第三節 分子間的作用力教學設計設計題目分子間的作用力參賽學校參賽選手指導教師 設計理念1高中物理新課程標準的課程理念和課程目標。2科學探究的教學理念：創設問題情境作出假設實驗作出結論運用。教學目標知識與技能1知道分子之間存在間隙。2知道分子間同時存在引力和斥力，實際表現出來的分子力是引力和斥力的合力。3知道分子間的作用力隨分子間距離變化而變化的定性規律。4理解分子動理論的內容。過程與方法1培養學生的觀察能力和對知識的遷移能力。2培養學生建立物理模型，并類比思考的學習方法。情感態度和價值觀1理解分子間的作用力在科學技術，生活中的應用，感受物理與現實的相關性。2激發學生興趣，擴寬學生視野，體驗科學精神和態度在科學探究中的重要作用。教學重點1分子之間存在著引力，斥力。2分子力的引力、斥力和合力隨間距變化的規律。教學難點理解分子間作用力跟分子間距離關系的曲線及物理意義。教學方法建立宏觀模型，啟發思考，演示實驗，討論交流的思想方法。教 具學 具多媒體課件，水，酒精，200ml量筒，燒杯，鉛塊，米粒等。教學過程教學活動設計意圖創設情境引入新課經過之前的學習我們知道，物質是由大量的分子組成的，那么同學們有沒有想過，許許多多微小的分子是以怎樣的形式結合成我們所看到的所看到的宏觀的物質的呢？今天我們就來學習分子間的作用力。運用分子間的作用力，可以解釋很多生活中常見的現象，比如在拔河比賽中使用的繩子，雖然兩端承受著很大的壓力，但是繩子卻不容易斷裂，比如我們壓縮固體時，會發現比較困難，另外，這部分的知識還廣泛的運用到了科學領域，特別是精密的光學儀器制造方面，所以大家要認真的學好這堂課。提出疑問引發學生思考，激發學習興趣，并聯系生活與科學技術，強調所學內容的重要性。新課教學一、分子之間有間隙建模：既然物質是由大量的分子組成的，我們知道，分子很小，不容易觀察，為了方便大家的理解，老師用米粒來代替分子，假設這個物塊就是由許許多多的米粒組成的。設問引導：大家看，由于米粒有自身的形狀和大小，米粒之間存在著間隙，那么組成物質的分子之間是否也存在著這樣的間隙呢？帶著這個問題，我們來做一個實驗。演示：展示盛有100ml水的量筒，并讓學生自己讀數，再向燒杯中注入100ml酒精，讓學生讀數并通過聞味確定是酒精這種物質。將水與酒精混合，觀察混合液體總體積。100ml100ml200ml混合前 混合后圖（1） 分子之間有間隙引導學生分析實驗現象得出結論：水和酒精都是由分子組成的，如果分子之間很緊密，沒有間隙的話，100ML的水和100ML的酒精混合，應該能得到200ML的混合液體。而實際結果小于200ML，證明了分子之間有間隙。建模：這就好比向米粒中摻入細沙，由于沙子很細小，會滲入到米粒的間隙中去，這樣，我們得到的沙子和米粒的總體積就會小于原來二者的體積之和。聯系實際：舉出一些能夠說明氣體或者固體也存在間隙的例子。總結：無論是固體，氣體，還是液體，分子之間都存在著間隙。二、分子之間有引力建模并設問：我們繼續用米粒模型進行研究，可以看到，米粒很松散，沒有固定的形狀和大小，而我們日常生活中看到的宏觀物體是有固定的形狀和大小的，同學們想一想，如果我要使這些松散的米粒形成固定的形狀，我可以怎么做呢？總結學生回答：學生想法有一個共同點，就是當米粒之間有粘粘的力的作用的時候，他們就可以形成固定的形狀了。那么由此我們又可以猜想，組成物質的分子之間是否也會存在著這種粘粘的或者說吸引的力的作用呢？講解課本實驗：課本上有一幅照片，這是將兩個表面很平整的鉛塊用力壓合到一起，然后再在掛上一個勾碼拍下的照片。引導學生分析實驗現象得出結論：對下面的鉛塊進行受力分析，可以知道，鉛塊收到自身的重力和砝碼的拉力，這兩個力的方向都是向下的，如果鉛塊要能靜止的話必須受到一個向上的力的作用。這實際上就驗證了我們的猜想，正是由于斷面間的分子有引力的作用，下面的鉛塊才不會掉落下來。通過這個實驗，我們知道了，分子之間的確存在著引力。三、分子間引力大小與距離的關系設問：請看大屏幕，屏幕上是一面破碎的鏡子，我們知道破鏡是難以重圓的，那么我們既然可以用分子間的引力使兩個鉛塊壓合到一起，為什么我們卻不能用同樣的方法是破鏡重圓呢？學生思考討論：請同學們帶著這個問題閱讀課本第8頁的圖7.32，自己尋找答案，在屏幕上老師給出了4點提示，大家可以根據提示尋找答案。1圖像描述的是哪兩個物理量間的關系？2隨著r變大，f如何改變？3r增大到r時，f大小怎樣？4破鏡的斷面是否平整？教師總結：圖像描述的是分子間的引力隨分子間距離的變化關系，可以看到，隨著分子間距離的增大，曲線離橫軸越來越近，也就是說，引力越來越小，當分子間的引力減小到某個值的時候。分子間的引力就很小，可以忽略了，這個位置約是109次方米。由此我們就可以知道，分子間的引力是一個短程力。這也就是破鏡難以重圓的原因，由于鏡子的質地比較堅硬，而且鏡子的斷面比較粗糙，我們很難使分子間的引力達到作用范圍內，所以破鏡難以重圓。而我們實驗中使用的鉛塊，質地比較軟，而且表面光滑，所以實驗可以成功，但仍需要很大的外力壓合。聯系實際：雖然我破鏡難以重圓，但是隨著科技的發展，人們已經可以是破鏡重圓了，大家看大屏幕，相機和棱鏡都是比較精密的光學儀器，在制作這些光學儀器的時候，我們需要將兩塊折射率不同的玻璃壓合到一起，如果我們使用膠水的話會引入第三種物質，使得鏡片的質量下降，這時我們就可以將玻璃表面磨平，然后均勻的施加一個很大的壓力，這樣，鏡片就利用分子間的引力壓合到一起，得到高質量的鏡片了。四、分子之間有斥力設問：剛才我們學習了分子間的引力，那么同學們思考一下，既然物質分子間都存在引力，那么為什么老師想把這些米粒壓縮到一起仍然比較困難呢？總結：固體和液體很難被壓縮，用力壓縮固體時，物體內會產生反抗壓縮的彈力。這些事實都是分子之間存在斥力的表現。運用反證法推理，如果分子之間只存在著引力，分子之間又存在著空隙，那么物體內部分子都吸引到一起，造成所有物體都是很緊密的物質。但事實不是這樣的，說明必然還有斥力存在著。五、分子間引力，斥力及合力的大小跟分子間距離的關系（1）經過研究發現分子之間的引力和斥力都隨分子間距離增大而減小。但是分子間斥力隨分子間距離加大而減小得更快些，如圖1中兩條虛線所示。（2）由于分子間同時存在引力和斥力，兩種力的合力又叫做分子力。在圖1圖象中實線曲線表示引力和斥力的合力隨距離變化的情況（3）當r=r0距離時，分子間的引力與斥力平衡，分子間作用力為零，r0的數量級為1010m，相當于r0位置叫做平衡位置。當rr0時，分子間引力和斥力都隨距離減小而增大，但斥力增加得更快，因此分子間作用力表現為斥力。當rr0時，引力和斥力都隨距離的增大而減小，但是斥力減小的更快，因而分子間的作用力表現為引力，但它也隨距離增大而迅速減小，當分子距離的數量級大于109m時，分子間的作用力變得十分微弱，可以忽略不計了。六、分子動理論前面三課時內學習的內容是對初中物理已學過的分子動理論的加深和擴展。總結起來，分子動理論內容是：物體是由大量分子組成的，分子做永不停息的無規則熱運動，分子之間存在著引力和斥力。分子動理論是建立在大量實驗事實基礎上的，是解釋、分析熱現象的基本理論。建立物理模型，幫助學生將微觀概念想象成宏觀物質。學生自己讀數，增強實驗的可信度。利用宏觀模型引導學生思考，猜想。運用類比的方法引發學生猜想。通過受力分析讓學生思路清晰，概念明確。結合生活經驗，創設情景，啟發思考。讓學生看書，討論，培養學生獨立思考，合作交流的能力。對比破鏡與鉛塊，強化分子間作用力是短程力的概念。聯系科學技術，達到情感態度與價值觀教育的目的。分別用生活中觀察到的事實和反證法推理，增強學生對規律的認同。通過兩個圖像的對應說明，將抽象概念具體化，方便理解。與前兩節課內容結合，作為對過去知識的復習和本節內容的小結。反饋練習1用分子動理論的知識解釋下列現象：（1）灑在屋里的一點香水，很快就會在屋里的其他地方被聞到。（2）水和酒精混合后，總體積減小。（3）高壓下的油會透過鋼壁滲出。（4）溫度升高，布朗運動及擴散現象加劇。（5）固體不容易被壓縮和拉伸。2把一塊洗凈的玻璃板吊在橡皮筋的下端，使玻璃板水平地接觸水面（如下圖）。如果你想使玻璃板離開水面，用手向上拉橡皮筋，拉動玻璃板的力是否大于玻璃板受的重力？動手試一試，并解釋為什么？表演后讓學生回答。答案：拉力會大于玻璃板的重力。玻璃板離開水面時水會發生分裂，由于水分子之間有引力存在，外力要克服這些分子引力造成外界拉力大于玻璃板的重力。玻璃板離開水面后，可以看到玻璃板下表面上仍有水，說明玻璃板離開水時，水層發生斷裂。及時聯系實際，強化理論概念的理解。通過明顯的實驗現象加深新學知識的印象。板書設計 7.3分子間的作用力一、分子之間有間隙二、分子間的作用力1引力（1）隨分子間距離r增加而減小。距離 合力rr0 引力（2）當r=m時，趨于0。2斥力（1）隨分子間距離r增加而