1.1分子动理论的基本内容 教案

1.1分子动理论的基本内容
〖教材分析〗
本课知识主要分为三大块，物体是由大量分子组成的，分子热运动，分子间的作用力。可以通过大量的实验得到这些结论，只是学生突然接触到物质的微观世界，可能感觉到比较陌生，所以在讲解的时候，要多联系宏观现象来分析。
〖教学目标与核心素养〗
物理观念∶理解分子热运动、扩散、布朗运动、分子力、分子动理论。
科学思维∶通过比较布朗运动与扩散现象的异同点，体会它们的本质是分子热运动的客观反映。
科学探究：用观察扩散现象和酒精与水混合实验，经历发现问题一猜想一探究一结论一交流的探究过程。
科学态度与责任∶把分子动理论的知识应用于生活和生产实践，勇于探索日常生活有关的物理问题，在生活感悟物理文化。
〖教学重难点〗
教学重点：分子组成、热运动、子间的作用力、分子动理论。
教学难点：对扩散现象、布朗运动以及分子力的理解与解释。
〖教学准备〗
多媒体课件、酒精、量筒两只、水（冷热）、烧杯两只、墨水、滴管、玻璃片等。
〖教学过程〗
暮春时节，金黄的油菜花铺满了原野。你有没有想过，为什么能够闻到这沁人心脾的香味呢
这是由于花的原子飘到了人们鼻子里。热学就是研究物质热运动规律及其应用的一门学科，是物理学的一个重要组成部分。
动态图展示：油菜花飘香。
一、新课引入
如果我们把地球的大小与一个革果的大小相比，那就相当于将直径为1cm的球与分子相比。可见，分子是极其微小的。
我们曾经研究过物体的运动，那么，构成物体的微小分子会怎样运动呢
二、新课教学
（一）物体是由大量分子组成的
①研究化学性质：组成物质的微粒是分子、原子或者离子。
②研究热运动性质和规律：组成物体的微粒统称为分子。
人们研制了能放大几亿倍的扫描隧道显微镜"，才观察到物质表面原子的排列。图是我国科学家用扫描隧道显微镜拍摄的石墨表面的原子，图中每个亮斑都是一个碳原子。
（二）分子热运动
1.扩散现象
从许多实验和生活现象中我们都会发现，不同种物质能够彼此进入对方。先看这样的几个实验。动图展示以下几个实验。
气体：二氧化氮扩散实验。下面是二氧化氮上面是空气抽掉中间的玻璃板，让他们接触，你会发现气体开始逐渐混合，最后上面瓶子里的气体颜色已经和下面相当接近。这个过程就说明空气中的气体分子和二氧化碳分子都在永不停息的无规则运动，彼此进入了对方。
再来看看液体的扩散现象，烧杯底部是硫酸铜溶液上面都是水，过了较长的时间后再发现蓝色向上扩散，对比一下看的更明显。
金块和一个铅块儿压在一起放置他俩也会彼此渗透，大约1mm。不过，这个现象也能说明，即便是固体分子，同样在做永无停息的无规则运动。在物理学中，人们把这类现象叫作扩散。即
①定义：不同物质能够彼此进入对方的现象，叫作扩散现象。
问题：产生扩散现象的原因是什么呢？
扩散现象并不是外界作用（例如对流、重力作用等）引起的，也不是化学反应的结果，而是由物质分子的无规则运动产生的。
比如刚才的气体实验，要保证二氧化氮的玻璃瓶在下空气在上，因为他俩的相对分子质量中二氧化氮更大。如果反着放其实出现了同样的现象，也会怀疑是是重力的影响才造成了两种气体的混合，那就没法证明。不仅如此，二氧化碳也不与空气发生化学反应，这样就排除了很多干扰。即
②成因：物质分子的无规则运动产生的。
扩散现象在科学技术中的应用：卤蛋和半导体材料等。
布朗运动
19 世纪初，一些人观察到，悬浮在液体中的小颗粒总在不停地运动。1827年，英国植物学家布朗首先在显微镜下研究了这种运动。下面我们做一个类似的实验。
演示：用显微镜观察炭粒的运动
取1滴用水稀释的碳素墨汁，滴在载玻片上，盖上盖玻片，放在高倍显微镜下观察小炭粒的运动情况。
实验现象：小炭粒的运动是无规则的。
动图展示微粒的运动。如果在显微镜下追踪一颗小炭粒的运动，每隔30 s 把炭粒的位置记录下来，然后用线段把这些位置按时间顺序依次连接起来，便可以得到一条类似于图中某一颗微粒运动的位置连线。这表明微粒的运动是无规则的。
布朗的困惑：怀疑这个现象是因为外界的干扰和一种生命运动。
办法：用无机物粉末做实验。
后来布朗又通过多次猜想和实验，终于弄清了原因。不是花粉在运动，而是水分子在运动，他们在运动时会撞击花粉，所以花粉无规则运动。
①悬浮于液体（或气体）中的微粒的无规则运动叫作布朗运动。
②特点：微粒越小，运动就越明显
注意：图中显示的不是碳粒的运动轨迹。
思考与讨论：为什么划分微粒的运动是无规则的？为什么微粒越小，它的无规则运动与明显？
下面三个微观角度具体分析一下布朗运动的原因。
当水分子在无规则运动时，会对花粉进行撞击。在某一个瞬间，水分子在各个方向的撞击力并不一定均匀，这就是不平衡性。因为只有颗粒够小，水分子撞击力的不平衡才能更明显的体现出来。
类比：俩人比作水分子，同时踢一个足球（比作颗粒），谁的力气大球就往他踢的方向飞。但如果换成一个地球得了，怎么踢都没用啊，即便有千千万万个人从各个方向踢，地球也岿然不动。不仅因为各个方向的撞击力趋于平衡，而且人的撞击力相比于地球也太小了点儿，不足以推动地球。那你把人做水分子，地球当做一个很大的固体颗粒，就能解释为啥固体颗粒太大，就很难观察到布朗运动。所以说
③布朗运动的成因：由于液体分子向各个方向撞击微粒的不平衡造成的。
④布朗运动间接反映了液体分子的无规则运动
3.热运动
实验：不同温度下的墨水扩散。
实验表明温度越高，墨水的扩散就更快。之前学的布朗运动也是温度越高，运动就越剧烈。正因为这一点，我们把
①分子这种永不停息的无规则运动叫作热运动。
②温度是分子热运动剧烈程度的标志。
③扩散现象直接证明分子做热运动，布朗运动间接证明分子做热运动
（三）分子间的作用力
做一做
一根试管中，加入半管清水，再注入酒精填埋管子，堵住管口，上下颠倒几次，会发现混合溶液竟然又不满了。也就是说酒精和水混合后总体积会减小，这是为啥呢？
分析：画出一些酒精分子和水分子，其中水分子个头小，会钻到酒精分子的空隙中去，分子会排列的更紧密 但总体积肯定减小，所以就会出现刚才的现象，这就说明液体分子间存在着空隙。
扩散现象的微观分析：如果分子是紧密排列的，那根本无法运动，更别说进入其它物质啦，所以事实证明固体分子之间确实都存在间隙。
气体容易压缩，说明气体分子的也存在间隙。总之这是三个现象都说明了
①组成物质的分子之间存在间隙。
不过不同类别的物质分子间隙的大小也是不同的，咱知道固体和液体比较难压缩，说明固体和液体的分子间隙较小。气体容易压缩，所以气体分子的间隙大。分子间有空隙，大量分子却能聚集在一起，这说明
②分子之间存在着相互作用力。
我们用弹簧来类比两个分子：
当用力拉伸物体时，分子间隙增大从而产物体内各部分之间要产生反抗拉伸的作用力，此时分子间的作用力表现为引力。
当用力压缩物体时，分子间隙减少，物体各部分之间会产生反抗压缩的作用力，此时分子间的作用力表现为斥力，就像万有引力是时刻存在的，在这里只是比较小。说明
③分子间的引力和斥力同时存在的。
④分子之间的引力或斥力都跟分子间距离有关。
问题：它们之间有怎样的关系呢
研究表明，分子间的作用力F跟分子间距离r的关系如图所示。
当r当r=r0时，分子间的作用力F为0，这个位置称为平衡位置;
当r>r0时，分子间的作用力F表现为引力。
问题：分子间为什么有相互作用力呢
我们知道，分子是由原子组成的。原子内部有带正电的原子核和带负电的电子。分子间的作用力就是由这些带电粒子的相互作用引起的。
（四）分子动理论
热学性质：物体是由大量分子组成的，分子在做永不停息的无规则运动，分子之间存在着相互作用力。
热学规律：对于大量分子有统计规律，对单个分子无意义。
分子动理论：把物质的热学性质和规律看作微观粒子热运动的宏观表现。
课堂练习
例1：关于布朗运动和扩散现象，下列说法中正确的是（ ）
A.布朗运动和扩散现象都能在气体、液体、固体中发生
B.布朗运动和扩散现象都是分子运动
C.布朗运动和扩散现象都是温度越高越明显
D.布朗运动和扩散现象都可以用肉眼直接观察
解析：A.布朗运动只能发生在液体或气体当中，B.扩散现象直接证明分子做热运动，布朗运动间接证明分子做热运。C正确。D.布朗运动要用显微镜观察。
例2：下列词语或陈述中，与分子热运动有关的是（ ）
A.酒香不怕巷子深
B.天光云影共徘徊
C.花香扑鼻
D.隔墙花影动，疑是玉人来
解析：分子在做永不停息的无规则的人运动。B是平面镜成像。D是光沿直线传播。选AC。
例3：清晨，草叶上的露珠是由空气的水汽凝结成的水珠。这一物理过程中，水分子间的（ ）
A. 引力消失，斥力增大
B. 斥力消失，引力增大
C. 引力、斥力都减小
D. 引力、斥力都增大
解析：固体和液体的分子间隙较小，气体分子的间隙大。在液化过程中分子间隙减少则引力额斥力都增加。选D。
例4：以下关于布朗运动的说法是否正确 说明理由。
布朗运动就是分子的无规则运动。
错，布朗运动是悬浮于液体（或气体）中的微粒的无规则运动，间接反应了分子的无规则运动。
（2）布朗运动证明，组成固体小颗粒的分子在做无规则运动。正确
（3）向一锅水中撒一点胡椒粉，加热时发现水中的胡椒粉在翻滚。这说明温度越高布朗运动越剧烈。
错，因为胡椒粉颗粒的运动是水的对流造成的，不是布朗运动。且要用显微镜观察。
（4）在显微镜下可以观察到煤油中小粒灰尘的布朗运动，这说明煤油分子在做无规则运动。正确
〖板书设计〗
1.1分子动理论的基本内容
1.物体是由大量分子组成的
2.扩散现象∶不同物质能够彼此进入对方的现象。
成因∶物质分子的无规则运动产生的。
布朗运动∶ 悬浮于液体（或气体）中的微粒的无规则运动
成因∶由于液体分子向各个方向撞击微粒的不平衡造成的
分子永不停息的无规则运动叫作热运动
5.组成物质的分子之间存在间隙
6.分子之间存在着相互作用力，且引力和斥力同时存在
7.分子之间的引力或斥力都跟分子间距离有关
8.分子动理论∶把物质的热学性质和规律看作微观粒子热运动的宏观表现
〖教学反思〗
本课内容看起来比较多实际上是比较简单的。课文理的实验既有趣又生动，在上课是能够做好这些实验既可以增加课堂的趣味性，又能激发学生学习物理的热情。在课堂实验之外可以多讲解一些生活中的实验，引起学生的兴趣增强学习的积极性，以及培养学生物理思维等。