第七章分子動(dòng)理論

7.1物質(zhì)是由大量分子組成的

三維教學(xué)目標(biāo)

1、知識(shí)與技能

(1)知道一般分子直徑和質(zhì)量的數(shù)量級(jí)；

(2)知道阿伏伽德羅常數(shù)的含義，記住這個(gè)常數(shù)的數(shù)值和單位；

(3)知道用單分子油膜方法估算分子的直徑。

2、過程與方法：通過單分子油膜法估算測量分子大小，讓學(xué)生體會(huì)到物質(zhì)是由大量分子組成的。形成正確

的唯物主義價(jià)值觀。

3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀

教學(xué)重難點(diǎn)

(1)使學(xué)生理解和學(xué)會(huì)用單分子油膜法估算分子大小(直徑)的方法；

(2)運(yùn)用阿伏伽德羅常數(shù)估算微觀量(分子的體積、直徑、分子數(shù)等)的方法。

教學(xué)教具

(1)教學(xué)掛圖或幻燈投影片：水面上單分子油膜的示意圖；離子顯微鏡下看到鴇原子分布的圖樣；

(2)演示實(shí)驗(yàn)：演示單分子油膜：油酸酒精溶液(1：200),滴管，直徑約20cm圓形水槽，燒杯，畫有

方格線的透明塑料板。

教學(xué)過程：

第一節(jié)物質(zhì)是由大量分子組成的

(一)熱學(xué)內(nèi)容簡介

(1)熱現(xiàn)象：與溫度有關(guān)的物理現(xiàn)象。如熱脹冷縮、摩擦生熱、水結(jié)冰、濕衣服晾干等都是熱現(xiàn)象。

(2)熱學(xué)的主要內(nèi)容：熱傳遞、熱膨脹、物態(tài)變化、固體、液體、氣體的性質(zhì)等。

(3)熱學(xué)的基本理論：由于熱現(xiàn)象的本質(zhì)是大量分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，因此研究熱學(xué)的基本理論是分子動(dòng)理

論、量守恒規(guī)律。

(二)新課教學(xué)

1、分子的大小：分子是看不見的，怎樣能知道分子的大小呢?

(1)單分子油膜法是最粗略地說明分子大小的一種方法。

演示：如果油在水面上盡可能地散開，可認(rèn)為在水面上形成單分子油膜，可以通過幻燈觀察到，并且利用

已制好的方格透明膠片蓋在水面上，用于測定油膜面積。如圖1所示。

圖1

提問：已知一滴油的體積V和水面上油膜面積S,那么這種油分子的直徑是多少？(如果分子直徑為d,油

滴體積是V,油膜面積為S,則d=V/S,根據(jù)估算得出分子直徑的數(shù)量級(jí)為io-10m)

(2)利用離子顯微鏡測定分子的直徑。

看物理課本上彩色插圖，鴇針的尖端原子分布的圖樣：插圖的中心部分亮點(diǎn)直接反映鴇原子排列情況。

經(jīng)過計(jì)算得出鋁原子之間的距離是2X10-10mo如果設(shè)想鴇原子是一個(gè)挨著一個(gè)排列的話，那么鴇原子之

間的距離L就等于鋁原子的直徑d,如圖2所示。

圖2

(3)用不同方法測量出分子的大小并不完全相同，但是數(shù)量級(jí)是相同的。

測量結(jié)果表明，一般分子直徑的數(shù)量級(jí)是10Tom。例如水分子直徑是4X10-10m,氫分子直徑是2.3X

lOTOm。

(4)分子是小球形是一種近似模型，是簡化地處理問題，實(shí)際分子結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，但通過估算分子大小的數(shù)

量級(jí)，對(duì)分子的大小有了較深入的認(rèn)識(shí)。

2、阿伏伽德羅常數(shù)

提問：在化學(xué)課上學(xué)過的阿伏伽德羅常數(shù)是什么意義？數(shù)值是多少？明確Imol物質(zhì)中含有的微粒數(shù)(包括

原子數(shù)、分子數(shù)、離子數(shù)……)都相同。此數(shù)叫阿伏伽德羅常數(shù)，可用符號(hào)NA表示此常數(shù)，NA=6.02X1023

個(gè)/mol,粗略計(jì)算可用NA=6X10"個(gè)/mol。(阿伏伽德羅常數(shù)是一個(gè)基本常數(shù)，科學(xué)工作者不斷用各種

方法測量它，以期得到它精確的數(shù)值。)

提問：摩爾質(zhì)量、摩爾體積的意義?

如果已經(jīng)知道分子的大小，不難粗略算出阿伏伽德羅常數(shù)。例如，Imol水的質(zhì)量是0.018kg,體積是

1.8X10%'。每個(gè)水分子的直徑是4義10七，它的體積是(4X10-10)m3=3X10-29m\如果設(shè)想水分子是一

個(gè)挨著一個(gè)排列的。

如何算出Imol水中所含的水分子數(shù)?

Imol水的體積1.8X1O-5

23

回答，A=6XioC4*/mol）。

N水分子體積3X10-29

3、微觀物理量的估算

若已知阿伏伽德羅常數(shù)，可對(duì)液體、固體的分子大小進(jìn)行估算。事先我們假定近似地認(rèn)為液體和固體

的分子是一個(gè)挨一個(gè)排列的(氣體不能這樣假設(shè))。

提問：Imol水的質(zhì)量是M=18g,那么每個(gè)水分子質(zhì)量如何求？

回答：一個(gè)水分子質(zhì)量m0=%=3xicr"(3)o

提問：若已知鐵的相對(duì)原子質(zhì)量是56,鐵的密度是7.8X10'kg/m',試求質(zhì)量是1g的鐵塊中鐵原子的數(shù)目

(取1位有效數(shù)字)。又問：是否可以計(jì)算出鐵原子的直徑是多少來？

回答，1g鐵的物質(zhì)量是2m其中鐵原子的數(shù)目是n,

2322

n=-l-X6X10(個(gè))?IXIO(個(gè))

JO

3

1g鐵的體積V=費(fèi)-=:：c3Cm3)PIX10"Cm),

1個(gè)鐵原子的體積是V=Y=蘭黑=1X10-29Cm3),

n1人1U

鐵原子的直徑d=3^^=(2x10-29=3x10-1。(m)

總結(jié)：以上計(jì)算分子的數(shù)量、分子的直徑，都需要借助于阿伏伽德羅常數(shù)。因此可以說，阿伏伽德羅常數(shù)

是聯(lián)系微觀世界和宏觀世界的橋梁。它把摩爾質(zhì)量、摩爾體積等這些宏觀量與分子質(zhì)量、分子體積(直徑)

等這些微觀量聯(lián)系起來。

課堂練習(xí)：

(1)體積是10%ni'的油滴滴于水中，若展開成一單分子油膜，則油膜面積的數(shù)量級(jí)是(B)

A.102cm2B.104cm2C.106cm2D.108cm"

(2)已知銅的密度是8.gxiO'kg/n?,銅的摩爾質(zhì)量是63.5X103kg/moL體積是4.5cm'的銅塊中，含

有多少原子？并估算銅分子的大小。(3.8X10",3X10%)

課堂小結(jié)

(1)物體是由體積很小的分子組成的。這一結(jié)論有堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。單分子油膜實(shí)驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)是上述結(jié)論的

有力依據(jù)。分子直徑大約有10-10m的數(shù)量級(jí)。

(2)阿伏伽德羅常數(shù)是物理學(xué)中的一個(gè)重要常數(shù)，它的意義和常數(shù)數(shù)值應(yīng)該記住。

(3)學(xué)會(huì)計(jì)算微觀世界的物理量(如分子數(shù)目、分子質(zhì)量、分子直徑等)的一般方法。由于微觀量是不能

直接測量的，人們可以測定宏觀物理量，用阿伏伽德羅常數(shù)作為橋梁，間接計(jì)算出微觀量來。如分子質(zhì)量

m,可通過物質(zhì)摩爾質(zhì)量M和阿伏伽德羅常數(shù)NA,得到ni=M/NA。通過物質(zhì)摩爾質(zhì)量M、密度P、阿伏伽

德羅常數(shù)NA,計(jì)算出分子直徑:

7.2分子的熱運(yùn)動(dòng)

三維教學(xué)目標(biāo)

1、知識(shí)與技能

(1)知道并記住什么是布朗運(yùn)動(dòng)，知道影響布朗運(yùn)動(dòng)激烈程度的因素，知道布朗運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的原因；

(2)知道布朗運(yùn)動(dòng)是分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的反映；

(3)知道什么是分子的熱運(yùn)動(dòng)，知道分子熱運(yùn)動(dòng)的激烈程度與溫度的關(guān)系。

2、過程與方法：分析概括出布朗運(yùn)動(dòng)的原因；培養(yǎng)學(xué)生概括、分析能力和推理判斷能力。從對(duì)懸浮顆粒無

規(guī)則運(yùn)動(dòng)的原因分析，使學(xué)生初步接觸到用概率統(tǒng)計(jì)的觀點(diǎn)分析大量偶然事件的必然結(jié)果。

3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀

教學(xué)重點(diǎn)：通過學(xué)生對(duì)布朗運(yùn)動(dòng)的觀察，引導(dǎo)學(xué)生思考、分析出布朗運(yùn)動(dòng)不是外界影響產(chǎn)生的，是液體

分子撞擊微粒不平衡性產(chǎn)生的。布朗運(yùn)動(dòng)是永不停息的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，反映了液體分子的永不停息的無規(guī)則

運(yùn)動(dòng)。這一連串結(jié)論的得出是這堂課的教學(xué)重點(diǎn)。

教學(xué)難點(diǎn)：學(xué)生觀察到的布朗運(yùn)動(dòng)不是分子運(yùn)動(dòng)，但它又間接反映液體分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)。這是課

堂上的難點(diǎn)。這個(gè)難點(diǎn)要從開始分析顯微鏡下看不到分子運(yùn)動(dòng)這個(gè)問題逐漸分散解疑。

教學(xué)教具：氣體和液體的擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)：分別裝有二氧化氮和空氣的玻璃儲(chǔ)氣瓶、玻璃片；250mL水杯內(nèi)盛有

凈水、紅墨水。

教學(xué)過程：

第二節(jié)分子的熱運(yùn)動(dòng)

(-)引入新課

演示實(shí)驗(yàn)：

(1)把盛有二氧化氮的玻璃瓶與另一個(gè)玻璃瓶豎直方向?qū)谙嘟佑|，看到三氧化氮?dú)怏w從下面的瓶內(nèi)逐漸

擴(kuò)展到上面瓶內(nèi)。

(2)在一燒杯的凈水中，滴入一二滴紅墨水后，紅墨水在水中逐漸擴(kuò)展開來。

提問：上述兩個(gè)實(shí)驗(yàn)屬于什么物理現(xiàn)象？這現(xiàn)象說明什么問題？

總結(jié)：上述實(shí)驗(yàn)是氣體、液體的擴(kuò)散現(xiàn)象，擴(kuò)散現(xiàn)象是一種熱現(xiàn)象。它說明分子在做永不停息的無規(guī)則運(yùn)

動(dòng)。而且擴(kuò)散現(xiàn)象的快慢直接與溫度有關(guān)，溫度高，擴(kuò)散現(xiàn)象加快。這些內(nèi)容在初中物理中已經(jīng)學(xué)習(xí)過了。

(二)新課教學(xué)

1,介紹布朗運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象

1827年英國植物學(xué)家布朗用顯微鏡觀察懸浮在水中的花粉，發(fā)現(xiàn)花粉顆粒在水中不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，

后來把顆粒的這種無規(guī)則運(yùn)動(dòng)叫做布朗運(yùn)動(dòng)。不只是花粉，其他的物質(zhì)如藤黃、墨汁中的炭粒，這些小微

粒懸浮在水中都有布朗運(yùn)動(dòng)存在。

看教科書上圖，圖上畫的幾個(gè)布朗顆粒運(yùn)動(dòng)的路線，指出這不是布朗微粒運(yùn)動(dòng)的軌跡，它只是每隔30s

觀察到的位置的一些連線。實(shí)際上在這短短的30s內(nèi)微粒運(yùn)動(dòng)也極不規(guī)則，絕不是直線運(yùn)動(dòng)。

2、介紹布朗運(yùn)動(dòng)的幾個(gè)特點(diǎn)

(1)連續(xù)觀察布朗運(yùn)動(dòng)，發(fā)現(xiàn)在多天甚至幾個(gè)月時(shí)間內(nèi)，只要液體不干涸，就看不到這種運(yùn)動(dòng)停下來。這

種布朗運(yùn)動(dòng)不分白天和黑夜，不分夏天和冬天(只要懸浮液不冰凍)，永遠(yuǎn)在運(yùn)動(dòng)著。所以說，這種布朗

運(yùn)動(dòng)是永不停息的。(2)換不同種類懸浮顆粒，如花粉、藤黃、墨汁中的炭粒等都存在布朗運(yùn)動(dòng)，說明布

朗運(yùn)動(dòng)不取決于顆粒本身。更換不同種類液體，都不存在布朗運(yùn)動(dòng)。

(3)懸浮的顆粒越小，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯。顆粒大了，布朗運(yùn)動(dòng)不明顯，甚至觀察不到運(yùn)動(dòng)。

(4)布朗運(yùn)動(dòng)隨著溫度的升高而愈加激烈。

3、分析、解釋布朗運(yùn)動(dòng)的原因

(1)布朗運(yùn)動(dòng)不是由外界因素影響產(chǎn)生的，所謂外界因素的影響，是指存在溫度差、壓強(qiáng)差、液體振動(dòng)等

等。

提問：若液體兩端有溫度差，液體是怎樣傳遞熱量的？液體中的懸浮顆粒將做定向移動(dòng)，還是無規(guī)則運(yùn)動(dòng)？

溫度差這樣的外界因素能產(chǎn)生布朗運(yùn)動(dòng)嗎？

總結(jié)：液體存在著溫度差時(shí)，液體依靠對(duì)流傳遞熱量，這樣懸浮顆粒將隨液體有定向移動(dòng)。但布朗運(yùn)動(dòng)對(duì)

不同顆粒運(yùn)動(dòng)情況不相同，因此液體的溫度差不可能產(chǎn)生布朗運(yùn)動(dòng)。又如液體的壓強(qiáng)差或振動(dòng)等都只能使

液體具有定向運(yùn)動(dòng)，懸浮在液體中的小顆粒的定向移動(dòng)不是布朗運(yùn)動(dòng)。因此，推理得出外界因素的影響不

是產(chǎn)生布朗運(yùn)動(dòng)的原因，只能是液體內(nèi)部造成的。

(2)布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮在液體中的微小顆粒受到液體各個(gè)方向液體分子撞擊作用不平衡造成的。顯微鏡下看

到的是固體的微小懸浮顆粒，液體分子是看不到的，因?yàn)橐后w分子太小。但液體中許許多多做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)

的分子不斷地撞擊微小懸浮顆粒，當(dāng)微小顆粒足夠小時(shí)，它受到來自各個(gè)方向的液體分子的撞擊作用是不

平衡的。如教科書上的插圖所示。

在某一瞬間，微小顆粒在某個(gè)方向受到撞擊作用強(qiáng)，它就沿著這個(gè)方向運(yùn)動(dòng)。在下一瞬間，微小顆粒

在另一方向受到的撞擊作用強(qiáng)，它又向著另一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)。任一時(shí)刻微小顆粒所受的撞擊在某一方向上占

優(yōu)勢(shì)只能是偶然的，這樣就引起了微粒的無規(guī)則的布朗運(yùn)動(dòng)。

懸浮在液體中的顆粒越小，在某一瞬間跟它相撞擊的分子數(shù)越少。布朗運(yùn)動(dòng)微粒大小在10-6m數(shù)量級(jí),

液體分子大小在10—10m數(shù)量級(jí)，撞擊作用的不平衡性就表現(xiàn)得越明顯，因此，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯。懸浮在

液體中的微粒越大，在某一瞬間跟它相撞擊的分子越多，撞擊作用的不平衡性就表現(xiàn)得越不明顯，以至可

以認(rèn)為撞擊作用互相平衡，因此布朗運(yùn)動(dòng)不明顯，甚至觀察不到。

液體溫度越高，分子做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)越激烈，撞擊微小顆粒的作用就越激烈，而且撞擊次數(shù)也加大，造

成布朗運(yùn)動(dòng)越激烈。

5、布朗運(yùn)動(dòng)的發(fā)現(xiàn)及原因分析的重要意義

(1)布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮在液體中的固體微粒分子的運(yùn)動(dòng)嗎？是液體分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)嗎？布朗微粒是被誰無規(guī)

則撞擊而造成的？布朗運(yùn)動(dòng)間接地反映了誰的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)？

總結(jié)：

(1)固體顆粒是由大量分子組成的，仍然是宏觀物體；顯微鏡下看到的只是固體微小顆粒，光學(xué)顯微鏡是

看不到分子的；布朗運(yùn)動(dòng)不是固體顆粒中分子的運(yùn)動(dòng)，也不是液體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，而是懸浮在液體中

的固體顆粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的原因是液體分子對(duì)它無規(guī)則撞擊的不平衡性。因此，布朗運(yùn)動(dòng)間

接地證實(shí)了液體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。

(2)布朗運(yùn)動(dòng)隨溫度升高而愈加激烈，在擴(kuò)散現(xiàn)象中，也是溫度越高，擴(kuò)散進(jìn)行的越快，而這兩種現(xiàn)象都

是分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的反映。這說明分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)與溫度有關(guān)，溫度越高，分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)越激烈。所

以通常把分子的這種無規(guī)則運(yùn)動(dòng)叫做熱運(yùn)動(dòng)。

課堂小結(jié)：

(1)要知道什么是布朗運(yùn)動(dòng)。它是懸浮在液體中的固體微粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，是在顯微鏡下觀察到的。

(2)知道布朗運(yùn)動(dòng)的三個(gè)主要特點(diǎn)：永不停息地?zé)o規(guī)則運(yùn)動(dòng)；顆粒越小，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯；溫度越高，布

朗運(yùn)動(dòng)越明顯。

(3)產(chǎn)生布朗運(yùn)動(dòng)的原因：它是由于液體分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)對(duì)固體微小顆粒各個(gè)方向撞擊的不均勻性造成的。

(4)布朗運(yùn)動(dòng)間接地反映了液體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，布朗運(yùn)動(dòng)、擴(kuò)散現(xiàn)象都有力地說明物體內(nèi)大量的分子

都在永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。

課堂練習(xí)：

(1)關(guān)于布朗運(yùn)動(dòng)的下列說法中，正確的是(C、D)

A.布朗運(yùn)動(dòng)就是液體分子的熱運(yùn)動(dòng)B.布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮在液體中的固體顆粒內(nèi)的分子的無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)

C.溫度越高，布朗運(yùn)動(dòng)越激烈D.懸浮顆粒越小，布朗運(yùn)動(dòng)越激烈

7-3.分子間的相互作用力

一、教學(xué)目標(biāo)

1.知識(shí)與技能

(1)知道分子同時(shí)存在著相互作用的引力和斥力，表現(xiàn)出的分子力是引力和斥力的合力。

(2)知道分子力隨分子間距離變化而變化的定性規(guī)律，知道分子間距離是“時(shí)分子力為

零，知道％的數(shù)量級(jí)。

(3)了解在固體、液體、氣體三種不同物質(zhì)狀態(tài)下，分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)。

2.過程與方法

通過一些基本物理事實(shí)和實(shí)驗(yàn)推理得出分子之間有引力，同時(shí)有斥力。這種以事實(shí)和實(shí)

驗(yàn)為依據(jù)求出新的結(jié)論的思維過程，就是邏輯推理。

3.情感態(tài)度價(jià)值觀

通過學(xué)習(xí)這部分知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的推理能力。

二、重點(diǎn)、難點(diǎn)的分析

1.重點(diǎn)內(nèi)容有兩個(gè)，一是通過分子之間存在間隙和分子之間有引力和斥力的一些演示

實(shí)驗(yàn)和事實(shí)，推理論證出分子之間存在著引力和斥力；二是分子間的引力和斥力都

隨分子間距離的變化而變化，而分子力是引力和斥力的合力，能正確理解分子間作

用力與距離關(guān)系的曲線的物理意義。

2.難點(diǎn)是形象化理解分子間作用力跟分子間距離關(guān)系的曲線的物理意義。

三、教具

1.演示分子間有間隙的實(shí)驗(yàn)。

①約Im長的，外徑約Icm的玻璃管，各約20~30ml的酒精和有紅色顏料的水、橡皮

塞。

②長15cm的U形玻璃管、架臺(tái)、橡皮塞、紅墨水。

2.演示分子間存在引力的實(shí)驗(yàn)。

兩個(gè)圓柱形鉛塊（端面刮光、平滑）、支架、鉤碼若干。用細(xì)線捆住的平板玻璃、直徑20cm

的盛水玻璃槽、彈簧秤。

3.幻燈片：分子力隨分子間距離變化的曲線和兩個(gè)分子距離在r=ro,r>ro,陣與時(shí)分

子力的示意圖。

四、教學(xué)過程

（一）引入新課

分子動(dòng)理論是在堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上建立起來的。我們通過單分子油膜實(shí)驗(yàn)、離子顯微鏡

觀察鴇原子的分布等實(shí)驗(yàn)，知道物質(zhì)是由很小的分子組成的，分子大小在數(shù)量級(jí)。

我們又通過擴(kuò)散現(xiàn)象和布朗運(yùn)動(dòng)等實(shí)驗(yàn)知道了分子是永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的。分子動(dòng)理

論還告訴我們分子之間有相互作用力，這結(jié)論的實(shí)驗(yàn)依據(jù)是什么？分子間相互作用力有什么

特點(diǎn)?這是今天要學(xué)習(xí)的問題。

（二）教學(xué)過程設(shè)計(jì)

1.已知的實(shí)驗(yàn)事實(shí)分析、推理得出分子之間存在著引力，

（1）演示實(shí)驗(yàn)：

①長玻璃管內(nèi)，分別注入水和酒精，混合后總體積減小。

②U形管兩臂內(nèi)盛有一定量的水（不注滿水），將右管端橡皮塞堵住，左管繼續(xù)注入水，

右管水面上的空氣被壓縮。

提問學(xué)生：這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)說明了什么問題？

總結(jié)歸納學(xué)生的回答：上述實(shí)驗(yàn)可以說明氣體、液體的內(nèi)部分子之間是有空隙的。鋼鐵

這樣堅(jiān)固的固體的分子之間也有空隙，有人用兩萬標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的壓強(qiáng)壓縮鋼筒內(nèi)的油，發(fā)現(xiàn)

油可以透過筒壁溢出。

布朗運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散現(xiàn)象不但說明分子不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，同時(shí)也說明分子間有空隙，否

則分子便不能運(yùn)動(dòng)了。

前面第一節(jié)討論分子的大小時(shí)，認(rèn)為固體和液體分子是一個(gè)挨一個(gè)排列的，那只是估算

分子直徑的數(shù)量級(jí)而做的設(shè)想，實(shí)際上分子大小比估算值要小，中間存在著空隙，但數(shù)量級(jí)

還是正確的。

(2)一方面分子間有空隙，另一方面，固體、液體內(nèi)大量分子卻能聚集在一起形成固定

的形狀或固定的體積，這兩方面的事實(shí)，使我們推理出分子之間一定存在著相互吸引力。

(3)演示實(shí)驗(yàn)：兩個(gè)圓柱體形鉛塊，當(dāng)把端面刮平后，讓它們端面緊壓在一起，合起來

后，它們不分開，而且懸掛起來后，下面還可以吊起一定量的重物。

還有平時(shí)人們用力拉伸物體時(shí)，為什么不易拉斷物體。

(4)以上所有實(shí)驗(yàn)事實(shí)都說明分子之間存在著相互吸引力。

圖〕f斥產(chǎn)M

提問學(xué)生：由哪些實(shí)驗(yàn)事實(shí)，判斷得出分子之間有斥力？

綜合學(xué)生的回答，總結(jié)出：固體和液體很難被壓縮，即使氣體壓縮到了一定程度后再壓縮

也是很困難的；用力壓縮固體(或液體、氣體)時(shí)，物體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生反抗壓縮的彈力。這些事實(shí)

都是分子之間存在斥力的表現(xiàn)。

運(yùn)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(nèi)部

分子都吸引到一起，造成所有物體都是很緊密的物質(zhì)。但事實(shí)不是這樣的，說明必然還有斥

力存在著。

3.分子間引力和斥力的大小跟分子間距離的關(guān)系。

(1)經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)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(shí)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(shí)線

曲線表示引力和斥力的合力(即分子力)隨距離變化的情況。當(dāng)兩個(gè)分子間距在圖象橫坐標(biāo)”

距離時(shí)，分子間的引力與斥力平衡，分子間作用力為零，％的數(shù)量級(jí)為10T°m,相當(dāng)于“位

置叫做平衡位置。

分子間距離當(dāng)!■<%時(shí)，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(xiàn)為斥力。展示幻燈片圖2O當(dāng)!■>為時(shí)，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(xiàn)為引力，但它也隨距離增大而迅速減

小，當(dāng)分子距離的數(shù)量級(jí)大于10-，m時(shí)，分子間的作用力變得十分微弱，可以忽略不計(jì)了。

在圖2中表示分子間距離r不同的三種情況下，分子間引力斥力大小的情況。

4.固體、液體和氣體的分子運(yùn)動(dòng)情況。

分子動(dòng)理論告訴我們物體中的分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，它們之間又存在著相互作

用力。分子力的作用要使分子聚集起來，而分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)又要使它們分散開來。由于這

兩種相反因素的作用結(jié)果，有固體、液體和氣體三種不同的物質(zhì)狀態(tài)。

(1)提問學(xué)生：固體與液體、氣體比較有什么特征？

總結(jié)學(xué)生回答的結(jié)果，說明固體為什么有一定的形狀和體積呢？因?yàn)樵诠腆w中，分子間

距離較近，數(shù)量級(jí)在lO-n,m,分子之間作用很大，絕大部分分子只能在各自平衡位置附近

做無規(guī)則的振動(dòng)。

(2)液體分子運(yùn)動(dòng)情況。

固體受熱溫度升高，最終熔化為液體，對(duì)大多數(shù)物質(zhì)來說，其體積增加10%,也就是

說分子之間距離大約增加3%。因此，液體分子之間作用力很接近固體情況，分子間有較強(qiáng)

的作用力，分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)主要表現(xiàn)為在平衡位置附近振動(dòng)。但由于分子間距離有所增加，

使分子也存在移動(dòng)性，所以液體在宏觀上有一定的體積，而又有流動(dòng)性，沒有固定的形狀。

(3)液體汽化時(shí)體積擴(kuò)大為原來的1000倍，說明分子間距離約增加為原來強(qiáng)而,即

10倍。因此氣體分子間距離數(shù)量級(jí)在10"m,分子間除碰撞時(shí)有相互作用力外，彼此之間

一般幾乎沒有分子作用力，分子在兩次碰撞之間是自由移動(dòng)的。所以氣體在宏觀上表現(xiàn)出沒

有一定的體積形狀，可以充滿任何一種容器。

五、課堂小結(jié)

1.前面三課時(shí)內(nèi)學(xué)習(xí)的內(nèi)容是對(duì)初中物理已學(xué)過的分子動(dòng)理論的加深和擴(kuò)展。總結(jié)起

來，分子動(dòng)理論內(nèi)容是：物體是由大量分子組成的，分子做永不停息的無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)，分子

之間存在著引力和斥力。分子動(dòng)理論是建立在大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)基礎(chǔ)上的，這理論是解釋、分析

熱現(xiàn)象的基本理論。

2.通過實(shí)驗(yàn)知道分子之間存在著引力和斥力，而且知道分子間的引力和斥力都隨分子

間距離增大而減少，尤其斥力隨距離增大減小得更快。由于分子間的斥力和引力同時(shí)存在，

每個(gè)分子受到引力和斥力的合力大小及方向隨分子間距離大小而改變。其中分子間距離在

107°m的數(shù)量級(jí)有一個(gè)平衡位置(4),此位置下，斥力與引力的合力為零。當(dāng)分子間距離

大于與引力顯著，當(dāng)分子間距離小于與斥力顯著。分子間距離接近10"m時(shí)，分子間作用

力將微小到可忽略的程度。

3.固體、液體、氣體三種狀態(tài)的分子之間距離不同，分子之間作用力的變化也由大到

小至幾乎不計(jì)。造成固、液、氣三種物質(zhì)狀態(tài)的特性不同。

課堂練習(xí)：

1.用分子動(dòng)理論的知識(shí)解釋下列現(xiàn)象：

(1)灑在屋里的一點(diǎn)香水，很快就會(huì)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(huì)透過鋼壁滲出。

(4)溫度升高，布朗運(yùn)動(dòng)及擴(kuò)散現(xiàn)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(如圖3)。如果你想

使玻璃板離開水面，用手向上拉橡皮筋，拉動(dòng)玻璃板的力是否大于玻璃板受的重力？動(dòng)手試

一試，并解釋為什么？

課堂上，表演后讓學(xué)生回答。

正確答案是：拉力會(huì)大于玻璃板的重力。玻璃板離開水面時(shí)水會(huì)發(fā)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(shí)，水層發(fā)生斷裂。

溫度和溫標(biāo)

一、教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)與技能：1.知道溫度表示物體的冷熱程度.

2.理解攝氏溫標(biāo)的定標(biāo)規(guī)定.

3.會(huì)估測溫度，并能用溫度計(jì)測量溫度.

過程與方法：1.通過觀察和實(shí)驗(yàn)了解溫度計(jì)的結(jié)構(gòu)和工作原理.

2.通過實(shí)驗(yàn)操作過程掌握使用溫度計(jì)的方法，培養(yǎng)學(xué)生摸索新器材

使用方法的能力。

3.通過為溫度計(jì)標(biāo)定刻度的過程，感悟攝氏溫標(biāo)的定標(biāo)方法.

情感、態(tài)度與價(jià)值觀：1.樂于探究溫度計(jì)等日常用品或新器件中的物理學(xué)原理.

2.關(guān)心溫度與生活的聯(lián)系.

重點(diǎn)：溫度計(jì)的原理、攝氏溫標(biāo).

難點(diǎn)：使用溫度計(jì)易錯(cuò)之處、攝氏溫標(biāo)刻度的標(biāo)定.

二、教學(xué)設(shè)計(jì)思路

“溫度與溫標(biāo)”是初三物理新教材“熱和能”這一章教學(xué)的基礎(chǔ)內(nèi)容，教材

對(duì)本節(jié)內(nèi)容的處理是首先引入溫度概念，而后指出溫度計(jì)的測溫原理是根據(jù)液體

的熱脹冷縮，最后展開攝氏溫標(biāo)及正確使用溫度計(jì)的教學(xué)。分析教材，設(shè)計(jì)教案

時(shí)我主要考慮了以下兩點(diǎn)。

第一、常用溫度計(jì)的測溫原理是：標(biāo)準(zhǔn)物體一溫度計(jì)與待測物體接觸，達(dá)到

熱平衡，標(biāo)準(zhǔn)物體的溫度，便是待測物體的溫度。因此，在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，我補(bǔ)充

強(qiáng)調(diào)液體溫度計(jì)測溫時(shí)，玻璃泡中液體的溫度與待測物體的溫度要相同，這既使

學(xué)生能更深入的理解溫度計(jì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和原理，也為下面學(xué)生探究正確使用溫度

計(jì)的方法埋下了伏筆。

第二、重視把課堂教學(xué)作為學(xué)生親身體驗(yàn)、探究的過程，整節(jié)內(nèi)容以四個(gè)學(xué)

生實(shí)驗(yàn)為主線展開。第一個(gè)實(shí)驗(yàn)采用直接動(dòng)手憑感覺、去判斷，并通過實(shí)驗(yàn)探究

獲得更準(zhǔn)確判斷物體冷、熱的方法；第二個(gè)實(shí)驗(yàn)：手握溫度計(jì)玻璃泡，觀察溫度

計(jì)中液柱在細(xì)管中的變化，引出溫度計(jì)測溫原理；第三個(gè)實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生根據(jù)測量的

基本要求和溫度計(jì)的測溫原理，通過測溫過程探究正確測定溫度的方法；第四個(gè)

實(shí)驗(yàn)：從器材的選擇、實(shí)驗(yàn)方法和過程的設(shè)計(jì)都交給學(xué)生研究和選擇，既鞏固了

剛學(xué)過的知識(shí)、培養(yǎng)了動(dòng)手能力，更使學(xué)生了解了一些科學(xué)實(shí)驗(yàn)的方法、體驗(yàn)了

利用攝氏溫標(biāo)定標(biāo)的方法。

完成本設(shè)計(jì)內(nèi)容需2課時(shí)。

三、教學(xué)器材

常用液體溫度計(jì)、體溫計(jì)、寒暑表、無刻度溫度計(jì)（可用醫(yī)用膠布條將溫

度計(jì)的刻度貼住）、熱水、溫水、冷水各一杯、刻度尺、多媒體.

四、教學(xué)過程

（-）引入新課

【實(shí)驗(yàn)一】將左右兩手分別浸入熱水和冷水中，描述你左右兩手的感

覺:，將左右兩手分別浸入熱水和

冷水中一段時(shí)間后，再把它們一起浸入溫水中，描述你左右兩手的感

覺：.

（問題）人們常憑感覺比較物體的冷熱，這種感覺是不是絕對(duì)可靠呢？

人們可以憑感覺判斷物體的冷和熱，但這種判斷并不總是準(zhǔn)確的.為此,我們

引入溫度這一物理量來客觀地表示物體的冷熱程度,并用溫度計(jì)來測量物體的溫

度.

（二）新課教學(xué)

1.溫度：物體的冷熱程度.

2.溫度計(jì)

（1）溫度計(jì)的構(gòu)造

（讓學(xué)生認(rèn)真觀察各種溫度計(jì):常用水銀溫度計(jì)、體溫計(jì)、寒暑表,再請(qǐng)一名

學(xué)生按從內(nèi)到外，從上到下的順序描述他們構(gòu)造上的相同之處。）

溫度計(jì)由內(nèi)徑細(xì)而且均勻的玻璃管、薄壁玻璃泡、液體、玻璃外殼、刻度和

符號(hào)C組成。

（2）溫度計(jì)的原理

（問題1）溫度計(jì)是如何測出溫度的？

【實(shí)驗(yàn)二】手握溫度計(jì)下端玻璃泡,觀察溫度計(jì)中液柱在細(xì)管中的變化（保持一定

的時(shí)間），而后將手松開繼續(xù)觀察液柱變化。

觀察到的現(xiàn)象:,

原因：.

手握溫度計(jì)下端玻璃泡時(shí)，泡內(nèi)液體受熱膨脹，液面上升；手松開時(shí)，泡

內(nèi)液體變冷收縮，液面下降，從液面的位置可讀出溫度的數(shù)值。常用溫度計(jì)是利

用水銀、酒精或煤油等液體的熱脹冷縮的性質(zhì)來測量溫度的。

（問題2）實(shí)驗(yàn)時(shí)為什么要手握玻璃泡？手握玻璃泡時(shí)溫度計(jì)中的液柱會(huì)一直

往上升嗎？

提示:你生病發(fā)燒時(shí)是如何用體溫計(jì)測體溫的？（多媒體提示）

討論并總結(jié):手握玻璃泡是為了使泡中液體的溫度發(fā)生改變；當(dāng)泡中液體的

溫度與手的溫度相同時(shí)，液柱就不再上升了，這時(shí)溫度計(jì)顯示的就是手的表面溫

度。因此，溫度計(jì)在測溫時(shí)必須滿足的條件是：泡內(nèi)液體的溫度要與待測物體的

溫度保持相同，故玻璃泡一定要與待測物體充分接觸，大家用體溫計(jì)測體溫時(shí)就

是這樣做的.

（問題3）你手中的溫度計(jì)是很多科學(xué)家經(jīng)過不懈努力改進(jìn)、完成的，溫度計(jì)

為什么要制成現(xiàn)在的樣子呢？一一請(qǐng)你再次觀察溫度計(jì)的結(jié)構(gòu)，簡單分析這些結(jié)

構(gòu)在測量過程中的作用。

①為什么溫度計(jì)的內(nèi)徑很細(xì)而且均勻？②為什么溫度計(jì)玻璃泡的壁很薄？

③為什么體溫計(jì)的細(xì)玻璃管和玻璃泡之間有一個(gè)細(xì)小的折彎?④為什么體溫計(jì)的

測量范圍和最小刻度與常用水銀溫度計(jì)、寒暑表不同？

溫度計(jì)的內(nèi)徑很細(xì)可使液體熱脹冷縮現(xiàn)象明顯、均勻可使刻度均勻；溫度計(jì)

玻璃泡的壁很薄可使玻璃泡中液體的溫度盡快與待測物體溫度相同。體溫計(jì)的小

折彎可防止體溫計(jì)離開人體后細(xì)玻璃管中的水銀流回玻璃泡內(nèi)，這樣體溫計(jì)可以

離開人體進(jìn)行讀數(shù);體溫計(jì)的測量范圍和最小刻度是根據(jù)人體溫度變化范圍和測

量需要達(dá)到的準(zhǔn)確程度決定的。

（如果學(xué)生的思維活躍,可提的問題很多.如：玻璃管為什么要密封?管中液體

為什么要用水銀、酒精或煤油而不用水?為什么細(xì)玻璃管的下端要設(shè)計(jì)玻璃泡？

為什么溫度計(jì)比較小巧?溫度計(jì)上的刻度是如何劃分的?外殼上的C表示什么？等

等）

3.攝氏溫標(biāo)

溫度計(jì)玻璃外殼上的C表示此溫度計(jì)確定標(biāo)度時(shí)采用的是攝氏溫標(biāo)，那么

攝氏溫標(biāo)是怎樣確定溫度的？（學(xué)生看書后回答，教師配合多媒體演示）

（1）規(guī)定：0℃——冰水混合物的溫度

100℃——1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下沸水的溫度

（問題1）50℃的刻度在哪里？（學(xué)生回答，配合多媒體演示.）

（問題2）1℃的刻度在哪里？（學(xué)生回答，配合多媒體演示.）

（問題3）怎樣將分度擴(kuò)展到100℃以上和0℃以下？（學(xué)生回答，配合多媒

體演示.）

（問題4）:（閱讀課本P40頁的表格）在給溫度計(jì)標(biāo)定刻度時(shí)要注意什么問

題？

（2）單位：攝氏度（℃）

（3）讀法：37℃讀作：37攝氏度；-4.7℃讀作：負(fù)4.7攝氏度或零下4.7

攝氏度.

（閱讀溫度的階梯圖表）：了解自然界中的溫度,練習(xí)攝氏溫標(biāo)讀法.

4.為溫度計(jì)標(biāo)定攝氏溫標(biāo)刻度

（1）怎樣正確使用溫度計(jì)

【實(shí)驗(yàn)三】請(qǐng)你先估測水溫，然后嘗試用溫度計(jì)測出熱水的溫度，并在測溫過程

中思考如何測量才能得出正確的結(jié)果。

思考依據(jù):①測量的基本要求②溫度計(jì)的測溫原理。（多媒體提示）

正確方法：

你從測量的基本要求想到：1._______________________________________

2._____________________________________________

你從溫度計(jì)的測溫原理想到：1.2._

學(xué)生測量熱水溫度并上臺(tái)演示，師生總結(jié)正確使用溫度計(jì)的方法（配合多媒

體演示）.

（2）為無刻度溫度計(jì)標(biāo)定刻度

【實(shí)驗(yàn)四】請(qǐng)你選擇器材、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法和步驟給一只無刻度溫度計(jì)標(biāo)上刻度。

實(shí)驗(yàn)器

材：-

實(shí)驗(yàn)方法：L______________________________________________________

__________________________________________________________________,

2.___________________________________________________________________

實(shí)驗(yàn)步驟：______________________

學(xué)生總結(jié)實(shí)驗(yàn)方法并上臺(tái)演示；選兩組同學(xué)的溫度計(jì)測講臺(tái)上溫水的溫度,

比一比誰的溫度計(jì)更準(zhǔn)確。

（可選擇的實(shí)驗(yàn)方法：1.用冷水、熱水定標(biāo)；2.用室溫和手的表面溫度定標(biāo).）

⑶練習(xí)（課本P42例題）

三、課堂小結(jié)

學(xué)生談二談本節(jié)課的收獲，教師歸納、總結(jié)

2.擴(kuò)展知識(shí)

等溫線：閱讀等溫線圖，談?wù)劀囟韧祟惣皠?dòng)、植物的聯(lián)系.

①農(nóng)作物只有在適宜的溫度下才能生長、成熟.

②人類、動(dòng)物必須在適宜的溫度下才能生存.

③煉鋼、育種和孵化幼雛要控制溫度。

④食物要在低溫下儲(chǔ)藏------冰箱的使用。

四、布置作業(yè)

1.閱讀課本P43-P44了解其它常用的測溫計(jì)及其使用方法。

2.查閱資料，了解溫度計(jì)、溫標(biāo)的形成及演變。

3.收集有關(guān)資料，從以下題目中選一個(gè)寫一篇幾百字左右的科學(xué)小

論文：

溫度與氣候、溫度與生命、溫度與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、溫度與宇宙

演化、溫室效應(yīng)、熱島效應(yīng)。

4.課本P471、2、3、4

五、課后反思

本節(jié)課的核心內(nèi)容是溫度計(jì)的結(jié)構(gòu)、原理、刻度的標(biāo)定及使用。按教材的安

排學(xué)生在學(xué)完溫度計(jì)的使用方法后，知道測溫時(shí)溫度計(jì)的玻璃泡要與被測液體充

分接觸并不能碰到容器的側(cè)壁和底部，讀數(shù)時(shí)溫度計(jì)的玻璃泡不能離開被測液

體，可是卻并不知道為什么要這樣做。針對(duì)上述問題，我設(shè)計(jì)了【實(shí)驗(yàn)二】并用

相應(yīng)的問題作引導(dǎo)，使學(xué)生充分理解常用溫度計(jì)的測溫原理是利用液體的熱脹冷

縮并要使泡中液體的溫度與待測物體的溫度相同。在【實(shí)驗(yàn)三】時(shí)學(xué)生就能自行

摸索，邊思考邊操作得出溫度計(jì)的使用方法。這樣做可以改變死記操作步驟的灌

輸式教學(xué)方式，培養(yǎng)學(xué)生自己摸索使用新器材的能力。因?yàn)樗麄兘窈笤谏罟ぷ?/p>

中有很多場合會(huì)遇到新器材，需要他們自己去摸索其使用方法，本設(shè)計(jì)的目的就

是想為培養(yǎng)學(xué)生的這種能力作一定的努力.

六、意見和建議

1.本節(jié)內(nèi)容基本上是以溫度計(jì)為主線展開的，所以是否能將標(biāo)題改為“溫度與

溫度計(jì)”。

2.能否將溫度計(jì)的測溫原理改為：利用液體的熱脹冷縮并保持與待測物體的溫

度相同；讀數(shù)時(shí)溫度計(jì)不能離開被測液體能否改為溫度計(jì)的玻璃泡不能離開

被測液體；課本P40表格是否能增加煤油的數(shù)據(jù)。

3.卡片上簡易溫度計(jì)在制作時(shí)如瓶中不放滿水，定標(biāo)時(shí)會(huì)出現(xiàn)細(xì)管中液體基本

不太上升，或猛然上升沖出細(xì)管的情況；如瓶中裝滿水，瓶中水在膨脹時(shí)會(huì)

從橡皮泥中滲出；如改為瓶中不裝水，在細(xì)管中滴一小段液柱，也會(huì)出現(xiàn)稍

微受熱液柱就沖出細(xì)管的現(xiàn)象。所以，我設(shè)計(jì)用醫(yī)用膠布將溫度計(jì)的刻度貼

住，再讓學(xué)生為此無刻度溫度計(jì)標(biāo)定刻度的實(shí)驗(yàn)。

7.5物體的內(nèi)能

三維教學(xué)目標(biāo)

1、知識(shí)與技能

(1)知道分子的動(dòng)能，分子的平均動(dòng)能，知道物體的溫度是分子平均動(dòng)能大小的標(biāo)志；

(2)知道分子的勢(shì)能跟物體的體積有關(guān)，知道分子勢(shì)能隨分子間距離變化而變化的定性規(guī)

律；

(3)知道什么是物體的內(nèi)能，物體的內(nèi)能與哪個(gè)宏觀量有關(guān)，能區(qū)別物體的內(nèi)能和機(jī)械能。

2、過程與方法：這節(jié)課中要讓學(xué)生建立：分子動(dòng)能、分子平均動(dòng)能、分子勢(shì)能、物體內(nèi)能、

熱量等五個(gè)以上物理概念，又要讓學(xué)生初步知道三個(gè)物理規(guī)律：溫度與分子平均動(dòng)能關(guān)系，

分子勢(shì)能與分子間距離關(guān)系，做功與熱傳遞在改變物體內(nèi)能上的關(guān)系。因此，教學(xué)中著重培

養(yǎng)學(xué)生對(duì)物理概念和規(guī)律的理解能力。

3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀：在分子平均動(dòng)能與溫度關(guān)系的講授中，滲透統(tǒng)計(jì)的方法。在分子

間勢(shì)能與分子間距離的關(guān)系上和做功與熱傳遞關(guān)系上都要滲透歸納推理方法。

教學(xué)重點(diǎn)：教學(xué)重點(diǎn)是使學(xué)生掌握三個(gè)概念（分子平均動(dòng)能、分子勢(shì)能、物體內(nèi)能），掌握

三個(gè)物理規(guī)律（溫度與分子平均動(dòng)能關(guān)系、分子勢(shì)能與分子之間距離關(guān)系、熱傳遞與功的關(guān)

系）。

教學(xué)難點(diǎn)：區(qū)分溫度、內(nèi)能、熱量三個(gè)物理量是教學(xué)上的一個(gè)難點(diǎn)；分子勢(shì)能隨分子間距離

變化的勢(shì)能曲線是教學(xué)上的另一難點(diǎn)。

教學(xué)教具：圖片，展示分子間勢(shì)能隨分子間距離變化而變化的曲線。

教學(xué)過程：

第四節(jié)物體的內(nèi)能

（-）引入新課

我們知道做機(jī)械運(yùn)動(dòng)的物體具有機(jī)械能,那么熱現(xiàn)象發(fā)生過程中，也有相應(yīng)的能量變化。

另一方面，我們又知道熱現(xiàn)象是大量分子做無規(guī)律熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的。那么熱運(yùn)動(dòng)的能量與大量

的無規(guī)律運(yùn)動(dòng)有什么關(guān)系呢？這是今天學(xué)習(xí)的問題。

（二）新課教學(xué)

1、分子的動(dòng)能、溫度

物體內(nèi)大量分子不停息地做無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)，對(duì)于每個(gè)分子來說都有無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能。

由于物體內(nèi)各個(gè)分子的速率大小不同，因此，各個(gè)分子的動(dòng)能大小不同。由于熱現(xiàn)象是大量

分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，所以研究個(gè)別分子運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能是沒有意義的。而研究大量分子熱運(yùn)

動(dòng)的動(dòng)能，需要將所有分子熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能的平均值求出來，這個(gè)平均值叫做分子熱運(yùn)動(dòng)的平均

動(dòng)能。

學(xué)習(xí)布朗運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散現(xiàn)象時(shí)，我們知道布朗運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散現(xiàn)象都與溫度有關(guān)系，溫度越高,

布朗運(yùn)動(dòng)越激烈，擴(kuò)散也加快。依照分子動(dòng)理論，這說明溫度升高后分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)加劇。

用上述分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能來說明，就是溫度升高，分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能增大。如果溫

度降低，說明分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能減小。因此從分子動(dòng)理論觀點(diǎn)來看，溫度是物體分子熱

運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志。“標(biāo)志”的含義是指物體溫度升高或降低，表示了物體內(nèi)部大量分

子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能增大或減小。溫度不變，就表示了分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能不變。其他宏

觀物理量如時(shí)間、質(zhì)量、物質(zhì)種類都不是分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志。但是，溫度不是直接

等于分子的平均動(dòng)能。

另一方面，溫度只與物體內(nèi)大量分子熱運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)意義上的平均動(dòng)能相對(duì)應(yīng)，對(duì)于個(gè)別

分子或幾十個(gè)、幾百個(gè)分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能大小與溫度是沒有關(guān)系的。

我們知道，溫度這個(gè)物理量在宏觀上的意義是表示物體冷熱程度，而它又是大量分子熱

運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能大小的標(biāo)志，這是溫度的微觀含義。

2、分子勢(shì)能

分子間存在著相互作用力，因此分子間具有由它們的相對(duì)位置決定的勢(shì)能，這就是分子

勢(shì)能。如果分子間距離約為數(shù)量級(jí)時(shí)，分子的作用力的合力為零，此距離為r。。

當(dāng)分子距離小于r。時(shí)，分子間的作用力表現(xiàn)為斥力，要減小分子間的距離必須克服斥

力做功，因此，分子勢(shì)能隨分子間距離的減小而增大。這種情形與彈簧被壓縮時(shí)彈性勢(shì)能增

大是相似的。如圖1中彈簧壓縮，彈性勢(shì)能Ep增大。

如果分子間距離大于r。時(shí)，分子間的相互作用表現(xiàn)為引力，要增大分子間的距離必須

克服引力做功，因此，分子勢(shì)能隨分子間的距離增大而增大。這種情況與彈簧被拉伸時(shí)彈性

勢(shì)能增大是相似的。如圖1中彈簧拉伸，Ep增大。

從以上兩種情況綜合分析，分子間距離以r。為數(shù)值基準(zhǔn)，r不論減小或增大，分子勢(shì)能都增

大。所以說，分子在平衡位置處是分子勢(shì)能最低點(diǎn)。如果分子間距離是無限遠(yuǎn)時(shí)，取分子勢(shì)

能為零值，分子間距離從無限遠(yuǎn)逐漸減少至r。以前過程，分子間的作用力表現(xiàn)為引力，而

且距離減少，分子引力做正功，分子勢(shì)能不斷減小，其數(shù)值將比零還小為負(fù)值。當(dāng)分子間距

離到達(dá)r。以后再減小，分子作用力表現(xiàn)為斥力，在分子間距離減小過程中，克服斥力做功，

使分子勢(shì)能增大。其數(shù)值將從負(fù)值逐漸變大至零，甚至為正值。分子勢(shì)能隨分子間距離r

的變化情況可以在圖的圖象中表現(xiàn)出來。從圖中看到分子間距離在r。處，分子勢(shì)能最小。

既然分子勢(shì)能的大小與分子間距離有關(guān)，那么在宏觀上什么物理量能反映分子勢(shì)能的大

小變化情況呢？如果對(duì)于確定的物體，它的體積變化，直接反映了分子間的距離，也就反映

了分子間的勢(shì)能變化。所以分子勢(shì)能的大小變化可通過宏觀量體積來反映。

3、物體的內(nèi)能

(1)物體中所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和，叫做物體的內(nèi)能。一切物體都是由

不停地做無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)并且相互作用著的分子組成，因此任何物體都是有內(nèi)能的。

提問：宏觀量中哪些物理量是分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能和分子勢(shì)能的標(biāo)志？(一個(gè)確定的物體,

分子總數(shù)是固定的，那么這物體的內(nèi)能大小是由宏觀量一一溫度和體積決定的。如果不是確

定的物體，那么物體的內(nèi)能大小是由質(zhì)量、溫度、體積和物態(tài)來決定。)

課堂討論題：下列各個(gè)實(shí)例中，比較物體的內(nèi)能大小，并說明理由。

①一塊鐵由15℃升高到55℃,比較內(nèi)能。

②質(zhì)量是lkg50℃的鐵塊與質(zhì)量是0.lkg50℃的鐵塊，比較內(nèi)能。

③質(zhì)量是IkglOCTC的水與質(zhì)量是IkglOOC的水蒸氣，比較內(nèi)能。

(2)物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)著機(jī)械能，熱運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)著內(nèi)能。任何物體都具有內(nèi)能，同時(shí)還可以

具有機(jī)械能。例如在空中飛行的炮彈，除了具有內(nèi)能，還具有機(jī)械能一一動(dòng)能和重力勢(shì)能。

提問：一輛汽車的車廂內(nèi)有一氣瓶氧氣，當(dāng)汽車以60km/h行駛起來后，氣瓶內(nèi)氧氣的內(nèi)能

是否增加？(內(nèi)能是所有分子熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能和分子勢(shì)能之總和，而不是分子定向移動(dòng)的動(dòng)能。

另一方面，物體機(jī)械能增加，內(nèi)能不一定增加)

課上練習(xí)：

判斷下面各結(jié)論是否正確？

(1)溫度高的物體，內(nèi)能不一定大。

(2)同樣質(zhì)量的水在100℃時(shí)的內(nèi)能比60℃時(shí)的內(nèi)能大。

(3)內(nèi)能大的物體，溫度一定高。

(4)內(nèi)能相同的物體，溫度一定相同。

答案：(1)、(2)是對(duì)的。

在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，100℃的水吸收熱量變成同溫度的水蒸氣的過程，下面的說法是否正確？

(1)分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能不變，因而物體的內(nèi)能不變。

(2)分子的平均動(dòng)能增加，因而物體的內(nèi)能增加。

答案：以上結(jié)論都不對(duì)。

課堂小結(jié)：

(1)這節(jié)課上新建立了三個(gè)物理概念：分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能、分子勢(shì)能、內(nèi)能。要知道

這三個(gè)概念的確切含義，更為重要的是能夠區(qū)分溫度、內(nèi)能、熱量，知道內(nèi)能與機(jī)械能的區(qū)

別和聯(lián)系。

（2）要掌握三個(gè)物理規(guī)律：分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能與溫度的關(guān)系、分子間的相互作用力與

分子間距離的關(guān)系、做功與熱傳遞在使物體內(nèi)能改變上的關(guān)系。

第八章氣體

8.1氣體的等溫變化玻意耳定律

三維教學(xué)目標(biāo)

1、知識(shí)與技能

（1）知道什么是等溫變化；

（2）知道玻意耳定律是實(shí)驗(yàn)定律，掌握玻意耳定律的內(nèi)容和公式，知道定律的適用條件；

（3）理解氣體等溫變化的p—V圖象的物理意義；

（4）知道用分子動(dòng)理論對(duì)玻意耳定律的定性解釋；

（5）會(huì)用玻意耳定律計(jì)算有關(guān)的問題。

2、過程與方法：通過實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的觀察、分析能力和從實(shí)驗(yàn)得出物理規(guī)律的能力。

3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀：當(dāng)需要研究兩個(gè)以上物理量間的關(guān)系時(shí)，先保持某個(gè)或某幾個(gè)物理量不變，從最

簡單的情況開始研究，得出某些規(guī)律，然后再進(jìn)一步研究所涉及的各個(gè)物理量間的關(guān)系。

教學(xué)重點(diǎn)：通過實(shí)驗(yàn)使學(xué)生知道并掌握一定質(zhì)量的氣體在等溫變化時(shí)壓強(qiáng)與體積的關(guān)系，理解P-V圖象

的物理意義，知道玻意耳定律的適用條件。

教學(xué)難點(diǎn)：學(xué)生往往由于“狀態(tài)”和“過程”分不清，造成抓不住頭緒，不同過程間混淆不清的毛病，

這是難點(diǎn)。在目前這個(gè)階段，有相當(dāng)多學(xué)生尚不能正確確定密閉氣體的壓強(qiáng)。

教學(xué)教具：定性演示一定質(zhì)量的氣體在溫度保持不變時(shí)壓強(qiáng)與體積的關(guān)系，橡皮膜（或氣球皮）、直徑

為5cm左右兩端開口的透明塑料筒（長約25cm左右）、與筒徑匹配的自制活塞、20cmX6cni薄木板一塊。

較精確地演示一定質(zhì)量的氣體在溫度保持不變時(shí)壓強(qiáng)與體積的關(guān)系實(shí)驗(yàn)儀器。

教學(xué)過程：

第一節(jié)氣體的等溫變化玻意耳定律

（一）引入新課

對(duì)照牛頓第二定律的研究過程先m一定，axF；再F一定，現(xiàn)在我們利用這種控制條件的研

究方法，研究氣體狀態(tài)參量之間的關(guān)系。

（-）新課教學(xué)

1、一定質(zhì)量的氣體保持溫度不變，壓強(qiáng)與體積的關(guān)系

思考：怎樣保證氣體的質(zhì)量是一定的？怎樣保證氣體的溫度是一定的？（密封好；緩慢移活塞，筒不與手

接觸）

2、較精確的研究一定質(zhì)量的氣體溫度保持不變，壓強(qiáng)與體積的關(guān)系

（1）介紹實(shí)驗(yàn)裝置，觀察實(shí)驗(yàn)裝置，并回答：

①研究哪部分氣體？

②A管中氣體體積怎樣表示？(1?S)

③閥門a打開時(shí)，A管中氣體壓強(qiáng)多大？閥門a閉合時(shí)A管中氣體壓強(qiáng)多大？(p?)

④欲使A管中氣體體積減小，壓強(qiáng)增大，B管應(yīng)怎樣操作？寫出A管中氣體壓強(qiáng)的表達(dá)式(p=p?+h)。

⑤欲使A管中氣體體積增大，壓強(qiáng)減小，B管應(yīng)怎樣操作？寫出A管中氣體壓強(qiáng)的表達(dá)式(p=p?-h)。

⑥實(shí)驗(yàn)過程中的恒溫是什么溫度？為保證A管中氣體的溫度恒定，在操作B管時(shí)應(yīng)注意什么？(緩慢)

(2)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集

壓強(qiáng)單位：mrrfig；體積表示：倍率法環(huán)境溫度：室溫大氣壓強(qiáng)：

Po=mmHg

①A管中氣體體積減小時(shí)(基準(zhǔn)體積為V)

順序12345

1

體積Vl3v3MV

壓強(qiáng)

②A管中氣體體積增大時(shí)(基準(zhǔn)體積為W)

順序12345

體積▽2W3W

壓強(qiáng)

(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：

一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的條件下，體積縮小到原來的幾分之一，它的壓強(qiáng)就增大到原來的幾倍;

一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的條件下，體積增大到原來的幾倍，它的壓強(qiáng)就減小為原來的幾分之一。

改用其他氣體做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果相同。

3、玻意耳定律

(1)定律內(nèi)容表述之一

一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的情況下，它的壓強(qiáng)跟體積成反比。數(shù)學(xué)表達(dá)式，設(shè)初態(tài)體積為％,壓

強(qiáng)為P1；末態(tài)體積為丫2,壓強(qiáng)為P2。有：

PlVl=P2V2

(2)定律內(nèi)容表述之二

一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的情況下，它的壓強(qiáng)跟體積的乘積是不變的。數(shù)學(xué)表達(dá)式，pv二恒量

(3)用圖象表述玻意耳定律

縱軸代表氣體的壓強(qiáng)；橫軸代表氣體的體積；選取恰當(dāng)?shù)姆侄群蛦挝弧?/p>

討論：一下圖線該是什么形狀，并嘗試把它畫出來。(等溫線)

4、關(guān)于玻意耳定律的討論

問題：圖象平面上的一個(gè)點(diǎn)代表什么？曲線AB代表什么？線段AB代表什么？pV二恒量一式中的恒量是普適

恒量嗎？(作出一定質(zhì)量的氣體，在不同溫度下的幾條等溫線，比較后由學(xué)生得出結(jié)論：恒量隨溫度升高

而增大)

下面的數(shù)據(jù)說明什么？一定質(zhì)量的氮?dú)?/p>

壓強(qiáng)latm500atm1000atm

實(shí)測體積lm31.36/500m32.0685/1000m3

計(jì)算體積l/500m31/1000m3

適用條件：壓強(qiáng)不太大(和大氣壓比較)、溫度不太低(和室溫比較)的任何氣體。你能推導(dǎo)出用密度形

式表達(dá)的玻意耳定律嗎？你能用分子動(dòng)理論對(duì)玻意耳定律作出解釋嗎？

例1：某個(gè)容器的容積是10L,所裝氣體的壓強(qiáng)是20Xl（rPa。如果溫度保持不變，把容器的開關(guān)打開以后,

容器里剩下的氣體是原來的百分之幾？設(shè)大氣壓是LOXlO'Pa。

解：設(shè)容器原裝氣體為研究對(duì)象。

初態(tài)p!=20X105PaVi=10LTi=T

5

末態(tài)p2=l.0X10PaV2=?LT2=T

由玻意耳定律PiVi=p2V2得:

PM2070$x10,“c,

-J-2-=------------j—L=200L

p2i.oxicr

故部XI。。%=5%

即剩下的氣體為原來的5%。

8.2氣體的等容變化和等壓變化

★新課標(biāo)要求

（-）知識(shí)與技能

1.知道什么是氣體的等容變化過程；掌握查理定律的內(nèi)容、數(shù)學(xué)表達(dá)式；理解

P-T圖象的物理意義；知道查理定律的適用條件。

2.知道什么是氣體的等壓變化過程；掌握蓋-呂薩克定律的內(nèi)容、數(shù)學(xué)表達(dá)式；

理解V-T圖象的物理意義。

（二）過程與方法

掌握物理規(guī)律的表達(dá)方法

（二）情咸太府與價(jià)值如

1.7養(yǎng)嬴圖泊這種數(shù)學(xué)語言表達(dá)物理規(guī)律的能力。

2.領(lǐng)悟物理探索的基本思路，培養(yǎng)科學(xué)的價(jià)值觀。

★教學(xué)重點(diǎn)

1.查理定律的內(nèi)容、數(shù)學(xué)表達(dá)式及適用條件。

2.蓋-呂薩克定律的內(nèi)容、數(shù)學(xué)表達(dá)式及適用條件。

★教學(xué)難點(diǎn)

對(duì)p-T圖象和V-T圖象的物理意義的理解。

★教學(xué)方法

講授法、電教法

★教學(xué)用具：

投影儀、投影片

★教學(xué)過程

（一）引入新課

教師：（復(fù)習(xí)提問）玻意耳定律的內(nèi)容和公式是什么？

教師：應(yīng)用玻意耳定律求解問題的基本思路是什么？

學(xué)生討論回答

教師點(diǎn)出課題：那么，當(dāng)氣體的體積保持不變時(shí)，氣體的壓強(qiáng)與溫度的關(guān)系是怎

樣的呢？若氣體的壓強(qiáng)保持不變時(shí)，氣體的體積與溫度的關(guān)系又是怎樣的呢？這

節(jié)課我們學(xué)習(xí)氣體的等容變化和等壓變化。

（二）進(jìn)行新課

1.氣體的等容變化

教師：我們先來看一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)：滴液瓶中裝有干燥的空氣，用涂有少量潤滑油

的橡皮塞蓋住瓶口，把瓶子放入熱水中，會(huì)看到塞子飛出；把瓶子放在冰水混合

物中，拔掉塞子時(shí)會(huì)比平時(shí)費(fèi)力。

學(xué)生討論回答

教師：（提問）實(shí)驗(yàn)說明了怎樣的道理？

學(xué)生討論回答

教師：一定質(zhì)量的氣體在體積不變時(shí)，壓強(qiáng)隨溫度的變化叫做等容變化。在等容

變化過程中，壓強(qiáng)和溫度有何定量關(guān)系呢？

法國科學(xué)家查理通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)氣體的體積一定時(shí)，各種氣體的壓強(qiáng)與溫度之

間都有線性關(guān)系。我們把它叫做查理定律。

p/'ApJ'A

Z

/

Z

B

0273.15r/K

甲乙

教師：畫出氣體壓強(qiáng)p與攝氏溫度t的關(guān)系圖線（如圖甲所示），圖線不過原

點(diǎn)。然后引導(dǎo)學(xué)生分析得出氣體壓強(qiáng)p與熱力學(xué)溫度T的關(guān)系圖線（如圖乙所

示），圖線過原點(diǎn)。從而得出查理定律在熱力學(xué)溫標(biāo)下的表述：

查理定律：一定質(zhì)量的某種氣體，在體積不變的情況下，壓強(qiáng)p與熱力學(xué)溫度T

成正比。即P/T=C（是比例常數(shù)）。

或P1/T1=P2/T2

強(qiáng)調(diào)指出：（1）上述規(guī)律，必須滿足“一定質(zhì)量的氣體”。Pi、T1、P2、T2

分別表示氣體在兩個(gè)不同狀態(tài)下的壓強(qiáng)和熱力學(xué)溫度。

（2）等容過程的圖象：一定質(zhì)量的氣體，在等容過程中壓強(qiáng)p與熱力學(xué)溫度T

成正比，p-T圖線為過原點(diǎn)的直線。等容過程的p-T圖象稱為等容線。

2.氣體的等壓變化

教師：一定質(zhì)量的氣體在壓強(qiáng)不變時(shí)，體積隨溫度的變化叫做等壓變化。在等壓

變化過程中，體積和溫度有何定量關(guān)系呢？

法國科學(xué)家蓋一呂薩克通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)氣體的壓強(qiáng)一定時(shí)，各種氣體的體積與

溫度之間都有線性關(guān)系。我們把它叫做蓋一呂薩克定律。

在熱力學(xué)溫標(biāo)下蓋一呂薩克定律的表述為：

一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強(qiáng)不變的情況下，體積V與熱力學(xué)溫度T成正比。

即V/T=C（比例常數(shù)）。或V1/T1=V2/T2

強(qiáng)調(diào)指出：（1）上述規(guī)律，必須滿足“一定質(zhì)量的氣體”。Vi、Ti、V2、

T2分別表示氣體在兩個(gè)不同狀態(tài)下的體積和熱力學(xué)溫度。

（2）等壓過程的圖象：一定質(zhì)量的氣體，在等壓過程中體積V與熱力學(xué)溫度T

成正比，V-T圖線為過原點(diǎn)的直線。等壓過程的V-T圖象稱為等壓線。

［投影］例題（教材25頁）

（通過引導(dǎo)學(xué)生分析解決實(shí)際問題，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)定律的理解和應(yīng)用能力。培

養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用定律求解問題的思路和方法。）

學(xué)生完成教材25頁的“思考與討論”，加深對(duì)圖象的理解。

（三）課堂總結(jié)、點(diǎn)評(píng)

這節(jié)課我們望習(xí)了鼻體的等容變化和等壓變化規(guī)律。

查理定律：一定質(zhì)量的某種氣體，在體積不變的情況下，壓強(qiáng)p與熱力學(xué)溫度T

成正比。即P/T=C

（C是比例常數(shù)）

或P1/T1=P2/T2

蓋一呂薩克定律：一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強(qiáng)不變的情況下，體積V與熱力

學(xué)溫度T成正比。即V/T=C（C是比例常數(shù)）

或V1/T1=V2/T2

★課后作業(yè)

完成P26"問題與練習(xí)”的題目。

8.3氣體理想氣體的狀態(tài)方程

三維教學(xué)目標(biāo)

1、知識(shí)與技能

（1）初步理解“理想氣體”的概念；

（2）掌握運(yùn)用玻意耳定律和查理定律推導(dǎo)理想氣體狀態(tài)方程的過程，熟記理想氣體狀態(tài)方程的數(shù)學(xué)表達(dá)式,

并能正確運(yùn)用理想氣體狀態(tài)方程解答有關(guān)簡單問題；

（3）熟記蓋?呂薩克定律及數(shù)學(xué)表達(dá)式，并能正確用它來解答氣體等壓變化