13.2 分子动理论的初步认识 教学设计 -2025-2026学年人教版（2024）物理九年级全一册

该初中物理教学设计聚焦分子动理论初步认识，通过“梅香传千里”古诗情境导入，结合梅花图与电子显微镜图像，从宏观现象推导微观分子运动，前承“内能”概念，后为热传递、物态变化铺垫，以实验与多媒体搭建认知支架。 特色在于跨学科情境激发探究兴趣，气液固三级扩散实验构建完整证据链培养科学归纳思维，控制变量法探究温度影响落实科学探究，铅柱与注射器实验辩证分析分子作用力深化模型建构，助学生将抽象微观转化为直观认知，为教师提供实验体系与素养融合路径。

《分子动理论的初步认识》教案 学科 初中物理 年级册别 九年级上册 共1课时 教材 人教版《义务教育教科书·物理九年级全一册》 授课类型 新授课 第1课时 教材分析 教材分析 本节内容是九年级物理第十三章“内能”中的第二课时，核心围绕“分子动理论的初步认识”展开。教材通过梅花香气传播、气体扩散实验、液体扩散现象、固体扩散实例以及铅柱结合实验等真实情境，引导学生从宏观现象推导微观粒子行为，构建起“物质由分子构成—分子在不停运动—分子间存在相互作用力”的科学认知框架。该部分内容承前启后，既是对前一节“内能”概念的深化，也为后续学习热传递、物态变化及能量转化奠定微观基础。 学情分析 九年级学生已具备一定的抽象思维能力与逻辑推理能力，对“气味传播”“墨水扩散”等生活现象有直观感知，但缺乏将宏观现象与微观粒子运动建立联系的能力。部分学生仍习惯于用“看得见、摸得着”的方式理解世界，对“看不见的分子”及其运动规律存在认知障碍。此外，学生对“引力”“斥力”等概念易混淆，尤其难以理解两者同时存在且随距离变化而改变性质的复杂性。针对此，教学中需借助多媒体视频、实验演示和类比推理，降低抽象难度，激发探究兴趣，培养科学思维与实证意识。 课时教学目标 物理观念 1. 能说出物质是由大量分子构成的，分子直径极小，通常以10⁻¹⁰m为单位度量，肉眼无法观察。 2. 能描述扩散现象的本质是不同物质在接触时彼此进入对方，说明分子在不停地做无规则运动。 科学思维 1. 能通过气体、液体、固体的扩散实验现象，运用归纳法总结出“一切物质的分子都在不停地做无规则运动”的结论。 2. 能结合铅柱实验与压缩/拉伸固体的现象，分析并解释分子间同时存在引力与斥力，并理解其随距离变化的表现特征。 科学探究 1. 能设计对比实验验证温度对扩散速度的影响，掌握控制变量法的应用。 2. 能在教师引导下完成“玻璃板接触水面拉力变化”实验，提出合理猜想并进行推理分析。 科学态度与责任 1. 能认识到扩散现象在生活中的双重作用，如腌制食品有益，甲醛释放有害，增强环保意识。 2. 能在实验过程中尊重事实、实事求是，不轻信直觉，养成严谨求实的科学态度。 教学重点、难点 重点 1. 理解扩散现象是分子无规则运动的直接证据，掌握其在气体、液体、固体中的表现形式。 2. 掌握分子间同时存在引力与斥力，且作用力随距离变化而改变的规律。 难点 1. 建立“分子虽小却持续运动”的抽象模型，突破“静止粒子”的固有认知误区。 2. 理解分子间作用力并非单一存在，而是引力与斥力共存，且在不同条件下主导作用力的差异。 教学方法与准备 教学方法 情境探究法、合作探究法、讲授法、实验演示法 教具准备 电子显微镜图像、二氧化氮气体扩散实验装置、硫酸铜溶液与清水分层实验装置、铅柱结合实验装置、热水与冷水烧杯、墨水滴管、弹簧测力计、玻璃板、注射器（空气与水）、多媒体课件 教学环节 教师活动 学生活动 情境导入：梅香传千里【5分钟】 一、以诗引题，创设问题情境 （一）、展示诗句与梅花图，激发情感共鸣 教师出示古诗原文：“墙角数枝梅，凌寒独自开。遥知不是雪，为有暗香来。” 提问：同学们，你们有没有在冬天闻到过梅花的香味？那种淡淡的清香是怎么从远处飘来的？ 引导语：我们虽然看不到“香”，但它确实存在，并且能被我们的鼻子感知。这背后隐藏着一个深刻的科学原理——物质的微观结构与运动。 （二）、引导思考：看不见的“香”从何而来？ 1. 提问：如果香味是“空气”带来的，那为什么只有靠近梅花才能闻到？远一点就闻不到？ 2. 激发想象：假如有一种“超级放大镜”，能把空气中的微小颗粒看清楚，你觉得会看到什么？ 3. 引出核心问题：这些香味是如何从花蕊传到我们鼻子里的？是不是有什么“看不见的小东西”在移动？ 4. 板书课题：分子动理论的初步认识 5. 展示电子显微镜下的金原子图像（图13.2-2），强调：我们无法用肉眼看到分子，但现代科技让我们可以“看见”它们的存在。 6. 介绍德谟克利特的“原子说”与现代科学发现的“分子—原子构成论”之间的演进关系，帮助学生理解科学发展的过程。 7. 明确学习目标：今天我们将揭开“分子”这个微观世界的神秘面纱，理解它如何决定我们的日常体验。 1. 观察诗句与图片，回忆生活中闻到花香的经历。 2. 思考香味传播路径，尝试用自己的语言描述“香”的流动过程。 3. 随教师引导，初步形成“有微小粒子在运动”的猜想。 4. 认真倾听，记录关键词“分子”“运动”“扩散”。 评价任务 问题回应：☆☆☆ 猜想提出：☆☆☆ 注意力集中：☆☆☆ 设计意图 以古典诗词创设诗意化情境，唤起学生的情感共鸣与好奇心；通过“看不见的香味”这一矛盾点制造认知冲突，激发探究欲望；借助电子显微镜图像建立“微观粒子存在”的可视化认知，为后续抽象概念的学习铺垫心理基础；体现跨学科融合（语文+物理）特点，落实“科学态度与责任”素养。 实验探究：扩散之谜开启【15分钟】 一、气体扩散实验：揭秘二氧化氮的“飞行之旅” （一）、演示实验装置搭建与操作流程 1. 教师展示图13.2-3装置：一个装有红棕色二氧化氮气体的瓶子，上方倒扣一个空瓶，中间用玻璃板隔开。 2. 强调安全提示：二氧化氮有毒，实验仅限演示，禁止学生触碰。 3. 操作步骤：缓慢抽出玻璃板，保持两瓶口水平对齐，避免气流扰动。 4. 引导观察：初始状态，上下两瓶颜色分明；抽板后，约1分钟后，上瓶开始出现淡红色，10分钟后颜色趋于均匀。 5. 提问：为什么原本在下瓶的红棕色气体能进入上瓶？是因为重力吗？ 6. 播放慢镜头录像：清晰展现气体分子从高浓度区域向低浓度区域自发迁移的过程。 7. 总结定义：这种不同物质在互相接触时彼此进入对方的现象，叫做扩散。 8. 强调：扩散不依赖外力，是分子自身无规则运动的结果。 9. 追问：如果把两个瓶子都换成空气，还会发生扩散吗？为什么？ 10. 得出结论：所有气体之间都能发生扩散，说明气体分子也在永不停歇地运动。 二、液体扩散实验：蓝水渐融的秘密 （一）、分步演示硫酸铜溶液与清水的界面变化 1. 教师展示图13.2-4实验装置：玻璃筒中先注入半杯清水，再用细管从底部缓慢注入蓝色硫酸铜溶液。 2. 强调操作要点：必须缓慢注入，防止混合；液面要平稳。 3. 展示初始状态：清水无色透明，硫酸铜溶液呈深蓝色，两者之间有明显分界线。 4. 询问学生：你认为接下来会发生什么？ 5. 播放30天时间轴视频：第10天界面模糊，第20天几乎消失，第30天整体呈均匀浅蓝色。 6. 提问：蓝色怎么“爬”上去的？是重力作用吗？ 7. 引导分析：硫酸铜密度大于水，按理应下沉，但它反而向上扩散，说明分子在不断运动，克服了重力影响。 8. 举例拓展：类似现象还有糖溶于水、咖啡倒入牛奶等，都是扩散。 9. 引出思考：固体之间也能扩散吗？ 10. 展示“铅片与金片压合5年”实验照片（图13.2-5），指出：即使没有搅拌，分子也能缓慢渗透，证明扩散存在于固体中。 11. 小结：扩散现象广泛存在于气体、液体、固体中，是分子永不停息运动的有力证据。 1. 观察实验全过程，重点关注颜色变化过程。 2. 记录关键时间节点的颜色状态，如“10分钟后上瓶变淡红”。 3. 积极回答教师提问，参与讨论“是否受重力影响”。 4. 结合生活经验，列举其他扩散现象实例。 评价任务 现象描述：☆☆☆ 推理判断：☆☆☆ 实例联想：☆☆☆ 设计意图 通过三类扩散实验（气、液、固）层层递进，构建完整的证据链，让学生从“看得见”走向“想得到”；利用慢镜头视频强化动态感知，突破“静态观察”的局限；设置“重力质疑”问题，打破惯性思维，培养批判性思维；通过真实科研案例（铅金实验）提升科学可信度，激发敬畏之心。 实验对比：温度如何影响扩散速度？【10分钟】 一、设计对照实验，探究温度与分子运动的关系 （一）、提出驱动性问题，引导自主设计 1. 教师提问：如果你往热水里滴一滴墨水，和往冷水中滴一滴墨水，哪个扩散得更快？ 2. 学生分组讨论，每组提出假设： - A组：热水扩散快，因为热让分子更活跃。 - B组：冷水扩散快，因为水更稳定。 3. 教师引导：如何公平比较？需要控制哪些变量？ 4. 明确控制变量法原则：相同滴管、相同墨水量、相同环境温度、相同观察时间。 5. 教师演示实验： - 准备两个完全相同的烧杯，分别加入等量热水（约60℃）与冷水（约20℃）。 - 使用同一支滴管，同时向两杯中各滴入一滴蓝墨水。 - 用手机计时，每隔10秒观察一次，记录墨水扩散范围。 6. 实验结果呈现： - 热水侧：20秒内墨水迅速散开，形成大范围蓝色云团。 - 冷水侧：墨水几乎未扩散，仅在滴落点附近呈小团状。 7. 引导分析：温度越高，分子热运动越剧烈，扩散越快。 8. 定义术语：分子的无规则运动称为“分子热运动”，其剧烈程度与温度正相关。 9. 拓展延伸：为何夏天晾衣服干得快？为什么炒菜时香味更容易散发？ 10. 举一反三：若将墨水换成糖块，放入热水与冷水中，哪种溶解更快？ 11. 课堂练习：完成课本第12页第③题——“哪杯水更甜？” - 已知质量相等的冷水与热水，放入同样糖块，相同时间内糖块未完全溶解。 - 学生推断：热水更甜，因为温度高，分子运动快，糖分子扩散更快。 1. 分组讨论，提出关于温度影响扩散速度的假设。 2. 参与实验设计，明确控制变量的意义。 3. 观察实验现象，记录扩散速率差异。 4. 结合实验结果，得出“温度越高，扩散越快”的结论。 评价任务 假设合理：☆☆☆ 观察准确：☆☆☆ 结论正确：☆☆☆ 设计意图 以“温度影响扩散速度”为核心任务，引导学生经历“提出问题—设计实验—操作验证—得出结论”的完整探究流程；通过对比实验强化控制变量法的应用能力；将抽象的“热运动”具体化为可感知的“扩散快慢”；联系生活实际，实现知识迁移，提升应用意识。 探究推理：分子间的“拉力”与“推力”【10分钟】 一、铅柱实验：见证分子间引力的强大 （一）、演示实验并引导深度思考 1. 教师展示图13.2-5实验装置：两个削平、洁净的铅柱紧贴在一起，下方悬挂20kg重物。 2. 操作：轻轻提起铅柱，发现即使挂上重物也无法拉开。 3. 提问：为什么两个铅柱能结合得如此牢固？难道是胶水？ 4. 引导学生猜测：可能是分子之间产生了某种“吸引力”。 5. 播放显微镜下铅表面原子排列图像，说明：当表面极其光滑时，分子间距极小，引力显著。 6. 得出结论：分子间存在引力，使固体保持一定体积和形状。 7. 拓展思考：既然分子间有引力，那为什么我们不能把一块铁捏成一团？ 8. 引出新问题：如果分子间有引力，为什么压缩物体很困难？ 9. 演示注射器实验：用手推动活塞，空气容易被压缩，但水几乎无法压缩。 10. 提问：为什么空气能被压缩，而水不行？ 11. 引导分析：气体分子间距大，作用力微弱；液体分子间距小，分子间斥力强，抵抗压缩。 12. 引入关键概念：分子间既有引力又有斥力，二者共存，但主导作用随距离变化。 13. 图形辅助讲解： - 分子距离较近时，斥力 > 引力 → 表现为斥力 - 分子距离较远时，引力 > 斥力 → 表现为引力 - 分子距离极远时，作用力可忽略 14. 结合图13.2-6（固体）、图13.2-7（气体）、图13.2-8（液体）进行对比分析。 15. 总结：分子间作用力是物质具有特定形态和体积的根本原因。 1. 观察铅柱实验，惊叹其“粘连”效果。 2. 思考“拉不开”的可能原因，提出“分子有吸引力”的猜想。 3. 结合注射器实验，理解“压缩难”的本质是分子间斥力。 4. 理解“引力与斥力共存”的辩证关系。 评价任务 猜想合理：☆☆☆ 理解深刻：☆☆☆ 逻辑清晰：☆☆☆ 设计意图 通过“铅柱拉不动”与“水不可压缩”两个反差强烈的实验，制造认知冲突，引导学生超越“只存在引力”的片面认知；借助图形与动画，形象展示分子间作用力随距离变化的动态规律；强调“共存性”与“主导性”，培养辩证思维；为后续学习物态变化、熔化凝固等打下坚实基础。 综合应用：构建微观模型【5分钟】 一、完成表格：三态分子特性对比 （一）、引导学生填写课本第12页练习表 1. 教师投影表格，逐项引导： - 固态：分子间距离小，作用力大，有固定形状和体积。 - 液态：分子间距离较大，作用力较小，有固定体积，无固定形状。 - 气态：分子间距离大，作用力极小，无固定形状和体积。 2. 请学生代表上台填写，其他学生核对。 3. 教师补充：液态分子可自由滑动，故有流动性；气态分子高速随机运动，故易压缩。 4. 引导学生用一句话概括分子动理论三大要点： - 物质由大量分子构成 - 分子在不停地做无规则热运动 - 分子间存在引力与斥力 5. 板书总结：这就是解释各种热现象的微观基础。 1. 根据所学内容，独立完成表格填写。 2. 上台展示答案，接受同伴反馈。 3. 跟随教师复述分子动理论三大核心观点。 评价任务 表格准确：☆☆☆ 归纳完整：☆☆☆ 表达流畅：☆☆☆ 设计意图 通过表格整理实现知识系统化，帮助学生建立清晰的认知结构；通过口头复述强化记忆；引导学生从“零散现象”上升到“统一理论”，体现科学建模思想；呼应南大版心理健康教育中“结构化思维”训练目标。 作业设计 一、基础巩固 1. 请写出三个扩散现象的实例，并说明其在生活中的用途或危害。 2. 为什么打开香水瓶盖后，房间很快就能闻到香味？这说明了什么？ 3. 用分子动理论解释：为什么冰块在室温下会慢慢融化？ 4. 判断正误（正确的打√，错误的打×）： （1）分子非常小，肉眼看不见，但可以用光学显微镜观察到。（ ） （2）扩散现象只发生在气体之间。（ ） （3）温度越高，分子热运动越剧烈。（ ） （4）固体很难被压缩，是因为分子间只有引力。（ ） （5）分子间的作用力在任何情况下都表现为引力。（ ） 二、拓展提升 5. 请你设计一个小实验，验证“温度越高，扩散越快”。要求写出实验器材、步骤、预期现象和结论。 6. 请查阅资料，了解“纳米技术”如何利用分子间作用力进行材料组装，并简要说明其原理。 7. 从环保角度出发，谈谈如何减少人造板中甲醛的扩散？你能提出哪些家庭防护建议？ 【答案解析】 一、基础巩固 1. 实例：①茶叶泡在水中变色（有用）；②厨房油烟味扩散（有害）；③樟脑丸逐渐变小（有用） 2. 香水分子在空气中做无规则运动，扩散到整个房间，说明分子在不停地运动。 3. 冰块吸收热量，温度升高，分子热运动加剧，分子间作用力减弱，导致固态变为液态。 4. （1）×（电子显微镜可观察）；（2）×（也可发生在液体、固体）；（3）√；（4）×（还有斥力）；（5）×（随距离变化） 二、拓展提升 5. 实验设计参考： - 器材：两个烧杯、热水、冷水、墨水、滴管、秒表 - 步骤：分别倒入等量热水与冷水，同时滴入一滴墨水，观察扩散情况 - 现象：热水中墨水扩散更快 - 结论：温度越高，分子热运动越剧烈，扩散越快 6. 纳米技术利用分子间范德华力或氢键实现自组装，如DNA纳米结构。 7. 建议：通风换气、使用活性炭包、选择E0级板材、定期检测空气质量。 板书设计 第13章 内能 第2节 分子动理论的初步认识 一、物质的构成 → 物质由大量分子、原子构成 → 分子直径：10⁻¹⁰m，肉眼不可见 → 电子显微镜可观察 二、分子的热运动 → 扩散现象：不同物质接触时彼此进入对方 → 气体、液体、固体均可发生 → 温度↑ → 分子热运动↑ → 扩散↑ 三、分子间的作用力 → 既有引力，又有斥力 → 距离近 → 斥力主导 → 距离远 → 引力主导 → 距离极远 → 作用力可忽略 教学反思 成功之处 1. 成功创设“梅香传千里”的诗意情境，有效激发学生探究兴趣，实现跨学科融合。 2. 通过三类扩散实验（气、液、固）构建完整证据链，学生获得感强烈，理解深入。 3. 实验设计紧扣“控制变量法”，培养了学生的科学探究能力，尤其在“温度影响扩散”实验中体现突出。 不足之处 1. 部分学生对“分子间引力与斥力共存”仍存在误解，需在后续课中加强辨析训练。 2. 实验材料有限，未能让学生亲手操作铅柱实验，影响体验感。 3. 个别学生对“电子显微镜”与“光学显微镜”区别理解不清，应在课前预习中加强引导。 学科网（北京）股份有限公司 $