《分子热运动》教学设计
一、教学目标
（一）知识与技能
1．能简单说明物质是由分子、原子构成的。
2．通过实验知道一切物质的分子都在不停地做无规则运动。
3．能够识别扩散现象，并能用分子热运动的观点进行解释。
4．知道分子间存在相互作用力。
（二）过程与方法
通过宏观现象推理微观机制，初步了解此研究方法，从而认识分子动理论的初步知识。
（三）情感态度和价值观
了解探索微观世界奥秘的方法，经历从宏观热现象里面分析出其微观机制，再利用微观模型解释更多宏观热现象的过程，体验成功的喜悦。
二、教学重难点
本节主要由三部分组成：物质的组成、分子热运动 ( http: / / www.21cnjy.com )和分子间的作用力。本节内容比较抽象，对于物质的组成，学生无法用肉眼观察到，只能通过宏观的一些现象进行猜想、建立模型。通过气体扩散、液体扩散和固体扩散的实例说明，无论是固体、液体还是气体，组成物质的分子都在不停地做无规则运动；并且温度越高，分子运动越剧烈，分子的运动与温度有关；可以利用分子热运动解释生活中的一些现象。所以知道一切物质的分子都在不停地无规则运动是本节的教学重点。固体和液体有一定的体积是由于固体分子间存在相互作用的引力和斥力，并且这两个力是同时存在的。学生对于“引力和斥力同时存在且在不同情况下对外体现不同”不容易理解，所以知道分子间存在相互作用的引力和斥力是本节教学难点。
重点：知道一切物质的分子都在不停地做无规则的运动。
难点：知道分子间存在相互作用力。
三、教学策略
由于分子、原子的尺度非常小，无法借助于肉眼和 ( http: / / www.21cnjy.com )普通显微镜观察到，所以对于物质是由分子、原子构成的内容比较抽象，可以给物质构成建立模型，如对粉笔进行切割、观察定在黑板上的粉笔字等，可以看到，看似连续的物体其实是由更小的颗粒组成的，那么物质就是由更小的、肉眼看不到分子、原子构成的。分子热运动可以从两个方面来进行教学，一是固体、液体和气体分子在不停地做无规则运动；二是温度越高分子运动越剧烈。利用气体扩散实验、液体扩散实验和固体扩散的视频了解分子在不停地做无规则运动。通过比较红墨水在冷水和热水中扩散的速度，得出分子热运动快慢与温度有关，温度越高，分子运动越剧烈，从而得出分子热运动的概念。分子间存在引力和斥力可以利用实验来说明，固体、液体很难被压缩是因为分子间存在斥力；固体很难被拉伸，是因为分子间存在引力。分子间引力和斥力是同时存在的，只是在不同情况下对外表现不同。利用分子间的引力和斥力来解释固态、液态和气态的特征，加深对分子间作用力的认识。
四、教学资源准备
多媒体课件、透明玻璃管、酒精 ( http: / / www.21cnjy.com )、水、二氧化氮气体、广口瓶（2个）、玻璃板、装有硫酸铜和水的量筒（放置20天和10天）、红墨水、水（温度不同）、胶头滴管、铅柱（两个）、美工刀、钩码等。
五、教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
创设情景（5分钟） 展示长喙天蛾吸食花蜜、煮食物画面，思考天蛾是如何发现花蜜的？你能闻到食物的香味吗？ 学生观看图片，了解长喙天蛾是根据四溢的花香来寻找花蜜的。 创造课堂情景，激发学生的兴趣和求知欲。
引入新课（5分钟） 课前在自己身上喷香水，在教室内走一圈，你们能闻到味道吗？我们是如何闻到各种味道的？ 能闻到老师身上的香水味，体会分子运动在实际生活中的现象。 提出问题，引入新课。
新课内容（25分钟） 物质的构成用蜡笔在白纸上画一笔，再用放大镜或低倍的显微镜对笔迹进行仔细观察，会看到些什么？看上去连续的线条，实际是由一些细小的颗粒构成的，试想一下，看到细小颗粒也可能是由更小的颗粒构成的。展示显微镜看到的小颗粒是由更小的颗粒构成的。你对物质的构成有什么想法？展示玻璃管，如果在玻璃管内装入半管水，再加半管酒精，混合后总体积应该是多少？演示实验：在一个玻璃管内装入半管水，再在管内装入酒精，直至装满。堵住管口，把试管倒置几次，观察现象。你能解释此现象吗？（可以利用水倒入沙子中进行类比）现代科学研究发现，常见的物质是由极其微小的粒子构成的，这些粒子就是分子、原子。并且这些粒子间存在空隙。展示一些物质分子结构图，这些图是 ( http: / / www.21cnjy.com )利用电子显微镜观察提到的，人的肉眼和普通显微镜无法直接观察到。分子的直径只有百亿分之几米，约为10-10m数量级。例：现代大型计算机每秒可以计算100亿（1 ( http: / / www.21cnjy.com )010）次，如果人们计数的速度也这么快，一个人要把1 cm3空气中的分子数完，猜一猜，需要多长时间？（80多年）物质是由分子、原子构成的，我们是如何闻到物体的味道的呢？分子间有没有作用力？ 用肉眼看蜡笔画的是一个连续的线条，如果靠近看或利用放大镜看，会看到十分细小的炭的颗粒。学生对此实验进行讨论、猜想，对物质的构成形成一个初步的模型，物质是由微小颗粒构成的，颗粒间可能存在空隙。学生进行猜想。学生观察实验现象，发现试管内出现了空隙，即水和酒精混合后总体积变小。分子间可能存在空隙。了解不同物质的分子结构及分子直径的大小，认识到分子很小，无法直接观察到。学生进行猜想，对比猜想数据与实际数据，可以体会到分子的大小。 结合宏观现象，对微观结构进行猜想。利用猜想与实验结果上的差异，引起学生对物质的构成的认识。感性认识物质的构成。利用思维上的冲突认识到分子是非常小的。
分子热运动实验1．在讲台上打开一个花露水瓶盖，前排同学有没有闻到味道？实验2．在装着二氧化氮气体的瓶子上面， ( http: / / www.21cnjy.com )倒扣一个空瓶子，使两个瓶口相对，之间用一块玻璃板隔开。抽掉玻璃板，会发生什么变化？（实验中不能把二氧化氮气体放在上面。）你能说说其中的原因吗？像这样，不同的物质在互相接触时彼此进入对方的现象，叫做扩散。扩散只能发生在气体间吗？能举一些实例吗？实验3．在一个量筒内装一半清水，用细管在水的下面注入硫酸铜溶液，硫酸铜溶液密度大于水，可以看到无色的清水与蓝色硫酸铜溶液间明显的界面。展示10天前、20天前、30天前的溶液。对比实验现象，说明了什么问题？视频动画：煤炭堆放在地面一段时间后 ( http: / / www.21cnjy.com )，把地里面一小层都弄黑了；长期堆放石灰的墙角，有一层墙壁染上了白色；金片和铅片紧压在一起，过几年后，可以看到它们互相渗入等。小结：通过前面的实验和视频，可以知道固体、液体和气体分子都在不停地做无规则运动。实验4．两个相同的烧杯，一个装入半杯热水，一个装入等质量的半杯凉水。用滴管在两个烧杯中分别滴入一滴红墨水，观察哪个烧杯中墨水扩散得快。由于分子的运动跟温度有关，所以这种无规则运动叫做分子的热运动。思考：腌咸菜往往要十天半个月后菜才会变咸，而炒菜时加盐一会儿菜就咸了，这是什么原因？ 前排同学说出现象。花露水分子运动到空气中被同学们闻到了。学生观察实验，描述实验现象。两瓶气体颜色逐渐变得均匀，空气和二氧化氮气体彼此进入对方，说明分子在不停地运动。学生举例，如墨水滴入到水中；腌菜会使菜变咸等。学生观察实验，通过对比几个实验， ( http: / / www.21cnjy.com )可以发现，时间越长，清水和硫酸铜溶液间的界面就越模糊。这是由于水和硫酸铜溶液间发生的扩散现象，说明液体分子在不停地做无规则运动。学生观察视频，了解固体的扩散现象。学生讨论，对固体、液体和气体分子运动进行总结。学生观察实验，热水中颜色变化较快，说明热水分子运动更剧烈。即温度越高，分子运动越剧烈。学生讨论，交流讨论结果。 利用实验创设分子运动的情景。提高学生的物理素养。培养观察思考、自学能力。培养学生的观察能力。培养学生的总结能力。培养利用物理知识解决实际问题的能力。
分子间的作用力既然分子在不停地运动， ( http: / / www.21cnjy.com )那么固体和液体中的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？实验：在一个注射器内装入一些水，用手堵住注射口，用力压活塞，发现水的体积并没有明显的变化。提出问题：既然分子间有间隙，为什么水的体积没有轻易被压缩呢？请同学用力拉铅笔的两头，铅笔伸长了吗？实验：用美工刀把铅柱的底面刮干净、削平，然后紧紧地压在一起，两个铅柱就会结合在一起，甚至下面吊一个重物都不能把它们拉开。此实验说明了什么？物体的分子间存在空隙，并且还有引力，那么为什么压缩固体和液体很困难呢？分子间的引力和斥力是同时存在的。当固体被压缩时，分子间距离变小，作用力表现为斥力；当固体被拉伸时，分子间的距离变大，作用力表现为引力。借助于弹簧连接的两个小球来说明分子间的作用力，但当弹簧处于原长时，相当于分子间的引力与斥力相等，对外没有体现引力和斥力。弹簧间的作用力相当于引力和斥力的对外表现。 学生观察实验，压缩注射器活塞，对实验现象提出猜想，分子间可能存在排斥力。学生进行实验，发现铅笔没有被明显拉长，分子间可能存在引力。学生观察实验，思考提出的问题。铅块分子间存在引力。学生讨论：分子间还存在斥力。学生观察实验，利用类比的方法认识分子间的引力和斥力。 培养学生实验动手能力。培养学生的自学能力和总结能力。利用类比的方法来认识分子间引力和斥力同时存在。
固态、液态和气态的基本特征阅读课本中有关内容，总结固态、液态和气态的基本特征，并从分子动理论的初步知识解释这些特征。固态：有一定的形状和体积。固体分子间的距离小，不容易被压缩和拉伸。液态：有固定的体积，但没有确定的形 ( http: / / www.21cnjy.com )状。液体分子间的距离比气体的小，比固体的大；液体分子之间的作用力比固体的小，分子没有固定的位置，运动比较自由。液体较难被压缩，没有确定的形状，具有流动性。气态：没有一定的形状和体积。气体分子相距很远，作用力十分微弱，可以忽略。气体分子间的距离很远，彼此间几乎没有作用力。讨论：“破镜重圆”是不可能实现的，这是为什么？ 学生阅读课本内容，讨论不同物质状态的特征。学生讨论，交流讨论结果。因为玻璃分子间距离太子，分子作用力太小。 培养学生的自学能力。
总结（5分钟） 课堂小结：1．通过这节课你学到了什么？2．物质是由什么构成的？3．举例说明分子在不停地做无规则运动。为什么分子运动也叫热运动？4．说说你对分子间的作用力的认识。 学生梳理本节课知识内容。1．本节主要学习了物质的构成、分子热运动和分子间的作用力。2．物质是由分子、原子构成的，分子直径大约在10-10m数量级，肉眼无法直接看到，并且分子间存在空隙。3．固体、液体和气体分子均在不停地做 ( http: / / www.21cnjy.com )无规则运动。如人闻到各种味道等各种扩散现象均说明了分子在不停地无规则运动。因为温度越高，分子运动越剧烈，所以分子的这种无规则运动也叫热运动。4．分子间同时存在引力和斥力。当分子间距离发生改变时，分子对外表现出引力或斥力。 培养学生总结归纳的能力。
作业布置 1．课后完成《动手动脑学物理》第3题和第4题的实验，撰写实验报告。2．完成《动手动脑学物理》 第1、5题。 按要求完成。 知识巩固。《分子热运动》同步练习
一、选择题
1．如图1的示意图形象反映物质气、液、固三态分子排列的特点，下列说法正确的是（ ）
图1
A．甲是气态 B．乙是气态 C．丙是气态 D．甲是固态
答案：C
解析：利用分子动理论的初步知识解释气态、 ( http: / / www.21cnjy.com )液态和固态的特征。在这三种状态中，气体分子间距离最大，分子间几乎没有作用力，分子可以在任意空间内自由运动，没有一定的形状和体积；固体分子间距离小，分子间作用力较大，分子间的排列紧密，具有固定的形状和体积；液体分子间距离介于气体和固体之间，有一定的体积，但无固定形状。
2．下面是一首完整的古诗，其中反映了“分子不停地做无规则运动”这一物理事实的一句是（ ）
A．绿树荫浓夏日长 B．楼台倒映入池塘
C．水晶帘动微风起 D．满架蔷薇一院香
答案：D
解析：分子不停地做无规则运动在宏观上体现在 ( http: / / www.21cnjy.com )扩散现象，两种接触的物体，彼此进入对方的现象。本题中C选项中的水晶帘的运动是宏观的机械运动，不是分子运动。D选项中的花香分子在空气中无规则运动，使远离花的地方也能闻到香味。
3．中国的文学作品中蕴含着大量的与物理有关 ( http: / / www.21cnjy.com )的情境描写，下面摘录的一部分语句都是描述我国大好河山的，其中能说明分子在永不停息地做无规则运动的是（ ）
A．初春的果园鸟语花香
B．盛夏的海滩微风轻抚
C．深秋的塔山红叶纷飞
D．隆冬的田野大雪茫茫
答案：A
解析：分子的运动与宏观的机 ( http: / / www.21cnjy.com )械运动不同，无论物体是否运动，其内部分子都在不停地做无规则运动，是一种永不停息的运动。本题A选项中的花香就是由于分子运动造成的，无论是否有风，都能闻到香味。而B选项中的微风是冷热空气的对流形成的；C选项中红叶是受到风的作用力飞舞；D选项中的大雪是受到重力落下。
4．下列现象解释正确的是（ ）
A．石灰石能被粉碎成粉末，说明分子很小
B．空气能被压缩，说明分子间有引力
C．“破镜不能重圆”，说明分子间有斥力
D．把蔗糖放在水中变成糖水，说明分子做无规则运动
答案：D
解析：分子很小，其直径约为10-10m ( http: / / www.21cnjy.com )，肉眼无法直接看到单个分子。石灰石能被粉碎成粉末，粉末颗粒是由大量分子构成的，人所看到的不是单个分子。气体分子间距离很大，分子间几乎没有作用力，所以空气没有一定的形状和体积，并且分子间有空隙，因此气体容易被压缩。分子有较强的作用力是有条件的，分子间的距离不能过大，气体分子间由于距离过大分子间几乎没有作用力，液体和固体间分子距离较小，分子间作用力较大，破碎的玻璃再拼到一起，由于只有极少数的分子间距离能达到分子间有作用力的大小，所以分子间作用力几乎没有。把蔗糖放在水中变成糖水，属于扩散现象，说明了分子在不停地做无规则运动。
5．在公众场所，一个人吸烟，其他人都会“被动吸烟”，因此公众场所一般禁止吸烟。这是因为（ ）
A．一个人吸烟，其余人羡慕也跟着吸烟
B．这个人抽烟，烟雾扩散在周围空间，空气中含有烟的分子，并在不停地运动
C．烟雾分子保持静止，人自己主动吸入烟雾
D．被动吸烟是因为烟雾分子比较大，人容易吸入肺中
答案：B
解析：吸烟时会向外释放出含有有害物质的分子，在空气中不停地做无规则运动，会充满整个空间，其他人就会吸入有害物质。
6．下列现象中不能说明分子间存在着作用力的是（ ）
A．用胶水把邮票粘贴在信封上
B．要用很大的力才能把铅丝折断
C．两滴水银靠近时能自动结合成较大的一滴水银
D．磁铁能吸引铁钉
答案：D
解析：分子间的作用力是分子的作用力 ( http: / / www.21cnjy.com )，与宏观是否对物体施加力无关。邮票与信封之间分子距离太大，分子作用力几乎没有，胶水分子与邮票、信封分子间距离较小，具有分子力，当胶水凝固后分子力更大，使邮票粘贴到了信封上。铅丝不容易被折断是因为分子间有较强的吸引力；两滴水银能自动结合成较大的一滴水银，是由于水银分子间有引力；磁铁吸引铁钉是磁体周围的磁场产生的磁力，与分子力无关。
7．如图2所示，将两个铅柱削平、削干净，然后紧紧地压在一起，两铅块就会结合起来，甚至下面吊一个重物也不能把它们拉开，这个实验说明了（ ）
图2
A．物质的分子间存在引力
B．一切物质的分子在不停地做无规则运动
C．物体的分子间存在斥力
D．物体的分子间存在间隙
答案：A
解析：由于铅块质地较软，把表面削平 ( http: / / www.21cnjy.com )、削干净后，用力紧压在一起，铅分子间距离可以很近，达到了分子间作用力的范围，铅分子间的引力使两个铅块紧紧地结合在一起。
8．人们常说“破镜重圆”，但打破的玻璃镜对在一起却不能重新结合起来，其原因是（ ）
A．分子间引力太小
B．玻璃碎片间只有少数几点接触，大部分断面处分子间距离很大，分子间没有作用力
C．分子在不停地做无规则运动
D．玻璃镜断面处靠得太近，分子间力的作用主要是斥力
答案：B
解析：分子间的作用力只有在分子间距离小到一定 ( http: / / www.21cnjy.com )程度时才会体现出来，破碎的镜子玻璃对在一起，只有极少数的分子能靠得很近，产生分子间的作用力，所以很难使玻璃再靠分子引力重新结合起来。
9．通过可直接感知的现象， ( http: / / www.21cnjy.com )推测无法直接感知的物理规律，这是物理学中常用的探究方法。小明观察到以下的现象，并进行了初步推测，其中不符合事实的是（ ）
A．现象：用手很难将固体压缩，推测：固体分子之间没有间隙
B．现象：两滴水银靠近时，能自动结合成一滴较大的水银，推测：分子间有引力
C．现象：酒精和水混合后总体积变小，推测：分子间存在空隙
D．现象：红墨水滴入水中，一段时间后整杯水都变红，推测：分子在不停地做无规则运动
答案：A
解析：微观粒子无法直接用 ( http: / / www.21cnjy.com )肉眼或普通显微镜直接观察到，只能通过分子对外表现的宏观现象来感知微观规律，再利用此物理规律解释实际中的现象。本题中涉及的几个现象及推测中，A选项中固体很难被压缩，是因为分子间存在斥力，并不能说明分子之间没有间隙。在解释固体扩散时，固体分子在不停地无规则运动，同时也可以说明分子间有空隙，因为分子间没有间隙，分子就无法彼此进入对方。所以由固体很难被压缩，推测固体分子之间没有间隙，无法解释扩散现象，所以推测不合理。
二、填空题
10．两滴水银靠近时，能自动结合成一滴 ( http: / / www.21cnjy.com )较大的水银，这一事实说明分子之间存在着________，物体不能无限地被压缩，说明分子间存在____________，一匙糖加入水中，能使整杯水变甜，这是_______________现象，该现象说明_____________________________，酒精和水混合后，总体积会______，说明___________________________。
答案：引力 斥力 扩散 分子在不停地做无规则运动 变小 分子间存在空隙
解析：本题是根据宏观的实验现象来推测微观的规律，涉及分子动理论初步知识的分子在不停地做无规则运动，分子间存在间隙等知识点。
11．我国交通法规定不准酒后驾车，司机如果是酒后驾车，一般警察只要一靠近司机就能够知道，这是根据________________的原理。
答案：分子在不停地做无规则运动
解析：司机饮酒后，酒精分子会不停地做无 ( http: / / www.21cnjy.com )规则运动，身上就会散发出酒精的味道，警察靠近后就能闻到味道。一般情况下，人闻到的味道都是由于分子无规则运动造成的。
12．如图3所示，甲、乙、丙分别表示物质三种状态的分子模型结构，则分子间距离最远的是 ，分子间作用力最大的是 。
答案：丙 甲
解析：利用分子间的作用力从微观的角 ( http: / / www.21cnjy.com )度来解释物质的状态，固体分子间距离小，分子间作用力大，分子只能某一位置附近运动，固体具有一定的形状和体积；气体分子间距离大，分子间几乎没有作用力，分子可以任意运动，气体能充满整个容器；液体分子间距离介于固体和气体之间，分子间有较大的作用力，具有一定的体积，但没有固定的形状。
三、解答题
13．下图是一组实验，观察实验完成填空。
（1）如图4，向一端封闭的玻璃管中注水至 ( http: / / www.21cnjy.com )一半位置，再注入酒精直至充满。封闭管口，并将玻璃管反复翻转，使水和酒精充分 ，观察液面的位置，混合后与混合前相比，总体积变 。
（2）图5是 现象，说明 。图6是把墨水滴入冷水和热水的情况，此实验还说明 。
（3）如图7，把一块玻璃板用弹簧测力计拉出水面，在离开水面时，观察到 ，说明了 。固体和液体很难被压缩说明 。
答案：（1）混合 小 （2）扩散 分 ( http: / / www.21cnjy.com )子在不停地做无规则运动 温度越高，分子无规则运动越剧烈 （3）弹簧测力计示数变大，离开水面后变小 分子间存在引力 分子间存在斥力
解析：由宏观实验现象来推测微观的物理规 ( http: / / www.21cnjy.com )律，再利用物理规律解释实际现象。水和酒精混合后体积变小，说明分子间存在空隙。扩散现象说明了分子在不停地做无规则运动，并且温度越高，扩散现象越明显，说明分子运动越剧烈。把玻璃板从水中提出时，水与玻璃分子间存在引力，使弹簧测力计的示数变大，当离开水面后，弹簧测力计的示数变小。本题中的弹簧测力计的示数变大，并不是由于水对玻璃板的浮力变小造成的，因为玻璃板离开水面后，弹簧测力计的示数会变小。
14．如图8所示，a是一个铁丝 ( http: / / www.21cnjy.com )圈，中间较松弛的系着一根棉线，图中是浸过肥皂水的铁丝网，图c表示用手指轻碰一下棉线的左边，图d表示棉线左边的肥皂膜破了，棉线被拉向右边，这个实验说明了 。
答案：分子间存在引力
解析：浸过肥皂水的铁丝网上会有一层肥皂 ( http: / / www.21cnjy.com )膜，棉线在肥皂膜中，左右两边的肥皂膜对棉线都有拉力，使棉线处于松弛状态。当用手指捅破一侧时，另一则肥皂膜分子对细线分子的拉力使棉线被拉向一侧。所以此实验说明了分子间存在引力。
