1.1 分子动理论的基本内容 教学设计

第一章 分子动理论
第1节 分子动理论的基本内容
教学内容分析
《分子动理论的基本内容》是《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》选择性必修第3册“固体、液体和气体”主题下的内容。课程标准要求为：了解分子动理论的基本观点及相关的实验证据。通过实验，了解扩散现象。观察并能解释布朗运动。利用显微镜观察布朗运动。《普通高中物理课程标准(2017年版)解读》对课程标准的解读为：本条目要求学生认识分子动理论的基本观点，并且知道分子动理论的实验依据。学生应该知道“物体是由大量分子组成的、分子永不停息的无规则运动、分子间存在着引力和斥力”等基本内容，知道其中的基本概念，并能用分子动理论的基本观点解释一些实验现象。
学生要知道阿伏伽德罗常数的意义。阿伏伽德罗常数是一个重要的常数，它把摩尔质量、摩尔体积这些宏观物理量于分子质量、分子大小等微观物理量联系起来，是联系微观世界和宏观世界的桥梁。
学生通过实验了解扩散现象，并结合日常生活中的现象加深对扩散现象的了解。利用显微镜观察布朗运动，分析布朗运动产生的原因，能够从微观层面解释布朗运动。
学情分析
学生在初中已经知道物体由大量分子构成，了解阿伏伽德罗常数的意义。学生已经了解墨汁在水中的扩散，并且知道温度越高，墨汁扩散得越快。但不知道这些现象证明分子做无规则的热运动。教学设计要利用学生已有的生活经验，将生活经验作为知识生长发展的起点。微观世界大量分子运动，要利用现代信息技术模拟分子的无规则热运动和布朗运动，让学生直观看到分子的运动，建立分子热运动物理图像，加深对热运动特点认识。
教学目标
1.学生知道物体是由大量分子组成的。
2.学生通过实验了解扩散现象，观察并能解释布朗运动。知道扩散现象在实际中的应用。
3.学生知道什么是布朗运动，理解布朗运动产生的原因和影响因素。
4.学生知道什么是热运动及决定热运动剧烈程度的因素。
5.学生知道分子间存在间隙、分子间作用力的变化规律，了解分子间的作用力是电磁力，分子力做功和路径无关。
6.学生知道分子动理论的基本内容。
教学重难点
教学重点：分子热运动及影响因素、分子间作用力变化规律、分子动理论基本内容
教学难点：布朗运动的原因
教学方法：讲授法、演示实验教学、启发—讨论
教学工具：多媒体课件、视频资源
教学流程图
六、教学过程
（一）课堂引入
学生阅读“布朗轰动世界的发现”，激发学生的探究欲。
（二）课堂教学
活动一：什么是布朗运动
播放视频：布朗运动
问题1-1：观察到“谁”的运动？
问题1-2：它们的运动是否有规律可循？
问题1-3：大颗粒和小颗粒的运动有什么区别？
问题1-4：是什么原因导致布朗颗粒的无规则运动？
（实验探究布朗运动的成因）
猜想：布朗运动的成因。
设计意图：引导学生排除其他原因，得出只能是水分子的撞击力产生的，进而得出结论——布朗颗粒不断地运动是由于液体分子的撞击力不平衡造成的，布朗颗粒无规则性运动是不同瞬间、不同方向的撞击作用的强弱不同导致的。
问题1-5：怎样让布朗运动更明显呢？
合作探究：
播放动画：验证探究结论。
课堂评价设计：
某学习兴趣小组在学习完布朗运动后，对分子的运动有了很多新的认识，他们在交流学习过程中产生了不少新的观点，你对他们的部分观点有着怎样的理解？
观点1：布朗运动是布朗微粒内部分子的无规则运动。
观点2：布朗运动是液体分子的无规则运动。
观点3：布朗运动反映了布朗微粒内部分子的无规则运动。
观点4：布朗运动反映了液体分子的无规则运动。
过渡衔接：布朗运动间接地反映了分子的无规则运动，初中有没有学习过什么实验能直接证明分子的无规则运动？
活动二：扩散现象
实验演示：NO2和空气的扩散视频
问题2-1：观察“谁”在运动？
问题2-2：是不是只有气体间能发生扩散？其他物态间能扩散吗？
学生实验：演示液体扩散（将红墨水分别滴入热水和冷水中，观察液体的扩散）
问题2-3：两杯水中的扩散有什么异同？
设计意图：通过实验分析得出温度对扩散现象的影响——温度高，扩散明显；温度低，扩散不明显。
活动三：热运动
师：扩散现象直接证明了分子的无规则运动；布朗运动间接反映了分子的无规则的运动，这两种运动都反映了分子的无规则运动，而且都与温度有关，我们把分子永不停息地无规则运动叫做热运动。
课堂评价设计：某同学学完分子的热运动这节后，认为“因为布朗运动的明显程度与温度有关，所以布朗运动就是热运动”，你对此有什么看法？
思考题：当阳光从窗户里直射进教室内，某同学看到空气中的尘埃在不停的运动，他认为尘埃在做布朗运动，你认为他的认识正确吗，如何辨析？
设计意图，能够更深刻的认识热运动的特征，能抓住关键词。
活动四：分子间的作用力
播放视频：1.铅柱分开后，摩擦断面，再将两块铅柱用力挤压，铅块吸在一起，将铅块悬挂。下方铅块不会掉落。
2.将玻璃板置于水平面上，用弹簧测力计拉玻璃板。在玻璃板和水平尚未分开时，弹簧测力计示数增大。
问题1：对下方铅块和砝码受哪些力？画出受力示意图。
问题2：下方铅块受到向上的吸引力，这个吸引力是上方铅块施加的万有引力吗？说明理由。
问题3：根据实验现象，能得到什么结论？
情境：用力压木块、石板、铁板等物体，物体没有被压变形。这些现象说明组成物体的分子间有什么力？
师：组成物体的分子间存在作用力。分子间作用力有时是引力，有时是斥力，和分子间的距离有关。两个分子间的作用力F和分子距离r关系如图。
甲分子固定在坐标原点O，沿着分子连线方向建立坐标轴。
① r>r0，表现为引力。
分子间距从r0增大，引力先增大后减小。
②r =r0，作用力为0；
③r < r0，表现为斥力。斥力随距离减小急剧增加。(表现为图像陡峭，斜率大)
活动四：分子动理论
①一切物质由大量分子组成，分子占据的空间是不连续的；
②物质内的大量分子永不停息地作无规则的热运动。
③分子之间有相互作用力，与分子构造和分子间的距离有关。
作业布置：“复习与提高”A组第3题、第4题
七、板书设计
第1节 分子动理论的基本内容
1.物体由大量分子构成
2.布朗运动
特点：无规则、温度高，运动越剧烈
解释：间接反映分子的无规则运动
3.扩散：证明分子做无规则运动
4.分子热运动
5.分子间作用力
八、教学反思
教材安排是先讲解扩散现象，再讲布朗运动。初中学生已经接触过扩散现象，为突出布朗运动，调整讲解顺序，先讲解布朗运动，突出重点。
本节课难点再处理布朗运动的成因。教学设计通过现象→猜想→探究→验证的流程突破难点，播放视频让学生观察总结观察到的现象——“布朗颗粒在做无规则运动，颗粒越小，布朗运动越明显”。学生猜想得出可能的原因，利用所学知识作出正确的判断，只能是液体分子撞击力所致。
多媒体辅助与教学过程紧密联系。通过视频和模拟动画很好地把微观的难以想象的事实模拟出来，对教学有很好的辅助作用。