1. 分子动理论的基本内容（表格式教学设计）物理人教版选择性必修第三册

第1节 分子动理论的基本内容 年级 高二年级 学科 物理 教师 课题 第1节 分子动理论的基本内容 教学 目标 物理观念 1.知道物体是由大量分子组成的，扩散和布朗运动都是分子在做永不停息的无规则运动的有力证据，知道决定热运动激烈程度的因素。 2.知道分子间存在空隙、分子间的作用力的变化规律，了解分子间的作用力是电磁力。 3.知道分子动理论的基本内容 科学思维 1.通过模型建构，把分子看成小球来处理，建立分子的理想化模型。 2.应用实验证据，通过推理、分析，描述分子动理论的观点。 3.观察大量气体分子的运动速率分布规律的图像，通过科学推理、论证，对分子热运动进行微观解释 科学探究 1.通过用测量宏观量的方法测量微观粒子的大小，提高证据意识。 2.通过观察气态、液态、固态物质的实例了解扩散现象。 3.通过显微镜观察炭粒的运动，认识布朗运动。 4.通过实验建立“分子间有空隙”的观念 科学态度 与责任 通过了解科学家布朗对布朗运动的研究和贡献，培养正确的科学态度和科学精神 教学 重难点 1.分子动理论的基本观点及相关实验证据，培养学生的物质观念(重点)。 2.根据扩散和布朗运动现象，使学生形成“分子在做永不停息的无规则运动”的观念，分子间的作用力(难点)。 教学过程 教师活动 学生活动 导入新课 教师： 正在惬意游走在花海中的你会闻到这沁人心脾的香味，这是为什么呢？ 古希腊学者德谟克利特早就对此作出了解释，他认为这是由于花的原子飘到了人们鼻子里。德谟克利特认为“只有原子和虚空是真实的”。 学生思考问题。 新课讲授 一、物体是由大量分子组成的 教师：同学们，你们知道地球的半径是多少吗？ 学生：地球的平均半径为6371km，其数量级为106m。 教师：苹果半径的数量级是多少呢？（给学生展示苹果） 学生：苹果半径的数量级是10-²m。 教师：如果将地球的大小与一个苹果的大小相比，相当于将直径为1cm的球与分子相比。如图所示 教师：课件呈现用扫描隧道显微镜拍摄的石墨表面原子的照片（见教材第2页图1.1-1)，照片上的亮斑是碳原子的像。 教师：看着这个图片你有什么感受? 学生：通过图片真切地感受到了微小的原子确实存在。 教师：从照片上的亮斑我们能看出碳原子并不是一个个小球，但近似于球形，虽然分子的结构复杂，但在一定条件下，可以将分子简化为理想模型。 教师：（板书） 1. 分子：化学中讲的分子是：具有物质的化学性质的最小微粒；物理热学中所说的分子指的是：做热运动时遵从相同规律的微粒，包括组成物质的原子、离子或分子。 2.分子的两种模型 3.阿伏加德罗常数： （1）定义：1mol的任何物质都含有相同的粒子数。 （2）数值：NA=6.02×1023mol-1 （3）意义：微观世界的一个重要常数，是联系微观物理量和宏观物理量的桥梁 4.计算：宏观量与微观量的关系 例1．把铜块中的铜分子看成球形，且它们紧密排列，试估算铜分子的直径。铜的密度为8.9×103kg/m3，铜的摩尔质量为 6.4×10-2kg/mol 答案 固体或液体分子的直径（球体模型）： 例2．标准状态下氧气分子间的平均距离是多少？氧气的摩尔质量为3.2×10-2 kg/mol，1 mol气体处于标准状态时的体积为 2.24×10-2m3 答案 气体分子间距离（立方体模型）： 学生思考并回答问题。 新课讲授 二、分子热运动 教师：酱油中的色素分子扩散到了鸡蛋清内；把清水（热水或冷水）注入蓝色硫酸铜溶液；溴蒸气的扩散等等。如图所示 教师：酱油中的色素分子进入到了鸡蛋清内，在清水（热水或冷水）注入蓝色硫酸铜溶液，溴蒸气的扩散等现象，我们发现，不同物质能够彼此进入对方，这类现象叫作扩散。 教师：物体处于固态、液态、气态时是否都能发生扩散现象？ 学生：是，物体处于固态、液态、气态时都能发生扩散。煤的分子进入墙内是固体的扩散，酱油中的色素分子进入鸡蛋、硫酸铜溶液在水中扩散是液体的扩散，溴蒸气的扩散是气体的扩散。 教师：扩散现象发生的显著程度与物质的温度是否有关？ 学生：有关。两种物质一定的情况下，温度越高，扩散现象越明显。 教师：扩散现象是分子做无规则运动的结果，是分子无规则运动的宏观反映，是物质分子永不停息地做无规则运动的证据之一。 教师：（板书） 1.扩散现象： (1)定义：不同物质相互接触时彼此进入对方的现象叫做扩散。固体、液体、气体都存在这样的现象。 (2)特点 ①物质处于气态、液态、固态都能够发生扩散现象。 ②温度越高，扩散现象越明显。 (3)原因：分子无规则运动产生的。 (4)意义：直接证明组成物质的分子在不停地运动着。 (5)应用：在纯净半导体材料中掺入其他元素。 教师：19世纪初，一些人观察到，悬浮在液体中的小颗粒总在不停地运动。1827年，英国植物学家布朗首先在显微镜下研究了这种运动。如图所示 播放视频。 （1）图中折线是否为炭粒的运动径迹？是否为水分子的运动径迹? （2）能否预测炭粒下一时刻的位置？ 教师：（板书） 2.布朗运动： (1)定义：悬浮在液体（或气体）中的微小颗粒永不停息地无规则运动。 (2)特点 ①布朗运动永不停息。 ②微粒越小，布朗运动越明显。 ③在任何温度下都会发生，温度越高，布朗运动越明显。 (3)原因：大量液体（或气体)分子对悬浮微粒撞击作用的不平衡性造成的。 (4)意义：间接地反映了液体(或气体)分子运动的无规则性。 例3．以下关于布朗运动的说法是否正确？说明理由。 （1）布朗运动就是分子的无规则运动。 （2）布朗运动证明，组成固体小颗粒的分子在做无规则运动。 （3）向一锅水中撒一点胡椒粉，加热时发现水中的胡椒粉在翻滚。这说明温度越高布朗运动越剧烈。 （4）在显微镜下可以观察到煤油中小粒灰尘的布朗运动，这说明煤油分子在做无规则运动。 答案 （1） 错，布朗运动是悬浮于液体（或气体）中的微粒的无规则运动，间接反映了分子的无规则运动。 （2）正确 （3）错，因为胡椒粉颗粒的运动是水的对流造成的，不是布朗运动。且要用显微镜观察。 （4）正确 例4．小张在显微镜下观察水中悬浮的细微粉笔末的运动。他把小颗粒每隔一定时间的位置记录在坐标纸上（图），于是得出结论 ：固体小颗粒的无规则运动证明水分子的运动是无规则的。小李不同意小张的结论，他认为：“小颗粒沿着笔直的折线运动，说明水分子在短时间内的运动是规则的，否则小颗粒怎么会沿直线运动？”对此，说说你的看法。 教师：演示实验。 教师：温度升高后，同学们看到了什么现象？ 学生：温度升高，墨水扩散更明显。 教师：（板书） 3.热运动： (1)定义：把分子永不停息地做无规则运动叫热运动。 (2)特点：永不停息、无规则、温度越高，热运动越激烈。 (3)说明： ①布朗运动是热运动的宏观体现，热运动是布朗运动的微观本质。 ②布朗运动是热运动的间接反映，扩散现象是热运动的直接反映。 学生思考并回答问题。 新课讲授 三、分子间的作用力 教师：向A、B两个量筒中分别倒入50ml的水和酒精，然后再将A量筒中的水倒入B量筒中，观察混合后液体的体积。它说明了什么问题？播放视频。 学生：总体积变小。说明液体分子间存在着空隙。 教师：你能列举哪些分子间存在空隙的证据？ 学生：气体、液体、固体之间的扩散现象说明分子间有空隙。 例如压在一起的金块和铅块，各自的分子能扩散到对方内部，说明分子间有空隙。 学生：气体容易被压缩，说明气体分子间存在很大的空隙。 教师：分子间有空隙，为什么大量的分子还能聚在一起？ 学生：说明分子间存在相互作用的引力。 教师：固体、液体难以被压缩，你觉得这是为什么？ 学生：说明分子间存在相互作用的斥力。 教师：播放视频。 教师：（板书） 1、分子间有引力和斥力 2、分子间的作用力规律 （1）分子间引力和斥力同时存在，分子间引力和斥力都随着分子间距离的增大而减小，但变化快慢不同。如图所示 （2） 当r =r0 时，F引＝F斥，分子力F分＝0，处于平衡状态。 当r＞r0时，随r 的增加，F引、F斥都减小，F斥＜F引，分子力（表现为引力）先增大后减小。 当r＜r0时，随 r 的减小，F引、F斥都增大，F斥＞F引，分子力（表现为斥力）增大。当r＞10r0时，分子力等于0。 例5．请描述 ：当两个分子间距离由r0逐渐增大，直至远大于r0时，分子间的作用力表现为引力还是斥力？当两个分子间距离由r0逐渐减小，分子间的作用力表现为引力还是斥力？ 学生思考并回答问题。 新课讲授 四、分子动理论 教师：（板书） 1.基本内容： （1）物质是由大量分子组成的； （2）分子在做永不停息地无规则运动； （3）分子间存在着相互作用力。 2.分子动理论：以基本内容为出发点，把物质的热学性质和规律看作微观粒子热运动的宏观表现。这样建立的理论叫作分子动理论。 3.统计规律：这种由大量偶然事件的整体所表现出来的规律，叫做统计规律。 学生与教师共同归纳。 课 堂 练 习 1.关于构成物质的分子，下列说法正确的是(　　) A.一般物质分子直径的大小约为10-8 m B.密度大的物质，分子的质量一定大 C.质量相同的氢气和氧气，氧气含有的分子数多 D.标准状况下1 mol气体所含的分子数为6.02×1023个 答案　D 解析　一般物质分子直径数量级约为10-10 m，故A项错误；密度等于摩尔质量除以摩尔体积，同种物质的摩尔质量相同，如果状态不同，摩尔体积就不同，物质的密度就不同，但是分子质量是相同的，所以密度大的物质，分子质量不一定大，故B项错误；因为氢气相对分子质量小，所以质量相同的氢气和氧气，氢气含有的分子数更多，故C项错误；标准状况下1 mol气体所含的分子数为6.02×1023个，故D项正确。 2.仅利用下列某一组数据，可以计算出阿伏加德罗常数的是(　　) A.水的密度和水的摩尔质量 B.水分子的体积和水分子的质量 C.水的摩尔质量和水分子的体积 D.水的摩尔质量和水分子的质量 答案　D 解析　由NA==知(其中m0、V0是一个水分子的质量和体积)，D正确，A、B、C错误。 3.(多选)我国研制出了一种超轻气凝胶，它刷新了目前世界上最轻的固体材料的纪录，弹性和吸油能力令人惊喜，这种被称为“全碳气凝胶”的固态材料密度仅是空气密度的。设气凝胶的密度为ρ(单位为kg/m3)，摩尔质量为M(单位为kg/mol)，阿伏加德罗常数为NA，则下列说法正确的是(　　) A.a千克气凝胶所含的分子数N=NA B.气凝胶的摩尔体积Vmol= C.每个气凝胶分子的直径d= D.每个气凝胶分子的体积V0= 答案　ABD 解析　a千克气凝胶的摩尔数为n=，则a千克气凝胶所含有的分子数为N=nNA=NA，故A正确；气凝胶的摩尔体积为Vmol=，故B正确；1 mol气凝胶中包含NA个分子，故每个气凝胶分子的体积为V0=，故D正确；设每个气凝胶分子的直径为d，则有V0=πd3，联立可得d=，故C错误。 4.已知在标准状况下，1 mol氢气的体积为22.4 L，阿伏加德罗常数NA=6.02×1023 mol-1，氢气分子间距约为(　　) A.10-9 m B.10-10 m C.10-11 m D.10-8 m 答案　A 解析　在标准状况下，1 mol氢气的体积为22.4 L，则每个氢气分子占据的空间体积V0== m3≈3.72×10-26 m3。按立方体估算，则每个氢气分子占据空间体积的边长L== m≈3.3×10-9 m，故A正确。 课 堂 小 结 板 书 设 计 第1节 分子动理论的基本内容 一、物体是由大量分子组成的 1.物体是由大量分子组成的。 2.阿伏加德罗常数：NA＝6.02×1023mol－1。 3.两种分子模型 (1)球体模型：分子直径d＝＝(V0为分子体积)。 (2)立方体模型：气体分子间的平均距离d＝＝(V0为每个气体分子所占据空间的体积)。 二、分子热运动 1.扩散现象：不同种物质能够彼此进入对方的现象。 2.布朗运动：悬浮在液体(或气体)中固体微粒的无规则运动。 3.热运动：分子永不停息的无规则运动。 三、分子间的作用力 1.分子间有空隙 2.分子间的作用力 四、分子动理论 1.分子动理论的定义 2.分子动理论的基本内容 物体是由大量分子组成的，分子在做永不停息的无规则运动，分子之间存在着相互作用力。 作业 布置 1.完成教材课后作业：“练习与应用”。 2.配套分层作业。 教学反思 小结过程以思维发展方式进行提问，鼓励学生对本主题的内容进行总结。测评题目也可选择教材配套练习与应用进行，教师仍需对相应题目中涉及的核心素养及其水平进行分析，以保证测评的有效性。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $