新版高中物理選修3-3優(yōu)秀教案完全本
第 7 章 分子運動理論
7.1 物質(zhì)由大量分子組成
立體教學(xué)目標
1. 知識和技能
（1）知道一般分子直徑和質(zhì)量的數(shù)量級；
（2）理解阿伏伽德羅常數(shù)的含義，記住它的數(shù)值和單位；
（3）懂得利用單分子油膜法估算分子的直徑。
2.過程與方法：利用單分子油膜法估算和測量分子大小，使學(xué)生理解物質(zhì)是由大量分子構(gòu)成的。
正義的價值觀。
3. 情感、態(tài)度和價值觀
教學(xué)困難
（1）讓學(xué)生了解并學(xué)會利用單分子油膜法估算分子大?。ㄖ睆剑?；
（2）利用阿伏伽德羅常數(shù)估算微觀量（分子體積、直徑、分子數(shù)等）的方法。
教學(xué)輔助工具
（1）教學(xué)海報或幻燈片：水面上油膜單個分子的示意圖；離子顯微鏡下看到的鎢原子的分布模式；
（2）演示實驗：單分子油膜的演示：油酸酒精溶液（1：20O），滴管，直徑約20cm的圓形水槽，燒杯，畫有網(wǎng)格線的透明玻璃片。
明亮的塑料片材。
教學(xué)流程：
第一節(jié) 物質(zhì)是由大量分子構(gòu)成的
1. 熱科學(xué)簡介
（1）熱現(xiàn)象：與溫度有關(guān)的物理現(xiàn)象。例如熱膨脹和收縮、摩擦生熱、水結(jié)冰、濕衣服變干等。
（2）熱力學(xué)的主要內(nèi)容：熱傳遞，熱膨脹，物理狀態(tài)的變化，固體、液體、氣體的性質(zhì)等。
（3）熱力學(xué)基本理論：由于熱現(xiàn)象的本質(zhì)是大量分子的無規(guī)則運動，所以研究熱力學(xué)的基本理論是分子運動論、質(zhì)量守恒定律、運動定律。
恒定規(guī)則。
2. 新課程教學(xué)
1、分子的大?。悍肿邮强床灰姷?，那么我們?nèi)绾沃婪肿拥拇笮∧兀?span style="display:none">n0R物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
（1）單分子油膜法是描述分子尺寸最粗略的方法。
演示：如果油在水面上盡可能地鋪開，可以認為在水面上形成了單分子油膜，可以通過載玻片觀察，并使用準備好的
在水面上放置方形透明薄膜，測量油膜面積，如圖1所示。
問題：已知一滴油的體積V，水面油膜的面積S，求該油分子的直徑是多少？（設(shè)分子直徑為d，則油滴的體積為
V，油膜面積為S，則d=V/S，據(jù)估算，分子直徑在10-10m數(shù)量級）
（2）利用離子顯微鏡測量分子的直徑。
看看物理教科書中的彩色插圖，鎢針尖端的原子分布圖案：插圖中心的亮點直接反映了鎢原子的排列。
計算得出的鎢原子間距為2×10-10m。如果假設(shè)鎢原子是逐個排列的，那么鎢原子之間的距離L等于
鎢原子的直徑d如圖2所示。
(3)不同方法測得的分子尺寸不完全相同，但數(shù)量級相同。
測量結(jié)果表明，一般分子直徑在10-10m數(shù)量級，如水分子直徑為4×10-10m，氫分子直徑為2.3×10-10m。
（4）分子的球形形狀是簡化問題的近似模型。實際的分子結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，但通過估計分子尺寸的數(shù)量級，我們可以
我們對分子的大小有了更深入的了解。
2. 阿伏伽德羅常數(shù)
問題：我們在化學(xué)課上學(xué)到的阿伏伽德羅常數(shù)是什么意思？它的值是多少？有多少粒子（包括原子、
分子數(shù)、離子數(shù)等都是相同的，這個數(shù)叫做阿伏伽德羅常數(shù)，可以用符號NA來表示，NA=6.02×10
23
件/摩爾，大致
計算可用NA = 6×10
23
阿伏伽德羅常數(shù)是一個基本常數(shù)，科學(xué)家一直在用各種方法測量它，以得到它的準確值。
。
問題：摩爾質(zhì)量和摩爾體積含義是什么？
如果已經(jīng)知道分子的大小，粗略計算阿伏伽德羅常數(shù)并不困難。例如，1 mol 水的質(zhì)量為 0.018 kg，體積為 1.8×10
-5
。
每個水分子的直徑為4×10
-10
m，其體積為（4×10－10）m
=3×10
-29
如果你想象一下水分子是一個一個地排列著。
怎樣計算1mol水所含水分子數(shù)？
3. 微觀物理量的估算
如果知道阿伏伽德羅常數(shù)，就可以估算出液體和固體的分子大小。我們假設(shè)液體和固體的分子大約為
逐一排列（對于氣體則不能這么假設(shè)）。
問題：1mol水的質(zhì)量為M=18g，那么如何計算每個水分子的質(zhì)量？
問題：已知鐵的相對原子質(zhì)量為56，鐵的密度為7.8×10
公斤／米
，嘗試找出質(zhì)量為 1g 的鐵塊中鐵原子的數(shù)量（取 1 個位置
還有一個問題：是否可以計算出鐵原子的直徑？
摘要：以上計算分子數(shù)目、分子直徑都需要借助阿伏伽德羅常數(shù)，因此可以說阿伏伽德羅常數(shù)是微觀世界與微觀世界的紐帶。
它是連接宏觀世界與微觀世界的橋梁，它把摩爾質(zhì)量、摩爾體積等宏觀量與分子質(zhì)量、分子體積（直徑）等微觀量聯(lián)系起來。
綁起來。
課堂練習(xí)：
（1）體積為10
-4
厘米
如果把一滴油滴到水中，鋪展成單分子油膜，油膜面積的數(shù)量級為（B）
A.10
厘米
B.10
厘米
C.10
厘米
D.10
厘米
（2）銅的密度為8.9×10
公斤／米
銅的摩爾質(zhì)量為63.5×10
-3
kg/mol。體積為4.5立方厘米
一塊銅塊里含有多少原料？
并估計銅分子的大小。（3.8×10
23
、3×10
-10
米）
課程總結(jié)
（1）物體是由很小的分子構(gòu)成的。這一結(jié)論有著堅實的實驗基礎(chǔ)。單分子油膜實驗等實驗就是上述結(jié)論的有力證據(jù)。
分子直徑為10-10m數(shù)量級。
（2）阿伏伽德羅常數(shù)是物理學(xué)中的一個重要常數(shù)，它的意義和值要牢記。
（3）學(xué)習(xí)計算微觀世界物理量（如分子數(shù)目、分子質(zhì)量、分子直徑等）的一般方法。
人們可以測量宏觀物理量，并利用阿伏伽德羅常數(shù)作為橋梁，間接計算出微觀量，例如，可以通過物質(zhì)的摩爾質(zhì)量來計算分子量m。
質(zhì)量 M 和阿伏伽德羅常數(shù) NA 得出 m=M/NA。分子直徑可以通過物質(zhì)的摩爾質(zhì)量 M、密度 ρ 和阿伏伽德羅常數(shù) NA 計算得出：
7.2 分子的熱運動
立體教學(xué)目標
1. 知識和技能
（1）了解并記住什么是布朗運動，知道影響布朗運動強度的因素，知道布朗運動產(chǎn)生的原因；
（2）知道布朗運動是分子隨機運動的體現(xiàn)；
（3）了解什么是分子熱運動，以及分子熱運動強度與溫度的關(guān)系。
2.過程與方法：分析總結(jié)布朗運動的原因，培養(yǎng)學(xué)生總結(jié)、分析、推理的能力。
通過對事故原因的分析，學(xué)生可以初步接觸運用概率統(tǒng)計的方法分析大量偶然事件的必然結(jié)果。
3. 情感、態(tài)度和價值觀
教學(xué)重點：通過學(xué)生對布朗運動的觀察，引導(dǎo)學(xué)生思考和分析布朗運動不是由于外界影響而引起的，而是由于液體分子撞擊微觀粒子引起的。
布朗運動是一種永無休止的不規(guī)則運動，反映了液體分子永無休止的不規(guī)則運動。這一系列結(jié)論
結(jié)論是本課的教學(xué)重點。
教學(xué)難點：學(xué)生觀察到的布朗運動不是分子運動，但間接反映了液體分子不規(guī)則運動的特點，這是課堂上的一個難點。
這個困難要從分析顯微鏡下看不到分子運動的問題入手，逐步解決。
教具：氣體與液體的擴散實驗：玻璃氣瓶和玻璃片，分別盛有二氧化氮和空氣；250mL水杯，盛有清水，紅色
墨水。
教學(xué)流程：
第二節(jié) 分子的熱運動
1. 推出新課程
演示實驗：
（1）將盛有二氧化氮的玻璃瓶垂直放置，與另一個玻璃瓶接觸高中物理選修3-5，你會看到二氧化氮氣體從下瓶逐漸膨脹到上瓶。
在臉瓶里。
（2）將一至兩滴紅墨水滴入燒杯中的清水中，紅墨水在水中逐漸擴散。
問：上述兩個實驗屬于什么物理現(xiàn)象？這些現(xiàn)象說明了什么？
摘要：以上實驗是氣體和液體的擴散現(xiàn)象。擴散是一種熱現(xiàn)象。它表明分子在不斷進行無規(guī)則運動。
擴散的速度和溫度有直接的關(guān)系，溫度越高，擴散越快，這個內(nèi)容初中物理學(xué)過。
2. 新課程教學(xué)
1.布朗運動現(xiàn)象簡介
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)花粉粒在水中不停地作不規(guī)則的運動。
這種粒子的不規(guī)則運動稱為布朗運動。不僅是花粉，還有其他物質(zhì)，如墨水中的藤黃和碳粒子，這些懸浮在水中的小顆粒
存在布朗運動。
看課本上的圖，圖上畫了幾個布朗粒子的軌跡，指出這不是布朗粒子的軌跡，只是每隔30秒觀察一次而已。
事實上在這短短的30秒的時間里，粒子的運動也是非常不規(guī)則的，絕對不是直線運動。
2. 介紹布朗運動的幾個特點
（1）對布朗運動的連續(xù)觀察表明，在幾天甚至幾個月的時間內(nèi)，只要液體不干涸，運動就不會停止。
布朗運動永遠不會停止，無論白天還是黑夜，夏天還是冬天（只要懸浮液沒有結(jié)冰）。
（2）不同類型的懸浮顆粒，例如花粉、藤黃以及墨水中的碳顆粒，都表現(xiàn)出布朗運動，這表明布朗運動不依賴于顆粒本身。
如果改變液體的類型，就不會發(fā)生布朗運動。
（3）懸浮顆粒越小，布朗運動越明顯，當(dāng)顆粒較大時，布朗運動不明顯，甚至觀察不到。
(4) 隨著溫度的升高，布朗運動變得更加劇烈。
3.分析并解釋布朗運動的原因
（1）布朗運動不是由外界因素引起的，所謂外界因素是指溫度差、壓力差、液體振動等的存在。
問：如果液體兩端有溫差，液體如何傳熱？液體中的懸浮顆粒會定向運動還是隨機運動？
這樣的外界因素能產(chǎn)生布朗運動嗎？
摘要：當(dāng)液體中存在溫差時，液體會通過對流傳遞熱量，使懸浮顆粒隨液體有方向性的移動，而布朗運動對不同顆粒的運動沒有影響。
運動條件不同，所以液體的溫度差不能產(chǎn)生布朗運動，例如液體的壓力差或者振動只能使液體產(chǎn)生定向運動。
懸浮在液體中的小顆粒的定向運動不是布朗運動。因此，可以推斷，外界因素的影響不是布朗運動的原因，而只是
這是由里面的液體引起的。
(2)布朗運動是由于液體分子從各個方向?qū)腋≡谝后w中的微小顆粒進行不平衡撞擊而引起的。
液體分子太小，肉眼無法看見，但液體中無數(shù)隨機運動的分子卻不斷相互碰撞。
當(dāng)微小懸浮顆粒足夠小時，它會受到來自各個方向的液體分子的撞擊，失去平衡。如教科書中的插圖所示
顯示。
在某一時刻，微小粒子在某個方向上受到重擊貝語網(wǎng)校，于是它就向這個方向運動。下一刻，微小粒子又向另一個方向運動。
如果粒子在某個方向上受到的撞擊較強，它就會朝另一個方向移動。粒子在某一時刻受到的撞擊在某個方向上較強，這只是偶然現(xiàn)象。
這導(dǎo)致粒子的不規(guī)則布朗運動。
懸浮在液體中的粒子越小，在給定時刻與其碰撞的分子就越少。布朗運動粒子的尺寸約為10-6m。
當(dāng)顆粒尺寸在10-10m數(shù)量級時，撞擊的不平衡現(xiàn)象更加明顯，因而布朗運動更加明顯。
粒子越大，某一時刻與其碰撞的分子數(shù)越多，碰撞效應(yīng)的不平衡性就越不明顯，從而可以認為碰撞效應(yīng)是平衡的。
因此，布朗運動并不明顯，甚至無法觀察到。
液體的溫度越高，分子的隨機運動越劇烈，微小顆粒間的碰撞越劇烈，碰撞越頻繁，引起布朗運動。
運動越激烈。
5.布朗運動的發(fā)現(xiàn)意義及原因分析
（1）布朗運動是懸浮在液體中的固體粒子的運動嗎？它是液體分子的隨機運動嗎？是什么導(dǎo)致布朗粒子隨機地相互碰撞？
布朗運動引起的不規(guī)則運動是什么？
總結(jié)：
（1）固體顆粒是由大量分子組成的高中物理選修3-5，仍是宏觀物體，在顯微鏡下看到的只是微小的固體顆粒，光學(xué)顯微鏡看不到分子。
布朗運動不是固體顆粒中分子的運動，也不是液體分子的隨機運動，而是懸浮在液體中的固體顆粒的隨機運動。
不規(guī)則運動的產(chǎn)生，是由于液體分子不規(guī)則運動對其影響的不平衡所致，因此布朗運動間接地證實了液體分子的不規(guī)則性。
然后鍛煉。
（2）布朗運動隨溫度升高而加劇。在擴散中，溫度越高，擴散越快。這兩種現(xiàn)象都是分子
由此可見，分子的不規(guī)則運動與溫度有關(guān)，溫度越高，分子的不規(guī)則運動越劇烈。
這種不規(guī)則的運動稱為熱運動。
課程總結(jié)：
（1）你需要知道什么是布朗運動。它是懸浮在液體中的固體顆粒的隨機運動，在顯微鏡下可以觀察到。
（2）了解布朗運動的三個主要特點：永無休止的無規(guī)則運動；粒子越小，布朗運動越明顯；溫度越高，布朗運動越強烈。
明顯的。
（3）布朗運動的原因：是由于液體分子不規(guī)則的運動對固體微小顆粒在各個方向上的不均勻撞擊而引起的。
（4）布朗運動間接反映了液體分子的無規(guī)則運動。布朗運動和擴散現(xiàn)象有力地表明，物體內(nèi)部有大量分子在不斷運動。
不停地做不規(guī)則的動作。
課堂練習(xí)：
（1）下列關(guān)于布朗運動的論述中，哪一個是正確的？（C，D）
A.布朗運動是液體分子的熱運動。B.布朗運動是懸浮在液體中的固體顆粒中分子的隨機熱運動。
C.溫度越高，布朗運動越劇烈。D.懸浮顆粒越小，布朗運動越劇烈。
7.3 分子間相互作用
教學(xué)目標
（1）知道分子之間既有吸引力，也有排斥力，分子力是吸引力與排斥力的合力；
（2）知道分子力隨分子間距離變化的定性規(guī)律，知道當(dāng)分子間距離為R0時分子力為零，知道R0的數(shù)量級；
（3）了解物質(zhì)在固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)三種不同狀態(tài)下分子運動的特點；
（4）通過一些基本的物理事實和實驗推理，得出分子之間存在著引力和排斥力。這是一個基于事實和實驗的新結(jié)論。
思維過程就是邏輯推理，通過學(xué)習(xí)這部分知識，可以培養(yǎng)學(xué)生的推理能力。
教學(xué)重點：
（1）首先，通過一些實驗和事實證明分子之間存在間隙，分子之間存在引力和排斥力，從而推斷分子之間存在引力。
和排斥。
（2）其次，分子間的吸引力和排斥力是隨著分子間距離的變化而變化的，分子力就是吸引力和排斥力的綜合作用。
力與距離關(guān)系曲線的物理意義。
教學(xué)難點：直觀地理解分子間力與分子間距離關(guān)系曲線的物理意義。
教學(xué)輔助工具：
（1）證明分子之間存在間隙的實驗：一根長約1米、直徑約1厘米的玻璃管，20至30毫升加紅色顏料的酒精和水，以及一塊橡膠
15厘米長的U形玻璃管，支架，橡膠塞，紅色墨水。
（2） 演示分子間引力存在的實驗：兩個圓柱形鉛塊（兩端光滑，兩端刮擦）、一個支架和若干個掛鉤。一塊平板玻璃用細線綁住，
一個直徑20厘米的玻璃槽，里面裝滿水和一個彈簧秤。
（3）圖：r=R0，r>R0，r時分子力隨分子間距離及兩分子間距離變化的曲線 教學(xué)過程：
第 3 節(jié) 分子間相互作用
（一）開設(shè)新課程
分子動力學(xué)理論建立在堅實的實驗基礎(chǔ)之上，我們進行了單分子油膜實驗、離子顯微鏡觀察鎢原子分布等實驗。
通過經(jīng)驗，我們知道物質(zhì)是由非常小的分子組成的，分子大小為10
-10
m 數(shù)量級。我們還從擴散和布朗運動等實驗中知道，分子
分子處于不斷的無規(guī)則運動中，分子運動論也告訴我們分子之間存在相互作用，這個結(jié)論的實驗依據(jù)是什么？
相互作用力有哪些特點呢?這就是我們今天要學(xué)習(xí)的問題。
（二）新課程教學(xué)
1、分析推斷已知的實驗事實，得出分子之間存在引力的結(jié)論。
（1）演示實驗：
① 將水與酒精分別注入長玻璃管中，混合后總體積減小。
②U型管兩臂內(nèi)裝有一定量的水（未裝滿水），堵住右端橡皮塞，繼續(xù)向左管內(nèi)注入水，右管內(nèi)水面以上的空氣被壓縮。