内容正文:
第十三章 内能
第2节 分子动理论的初步知识
素养目标
物理观念:能简单地说明物质是由分子、 原子等构成的;知道分子之间存在着相互作用力。
科学思维:通过识别扩散现象,建立简单的物理模型,并解释有关现象和解决简单的实际问题。
科学探究:从生活和自然现象中发现与分子动理论相关的问题,通过实验观察、记录现象、收集证据并对其进行分析、归纳、总结,利用逻辑推理得出相关结论,体验科学探究过程。
科学态度与责任:在实验观察和数据分析中, 培养实事求是、尊重自然的科学态度和敢于探索的科学精神。
神奇的软蛋
醋泡蛋放在清水中,为什么会长“胖”呢?
情境导入
衔接:在上课之前我们先来看一个小故事“神奇的软蛋”,思考软蛋为什么会变大。
小明在爷爷家的食品柜里发现有一瓶醋泡蛋! 蛋壳已经泡没了! 只剩一层蛋膜包着鸡蛋! 爷爷说这是一种保健食品" 调皮的小明趁爷爷不注意! 将' 软蛋“ 冲洗干净后放在了清
水中"。奇怪!软蛋竟一点点地长'胖了".
一张纸从中间撕开,会变成两个小纸片,然后把纸片不断从中间撕开,纸片不断变小。
新知探究
任务一 物质的构成
有没有一个限度?
最终会是什么呢?
视频 物质的尺度
常见的物质是由极其微小的粒子——分子、原子等构成的。
金是由金原子构成的
新知探究
任务一 物质的构成
水是由水分子构成的
衔接:你们在视频的最后一段时间内看到了什么呢?由视频当中我们看到了物质的真面目,很多个圆圆的球体。这就是原子。一张纸分解到最后也会是由分子或原子组成,在研究与热学有关的问题时,这些微观粒子可以
不必区分,都看作分子。
那我们现在知道了无论是醋还是鸡蛋抑或是水都是由分子构成,那为什么鸡蛋会长胖呢?
如果把分子设想成球形,分子的直径大约为10-10 m。
一颗小露珠中约含有1021个水分子。
10-10m
新知探究
任务一 物质的构成
衔接:那么这些微粒究竟有多大呢?刚才通过视频,你们觉得这些微粒大吗?(不大,是非常小的)我们一般用10-10 m来量度分子。物质是由大量的分子构成的。比如说……(露珠的例子),假如有一台计算机,每秒钟可以数出1万个水分子,那么这台计算机需用32亿年才能数完。(可以让学生试试自己能数多快)
思考:观察课本上的金原子图片,你发现分子(原子)的排列有什么特点呢?
电子显微镜
新知探究
任务一 物质的构成
衔接:这么小的微粒我们用肉眼能看得见吗?不仅我们的肉眼看不见,我们用普通的光学显微镜也无法看见,不过随着科技的发展,人类生产出来了电子显微镜,我们借助电子显微镜就能够观察原子和分子了。
思考的问题要引导学生观察是不是分子紧挨在一起。分子之间有间隙。
二氧化氮气体的密度比空气大,它能进到上面的瓶子里去吗?
演示实验:
新知探究
任务二 分子热运动
实验 气体的扩散
衔接:打开一盛有香水的香水瓶,你们闻到了什么味道?是怎么闻到的呢?我们通过实验来观察一下。(实验前要先介绍)
思考:扩散现象说明了什么?
扩散:不同的物质在互相接触时,彼此进入对方的现象。
新知探究
任务二 分子热运动
衔接:那么,对于这种现象……。
扩散现象说明了气体的分子在不停的运动。
思考:在液体和固体中也会发生扩散现象吗?
演示实验:
开始时
10日后
30日后
20日后
新知探究
任务二 分子热运动
实验 液体的扩散
衔接:刚才在气体中发生了扩散现象,那么在液体和固体中也会发生这种现象吗?接着我们来看一下实验。
10
演示实验:
铅
金
铅
金
5年后
新知探究
任务二 分子热运动
实验 固体的扩散
衔接:气体和液体都能发生扩散,那么固体呢?
虽说比较漫长但是固体也是能够发生扩散的。
长时间堆放煤的墙角会变黑,用笤帚扫都扫不干净。
把盐撒在蔬菜上,盐会逐渐扩散到蔬菜内部,使蔬菜变咸。
思考:生活中还有一些扩散的现象,你能说出一些吗?
新知探究
任务二 分子热运动
衔接:我们生活中还有很多固体扩散的例子。
通过气体扩散,液体扩散,固体的扩散,我们可以分析得出分子都是运动的。
12
思考:下列现象属于扩散吗?
闻到花香
尘土飞扬
炊烟袅袅
糖溶于水
新知探究
任务二 分子热运动
在两个同样的烧杯中装等量的热水和冷水。用相同的滴管同时分别向两个烧杯中滴入一滴墨水。
墨水在水中无序扩散,且热水中的墨水比冷水中的墨水扩散得快。
演示实验:
新知探究
任务二 分子热运动
实验 扩散快慢与温度的关系
衔接:通过刚才的学习,我们知道了分子是在运动的,那么分子是在做什么样运动呢?分子运动的快慢和什么有关呢?
这个实验可以让同学们一起做做。
分子运动越剧烈,物体温度越高。
冷菜
热菜
分子热运动:一切物质的分子都在不停地做无规则的运动,这种无规则的运动叫作分子的热运动。
运动着的分子
新知探究
任务二 分子热运动
衔接:我们从实验中可以发现,墨水的分子在水中不断做无规则的运动。当然了,一切物质的分子都在不停地做无规则的运动,这种无规则的运动叫作分子的热运动。比如说我们在讲台上放一杯酒精,同学们不管坐在哪都能闻到。
通过热水中墨水分子扩散得比较快,我们可以知道分子运动越剧烈,表明物体温度越高。(形象举例子,热锅上的蚂蚁和冷锅上的蚂蚁)
演示实验:
50mL的水和50mL的酒精混合在一起之后总体积是100mL吗?
分子之间存在间隙
酒精分子
水分子
新知探究
任务二 分子热运动
实验 分子间有间隙
衔接:为什么相互接触的气体、 液体、固体能彼此进入对方。我们来看一个实验视频。
诗句“花气袭人知骤暖,鹊声穿树喜新晴。”对于前一句是根据____________________________这一物理知识来判断当时周边的气温突然变化。雾霾天气的主要污染物是PM2.5,其直径大约是一般分子直径(数量级为10-10m)的2万倍的悬浮颗粒物,它在空气中的运动__________(选填“属于”或“不属于”)分子的无规则运动。
温度越高,分子运动越剧烈
不属于
新知探究
任务二 分子热运动
例题
17
将两个铅柱削平,紧紧压在一起,在下面吊一个20kg的重物,观察现象。
演示实验:
铅柱的分子间存在引力
新知探究
任务三 分子间的作用力
实验 分子间有引力
衔接:扩散现象表明。分子在不停地做无规则运动,但是为什么通常固体和液体中的分子不会飞散呢?而总是聚合在一块,保持一定的体积呢?
演示实验:
分子之间的引力使得固体和液体的分子不致散开。
新知探究
任务三 分子间的作用力
实验 分子间有引力
衔接:同样的液体的分子也存在引力,这里通过演示实验证明。有条件可以做一做实验。拿一些物体拉拉看,容易分开吗?
分子间还存在着斥力,使物体难以被压缩。
演示实验:
大量实验和事实表明,分子间既有引力也有斥力。
新知探究
任务三 分子间的作用力
注射器中封入一定量的水,用手推动活塞。
衔接:能不能把这些分子挤到一块呢?你再挤挤物体试试,很难。物质既然难以拉开,为什么压缩物体也很困难呢?我们前面学习了物体的分子之间是有空隙的。为什么难以把这个空隙给挤掉呢?
F引
F斥
F斥
F引
F引
F斥
F引
F斥
F引
F斥
F引
F斥
当分子相距很远时,分子间几乎无作用力。
缝隙对于分子来说很大
新知探究
任务三 分子间的作用力
视频 分子间作用力
衔接:问题来了,什么时候分子间会表现引力,什么时候会表现斥力呢?为了方便大家理解分子间的作用力,我们一起来观看一个模型。
物体被压缩时,分子间的距离变小,作用力变现为斥力。
物体被拉伸时,分子间的距离变大,作用力变现为引力。
当物体之间的分子相距很远时,分子之间几乎无作用力。就像分子一样。
破镜无法重圆是因为破裂的镜子中间的缝隙对于分子来说太大了。
气体分子
液体分子
固体分子
思考:通过学习,你觉得气体、液体、固体的分子有什么不同呢?分子间的相互作用力大小一样吗?
新知探究
任务三 分子间的作用力
衔接:既然分子间的相互作用力和间距有关,那么你觉得气体、液体、固体的分子有什么不同呢?
气体分子之间就像有个松松垮垮的长弹簧,稍微用力,就能使其失去弹性,从而分散,稍微用力就能使弹簧压缩。
液体分子之间就像有个比较短的弹簧,不是很容易被压缩和拉伸。
固体分子之间就像有个很短的弹簧,很难被压缩和拉伸。
物态 微观特性 宏观特性
分子间距离 分子间作用力 有无一定形状 有无一定体积
固态 很小 很大 有 有
液态 较小 较大 无 有
气态 较大 极小 无 无
归纳总结:
新知探究
任务三 分子间的作用力
分子动理论:
1.常见的物质是由分子、原子等构成的;
2.物质内的分子在不停地做热运动;
3.分子之间存在引力和斥力。
各种热现象的微观本质都是分子的热运动。
新知探究
任务三 分子间的作用力
如图所示,一个铁丝圈中间较松弛的系着一根棉线,浸过肥皂水后,用手指轻碰一下棉线的左边,棉线左边的肥皂膜破了,棉线被拉向右边。上述实验说明( )
A.分子间有空隙
B.分子间有引力
C.分子间有斥力
D.分子在永不停息地做无规则运动
B
新知探究
任务三 分子间的作用力
例题
25
分子动理论的初步知识
分子
热运动
一切物质的分子都在不停地做无规则的运动
分子间的作用力
物质的构成
温度越高、运动越快
物质是由分子、原子等构成的
分子之间存在间隙
分子间同时存在引力和斥力
气体、液体、固体分子的微观结构
课堂小结
1.下列实例中,不能用来说明“分子在不停地运动”的是( )
A.湿衣服在太阳下被晒干
B.炒菜时加点盐,菜就有咸味
C.扫地时灰尘飞扬
D.香水瓶盖打开后能闻到香味
C
课堂练习
27
2.通常把萝卜腌成咸菜需要较长的时间,而把萝卜炒成熟菜,使之具有相同的咸味,仅需几分钟,造成这种差别的原因是( )
A.盐分子减小了,很容易进入萝卜中
B.盐分子间有引力
C.萝卜分子间有间隙,易扩散
D.炒菜时温度高,分子运动得更剧烈
D
课堂练习
28
3.将两块光滑的干玻璃放在一起,很容易把它们分开,但是如果在玻璃上洒些水后再将它们放在一起,就很难把它们分开。这一现象说明( )
A.固体分子间没有作用力,而液体分子间有作用力
B.同种分子间没有作用力,而异种分子间有作用力
C.分子间可产生作用力,距离越小,作用力越大
D.水具有黏性,分子间是否具有作用力与此无关
C
课堂练习
29
4.寒冷的冬季,用潮湿的手摸放在户外的金属管,手会“粘”在上面,这是由于手上的水分遇冷后结成冰,使分子间_________ 增大;“破镜重圆”从物理知识的角度来说是_________(选填“能够”或“不能够”)实现的,因为破镜断裂处绝大多数分子间距离_____,分子间的作用力________。
作用力
大
不能够
非常小
课堂练习
5.“N95”型口罩对直径为0.075μm±0.020μm的非油性颗粒(如粉尘、PM2.5、飞沫、微生物等)具有95%以上的过滤效率,它由三层构成:内层吸水层,中间过滤层,外层疏水层,则下列说法正确的是( )
A.病毒随飞沫传播是一种分子运动
B.过滤效率高,是因为口罩材料分子之间没有间隙
C.中间过滤层能够过滤掉非油性颗粒,是因为颗粒分子间存在斥力
D.内层吸水层能够有效吸收呼出的水蒸气,说明分子之间存在引力
D
课堂练习
声 明
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