2019-2020高中物理7.3《分子間作用力》教案新民教版選修課3-3教學目標：1、知道分子間既有吸引力也有排斥力相互作用，表現出來的分子力是吸引力和排斥力的合力。2、知道分子力隨分子間距離變化的定性規律，知道分子間距離為時分子力為零，知道其數量級。3、了解固體、液體、氣體三種不同物質狀態下分子運動的特點。4、通過一些基本的物理事實和實驗推理，得出分子間有吸引力和排斥力。這種根據事實和實驗得出新結論的思維過程就是邏輯推理。通過學習這部分知識，培養學生的推理能力。重點難點分析1、重點有兩點。一是通過一些關于分子間存在間隙及分子間吸引與排斥的演示實驗和事實，推斷分子間存在吸引與排斥；二是分子間的吸引與排斥是隨著分子間距離的變化而變化的，分子力是吸引與排斥的綜合力，能夠正確理解分子間力與分子間距離關系曲線的物理意義。2.難點在于直觀地理解分子間力與分子間距離關系曲線的物理意義。教學過程在扎實的實驗基礎上引入新課分子運動論，通過單分子油膜實驗、用離子顯微鏡觀察鎢原子的分布等實驗，知道物質是由很小的分子組成的，分子尺寸在m量級。
通過擴散、布朗運動等實驗我們還知道，分子在做無規則的運動，從來不會停止。分子運動論還告訴我們，分子之間存在相互作用。這個結論的實驗依據是什么？分子間相互作用的特點是什么？這就是今天要學習的問題。 教學過程設計 1、什么現象說明分子間有間隙？ 擴散、布朗運動、石墨原子、酒精和水混合1+1≠2 2、分子為什么粘不在一起？分子之間存在排斥力 3、為什么即使有間隙也能形成固體和液體？分子之間存在吸引力 4、分子間的吸引力和排斥力是如何變化的？ 1.吸引和排斥同時存在 2.當半徑r增大時，吸引和排斥同時減小，且排斥減小得更快 3.當半徑r減小時，吸引和排斥同時增大，且排斥增大得更快 學習資源 五、分子力在什么時候表現為吸引和排斥？ 材料歡迎-歡迎 100r = 10 m 下載 r = 10 r0r <r0r = r0r >r0r = 10 r0 吸引 < 排斥 吸引 = 排斥 吸引 > 排斥 吸引 = 排斥 = 0 排斥 = 0 排斥 = 0 彈簧振子振動的比較（類似） 六、分子間吸引和排斥的大小與分子間距離的關系 （1）通過研究發現，隨著分子間距離的增大，分子間的吸引和排斥都減小。然而，隨著分子間距離的增加，分子間排斥力減小得更快，如圖中兩條虛線所示。
排斥力 r0 吸引力 精選名師 優秀名師 第1頁,共13頁 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - （2）由于分子間既有吸引力，又有排斥力，所以兩種力的合力又稱為分子力。圖1圖形中，實線表示吸引力與排斥力的合力（即分子力）隨距離（若取排斥方向為正）的變化。當兩個分子間的距離在圖的橫坐標距離處時，分子間的吸引力與排斥力達到平衡，分子間力為零，數量級為m，相當于該位置稱為平衡位。當分子間的距離為r時，隨著距離的減小，分子間的吸引力和排斥力都增大，但排斥力增大得更快，所以分子間力表現為排斥力。展示幻燈片圖2。當r時，吸引力和排斥力都隨著距離的增加而減小，但排斥力減小得更快，所以分子間力即吸引力，但也隨著距離的增加而迅速減小。當分子距離大于m時，分子間力就變得很弱，可以忽略不計。 七、固體、液體和氣體的分子運動 分子運動論告訴我們，物體中的分子在不斷地隨機運動，它們之間存在著相互的作用力。分子力的作用使分子聚集在一起，而分子的隨機運動使分子分散開來。由于這兩個相反因素的作用，產生了固體、液體和氣體三種不同的狀態。 （1）問學生：固體與液體和氣體相比，有何特點？總結學生作答結果，說明固體為什么有一定的形狀和體積？因為在固體中，分子間距離近，數量級為m，分子間相互作用大。大多數分子只能在各自的平衡位置附近進行隨機振動。
（2）液體的分子運動。固體受熱后，溫度升高，最終熔化為液體。對于大多數物質來說，其體積增加10%，這意味著分子之間的距離增加約3%。因此，液體分子之間的作用力與固體中非常相似。分子之間存在較強的力，分子的不規則運動主要表現為在平衡位置附近的振動。但由于分子間距離的增加，分子也是可移動的，因此液體在宏觀尺度上具有一定的體積，它是流動的，沒有固定的形狀。（3）液體在汽化時，其體積膨脹為原體積的1000倍，這意味著分子之間的距離增加到原體積的10倍左右。因此，氣體分子之間的距離為m量級。除了碰撞時分子間的相互作用力外，分子之間一般幾乎沒有分子力。兩次碰撞之間，分子自由移動。所以氣體在宏觀尺度上不具有一定的體積和形狀，可以充滿任意容器。 精選學習資料 歡迎參加課堂練習：下載 1.利用分子運動論的知識，解釋如下現象： （1）在房間里灑一點香水，很快在房間的其他地方會聞到香味。 （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透出去。 （4）隨著溫度的升高，布朗運動和擴散加劇。 （5）固體不易被壓縮或拉伸。 2.在橡皮筋下端掛上一塊干凈的玻璃板，使玻璃板水平接觸水面（如圖3所示）。
如果你想讓玻璃板離開水面，用手將橡皮筋向上拉，拉動玻璃板的力會大于玻璃板受到的重力嗎？自己嘗試一下，并解釋為什么？課堂上，讓學生在表演完之后回答。 精選特級教師優秀特級教師 第 2 頁，共 13 頁 --- --- 正確答案是：拉力會大于玻璃板的重力。 當玻璃板離開水面時，水就會分裂。因為水分子之間存在引力，所以外力必須克服這些分子引力，才能導致外來的拉力大于玻璃板的重力。 玻璃板離開水面之后，可以看到玻璃板下表面還有水，這就說明玻璃板離開水的時候，水層破裂了。精選學習2019-2020高中物理7.3《功率》教案新版必修2教材歡迎下載專題§7.3功率課型新教材（2課時）下載精選名師優秀名師3頁，共13頁————知識與技能1.了解功率的定義及額定功率、實際功率的定義。2.應用教學過程與方法1.通常指平均功率，也就是瞬時功率。2.分析汽車的啟動，注重知識、情感、態度和價值觀的轉移，感悟功率在生活中的實際應用，提高學習物理科學的價值。教學教學重點理解功率的概念，靈活應用功率計算公式，計算平均功率和瞬時功率。
教學重點與難點 難點 正確區分平均功率和瞬時功率的物理意義，能運用有關公式計算平均功率和瞬時功率。 教學方法 教師啟發引導，學生自主閱讀、思考、討論，交流學習成果。 方法 精選學習教材 歡迎來到學校 教學手段 下載手段 多媒體課件 精選名師 優秀名師 第 4 頁 共 13 頁 --- --- 教學活動 學生活動 【新課介紹】 師：學完功之后，我們再回憶一下這個問題：解力對物體所做功的公式是什么？ 生：功的定義是 W=F·L·cosa。 師：那么這個公式能不能完整地描述物體所做功的問題呢？現在我們來看一個例子。 （多媒體分別展示兩幅圖并進行比較） 圖一：一臺起重機在1分鐘內以勻速將1噸貨物吊到預定高度。 圖二：另一臺起重機在30秒內以勻速將1噸貨物吊到同一高度。 師：兩臺起重機所作的功是不是一樣大？ 生：兩臺起重機對物體所作的功是不是一樣大。 師：那么兩臺起重機所作的功有沒有區別？區別是什么？ 生：兩臺起重機所作的功是有區別的，區別在于它們做功的速度不同。 師：為了進一步研究力對物體做功的速度，我們進入本節課的主題：功率。 【新課教學】1.功率 師：就拿剛才的兩臺起重機來說，它們對物體所作的功有什么區別？請指出。 生（同時回答）：它們做功的速度不同。 師：怎么比較它們做功的快慢？學生：它們完成功的時間不同。第一臺起重機做同樣的功用的時間長，所以我們說它做功慢；第二臺起重機做同樣的功用的時間短，所以我們說它做功快。 師：這種研究的前提是什么？ 學生：它們做的功是一樣的，在做功量相同的條件下，我們比較它們所用的時間，時間越短，做功越快。 師：還有其他比較的方法嗎？ 學生：如果時間相同，我們可以比較做的功的多少，相同時間內做的功越多，做功越快。 師：比較做功的快慢有兩種方法：一是比較做同樣的功用的時間；二是比較相同時間內做的功。時間不同，力對物體所作的功也不同，那么怎樣比較力做功的快慢呢？ 學生：我們可以用力對物體所作的功與物體所用時間的比值來表示。師：物理學中貝語網校，一個力所作的功W和完成這個功所用的時間t的比值w/t叫做功率。用p來表示，則P=w/t。那么功率的物理意義是什么呢？ 生：功率是描述力對物體做功快慢的物理量。 師：上面的公式是功率的定義，也是功率的測量方法。P和w、t之間不存在比例關系，做功的快慢由做功的物體決定。根據這個公式可以求出平均功率。同時，這個公式給我們提供了一種計算變形后做功的方法：W=pt。 根據公式，功率的單位是什么呢？ 生1：從功率的定義可以知道，功率的單位是由功的單位和時間決定的。功率的單位應該是焦耳/秒（J/s）。 生2：我記得初中學過的功的單位是瓦特高中物理3 1教案，符號是W。 師：這兩種表示方法是等效的。以后我們把功率的單位改為瓦特，符號為w。除了瓦特這個單位外，還有一些常見的功率單位，如千瓦（kW），它和W的換算關系是1kW=1000W。還有一種常見的功率單位應該淘汰，就是馬力，1馬力=735W。 師：這種功率的定義方法叫什么？ 生：比率定義法。 師：我們以前學過的哪個物理量也是這樣定義的？ 生1：這樣定義的物理量很多，比如密度定義為質量和體積的比值，壓強定義為壓強和面積的比值，電阻定義為電壓和電流的比值等等。 選生2：高中物理中速度的定義是位移和時間的比值，加速度是速度變化量和時間的比值。 師：一個物理量和時間的比值叫做這個物理量的變化率。速度是位移的變化率，加速度是速度的變化率，功率應該叫功的變化率。還能舉出其他這樣的例子嗎? 生：一天中不同時刻溫度變化的速度是不一樣的，所以我們可以用溫度變化率來表示溫度變化的快慢。 師：剛才這位同學舉的例子很好，希望同學們仔細觀察，多找一些這種表達的例子。 師：p=w/t這個公式是平均功率還是瞬時功率？ 生1：p=w/t指平均功率。 名師精品課程 第6頁共13頁 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 生2：我覺得這個公式也可以用來表示△t→0時的瞬時功率。
當 時，表示瞬時功率。 師（微笑鼓勵）：這位同學補充得很好，我們在哪里學過這個方法？ 生：我們在定義速度的時候也用到了這個方法，速度的定義是v=x/t，這個公式既可以表示平均速度，也可以表示瞬時速度。 方法是當△t→0時，公式表示的速度就是瞬時速度。 師：這個方法叫極限法，以后的學習中我們會在很多地方用到這個方法，希望大家認真體會。 師：現在大家把課本第7頁“額定功率與實際功率”這段讀出來，提問。你是如何理解“額定功率與實際功率”的？學生閱讀課本相關內容，思考并回答老師的問題。 【交流探索】在書的封面上放一枚硬幣，打開書的封面形成一個斜面，讓硬幣開始往下滑，如圖5.3-1所示。仔細分析一下，在滑下的過程中，有多少力作用在硬幣上？哪些力做正功？哪些力做負功？哪些力不做功？如果加大斜面的傾斜角度，會怎么樣？傾斜角度加大時，功率是否也增大？ 2、額定功率與實際功率 生：實際功率：是指機器在工作時，實際輸出的功率。 額定功率：是指機器正常工作時，機器的最大輸出功率，也就是機器銘牌上的標稱值。 師：額定功率與實際功率有什么關系？ 生：機器不一定在額定功率下工作，實際功率總是小于或者等于額定功率，如果實際功率大于額定功率，機器很可能會被損壞。 歡迎大家提問 師：那么在機車啟動和運行過程中，發動機的功率是指牽引的功率還是聯合外負載的功率？ 生：應該是指牽引的功率，因為??發動機提供牽引力。師：在功的公式中，功與力和位移有關，在功率的定義中，功率與功和時間有關，那么功率和速度的關系是什么呢？我們通過幾個相關公式來推導一下。 三、功率與速度（學生思考老師提出的問題，推導功率與速度的關系） 生：根據功的計算公式w=和功率的計算公式P=w/t，可得P=/t，而L/t=v，所以P=。 師：a指的是什么？什么時候a=0？ 生：a是指力的方向與速度方向的夾角，當力的方向與速度方向在一條直線上時，a=0。 師：我們把這個公式簡化一下，當a＝o時，P＝Fv。這個公式表示的是平均速度還是瞬時速度？ 生：公式p＝Fv中，如果v表示時間t內的平均速度，那么p表示力F在此時間t內的平均功率；若時間t足夠小，當公式P＝F中的v時，v代表某一時刻的瞬時轉速，P代表該時刻的瞬時功率。 問題：汽車等交通工具在起步和行駛過程中，牽引力和行駛速度是如何變化的？ 請閱讀課本中的相關內容高中物理3 1教案，并用自己的話解釋。
根據公式P=Fv可知：①當功率P一定時，F與v成反比，即做功的力越大，其速度越小。當車輛的功率一定時，要想增加牽引力，就必須降低車速。所以汽車上坡時，駕駛員采用換擋的方法來降低車速，以獲得更大的牽引力。②當車速v一定時，P與F成正比，即做功的力越大，其功率越大。當汽車由平路轉入上坡時，若想保持車速不變，必須加大油門，加大發動機功率，才能獲得更大的牽引力。③當力F一定時，功率P與車速v成正比，即車速越大，功率越大。起重機以不同的車速吊運同一物體時，輸出的功率是不同的，車速越大，起重機輸出的功率越大。歡迎下載【討論交流】有同學認為：根據p=Fv，機器的功率p一定，F與v成反比，那么，當v趨向于零時，F會趨向于無窮大；當F趨向于零時，v趨向于無窮大。因此，即使是功率較小的機器，也可能獲得很大的牽引力或很大的運動速度。你對此怎么看？同學們展開討論，發表了自己的看法。【摘要】本節講述功率的概念及功率公式的應用。功率的概念和功率的物理意義是本節的重點內容。如果學生能理解功的速度表示能量轉換的快慢，自然就能認識到功率其實就是描述能量轉換快慢的物理量。為了讓學生準確理解p=Fv公式的含義，需要舉例教學，讓學生能運用基本公式進行計算，對平均功率和瞬時功率有一定的了解。瞬時功率的概念對學生來說比較難理解，這是一個難點。學生往往認為，如果物體在某一瞬間不動，就沒有做功，更談不上功率了。如果學生沒有認識到功率是描述能量轉換快慢的物理量，這個難點就不容易克服。因此，需要事先講解功率的物理意義，它是理解瞬時功率的概念和物理意義的基礎。關于發動機額定功率與汽車最高車速的關系，最好采用課后專題講授的形式，這樣通過分析汽車從起步到勻速行駛的物理過程，讓學生養成分析物理過程的習慣，避免簡單地套用公式。這里可以增加一節練習課，復習前三節，也就是第一單元，總結這幾節的規律。關于功率的計算 【例1】一質量為m=3kg的物體，在光滑水平面上，受水平力F=6N作用，由靜止開始運動。運動時間為t=3s。求：（1）t=3s內力F對物體所作的功。
（2）力F在t=3s內對物體所做功的平均功率。 （3）力F在3s結束時對物體所做功的瞬時功率。 分析：物體在水平力F作用下，在光滑水平面上以勻加速、初速度為零做直線運動。根據牛頓第二定律，加速度a= at =2m/s，則： 物體在3s末的速度為v=at =6m/s 物體在3s內發生的位移為s=at =9m 歡迎下載 （1）力F所作的功為W=Fs=6×9 J=54 JW （2）力F在3s內的平均功率為P= at =18 W（或W=18 W）t （3）力F在3s末的瞬時功率為P=Fv=6×6 W=36 W 關于機車的起動問題 【例2】汽車發動機的額定功率為60kW，汽車質量為5t，汽車在水平路面上行駛時，所受阻力為汽車自重的0.1倍，g取為10m/s 問題： ① 汽車從靜止狀態起動后，所能達到的最高速度是多少？保持額定功率的情況下汽車能靜止不動嗎？ 2②如果汽車保持0.5m/s的加速度做勻加速運動，這個過程能持續多長時間？ 精選大師優秀大師 第9頁共13頁————分析： ①當牽引力F等于阻力f時，汽車的加速度a=0，速度達到最大值vm，根據公式P=Fv可得汽車的最大速度vmP=Fv=/s ②汽車能保持勻加速的時間應該是從開始到汽車達到額定功率這段時間。設勻加速時汽車的牽引力為F牽引，阻力為f，根據牛頓第二定律有 = ＋ =0.1 ＋ =7500ＮF牽引力當汽車功率加到額定功率時，汽車勻加速過程結束。設小車此時的速度為v ′m，P Fv根據功率公式=8m/s2設小車能保持勻速加速運動的時間為t 0，則： ′vm=at 0′ 所以：t 0=vm/a=16s5.3 功率案例基本概念1.功率功率是描述做功快慢的物理量，它的定義是國際單位制中，功率的單位為，縮寫為，符號為1W=。
常用單位為，與國際單位的換算關系為。歡迎下載資料二、額定功率載重載體銘牌上標注的功率值為，就是發動機工作時的功率，實際功率往往就是這個值。三、功率與速度1、物體在恒定力的作用下，從計時開始到t時刻所做的位移為l。若力的方向與物體運動方向在同一直線上，則這個力所作的功為W=，物體的平均速度為，F的平均功率為P=，用速度來表示。精選名師優師第10頁，共13頁————2、物體在恒定力的作用下，從計時開始到t時刻所做的位移為l。如果力的方向與物體運動方向成角α，這個力所作的功為W=，物體的平均速度為，F的平均功率為P=，用速度來表示。 3、機械發動機的功率一定時，牽引力與速度的關系為，要增加牽引力，必須增大，同時速度也可增大。 反饋練習 1.一塊質量為m的木塊靜止在光滑的水平面上。從t=0開始，對木塊施加一個水平恒定的力，大小為F，在t=T時刻，F的功率為（）ABCD 2.一輛卡車在直路上由靜止開始加速，經過時間t，前進了距離s，達到最大速度。設此過程中發動機的功率恒定為P，卡車所受的阻力為f。那么在此期間，發動機所作的功就是（）A.Pt B.fs C.Pt-fs D. 3.一列火車離站，做勻加速運動，如果阻力和速度成正比，則（）A.火車發動機的功率肯定越來越大，牽引力也越來越大B.火車發動機的功率不變，牽引力也越來越小C.當火車達到一定速度后，若要保持這個速度勻速運動，此時發動機的功率要減小D.當火車達到一定速度后，若要保持這個速度勻速運動，發動機的功率肯定和負載時速度的平方成正比。 4.當以同樣的方式作用于一個物體上，使它沿粗糙的水平地面和光滑的水平拋物線運動同樣的距離時，這個恒定力所作的功與平均功率所做的功分別為、和。二者的關系是（ ）A. ，B. ，C. ，D. ，5.如圖8-8A所示，滑輪的質量和摩擦力均忽略不計，一個質量為2kg的物體在F的作用下，由靜止開始以勻加速向上運動，其速度與時間的關系如圖B所示，由此可知（ ）（取g）A.物體加速度的大小為B.F的大小為21NC，4s后F的功率的大小為42WD，4s內F所做功的平均功率為42W6.設飛機在飛行過程中所遇到的阻力與它的速度的平方成正比，設飛機以v勻速飛行，其發動機功率為P，那么，當飛機以2v勻速飛行時，其發動機的功率為（ ）A. 2P B. 4P C. 8PD無法確定 7、一質量為0.5kg的物體從高處自由落體，在下落的前2s內，重力對物體所作的功為 ，在這2s內重力對物體做功的平均功率為 ，在2s末，重力對物體做功的瞬時功率為 。（取g） 8、在傾斜角為θ的斜面上，一質量為m的物體沿斜面滑下，當物體的速度為v時，重力的瞬時功率是多少？ 9、一作水平運動的物體，在某一時刻，質量為m，速度為v，與水平方向的夾角為