课后作业

完成本课时对应课后练习.

1.为加深学生对扩散这个常见现象的探究兴趣，我设计了学生熟悉的红墨水在水中扩散的实验.物理源于生活，服务于生活，让学生了解和分子热运动有关的现代科技，让学生列举扩散现象在生活中的有关实例.

2.本节需要考察的知识与技能要求较低但内容抽象，在学习过程中，充分调动学生的学习积极性，以学生讨论为主，然后在教师引导的基础上，运用“讨论·实验·探究·创新·反思”五位一体的教学模式，以“提出问题──进行类比──形成假说──分析推断──实验检验──得出结论”为主线的思维程度进行教学，利于培养学生逻辑思维能力和归纳总结的能力.

3.本节课为了使学生在学习过程中，对于分子运动情况及扩散现象有更具体、清晰的了解，在相关部分设计了多媒体课件.

4.在帮助学生理解分子间引力和斥力时，采用一种建模法，用弹簧连接小球（类似分子），将抽象的问题具体化，起到立竿见影的效果.

蒸发与分子动理论

蒸发的快慢与温度\,表面积\,表面空气流速有关,这是宏观因素.

从微观上来分析:

（1）温度越高,分子运动越激烈,跑到空气中的速度越快,蒸发越快.

（2）分子运动时,向上运动到表面继续向上运动就可以从液体中出来.所以表面积越大,从表面向外运动的分子个数就越多,越容易蒸发.

（3）分子运动是无规则的,跑到空气中的分子也会跑回到液体中,但是如果表面空气流速比较大,很快就可以把跑出去的分子带走,有利于后面的分子跑出来,这样就有利于蒸发.