第二节 分子的运动 分子间的相互作用（教学设计）物理沪科版选择性必修第三册

第二节 分子的运动 分子间的相互作用（教学设计） 年级 高二年级 学科 物理 教师 课题 第二节 分子的运动 分子间的相互作用 教学 目标 物理观念 1. 理解扩散现象与布朗运动的本质，知道分子在永不停息地做无规则热运动，明确温度是分子热运动剧烈程度的宏观标志。 2. 掌握分子间存在空隙，同时存在引力和斥力，能结合分子间距解释分子力的宏观表现。 3. 构建完整的分子动理论基本观念，建立微观世界与宏观热现象的联系。 科学思维 1. 能通过扩散、布朗运动等宏观现象，推理分析分子的无规则运动，培养从宏观到微观的推理能力。 2. 理解分子间引力、斥力随距离的变化规律，能运用受力分析与合力判断解释生活中的分子力现象。 科学探究 1. 能观察红墨水扩散、铅块粘合等实验现象，描述实验特征并分析成因。 2. 经历 “现象观察 — 提出问题 — 分析推理 — 得出结论” 的探究过程，提升实验观察与逻辑探究能力。 科学态度 与责任 1. 感受微观世界的客观性，体会实验在物理研究中的重要作用，培养实事求是的科学态度。 2. 能用分子动理论解释生活中的热现象，感受物理知识与生活的紧密联系，激发微观世界探究热情。 教学重难点 教学重点： 1. 扩散现象、布朗运动的实质及分子热运动的特点。 2. 分子间引力与斥力的存在、变化规律及分子力的宏观表现。 3. 分子动理论的基本观点。 教学难点： 1. 布朗运动的成因辨析，理解其间接反映液体分子无规则运动。 2. 分子间引力、斥力随距离的变化关系，以及分子力合力的判断。 3. 从微观角度解释宏观热现象与分子力现象。 教学过程 教师活动 学生活动 教学引入 【情境导入】 1.生活现象提问 · 路过面包店时，为什么能闻到面包的香味？ · 两个表面平整、干净的铅块压紧后，为什么能 “粘” 在一起，甚至吊起砝码？ 3. 设疑激趣 这些日常现象无法用宏观力学直接解释，其奥秘藏在微观世界中。要揭开谜底，我们需要探究分子的运动规律与分子间的相互作用，引出本节课课题 —— 分子的运动 分子间的相互作用。 新课讲授 一、分子的运动 —— 扩散现象 1. 实验展示：红墨水在清水中的扩散实验，观察红墨水逐渐布满整杯水的过程。 2. 定义：不同物质相互接触时，彼此进入对方的现象叫做扩散。 3. 宏观实例：闻到香味、气体混合、固体扩散等。 4. 微观解释：扩散现象由分子的无规则运动产生，同时说明分子间有空隙。 5. 影响因素：温度越高，扩散越快，证明分子热运动越剧烈。 1.观察实验：观察红墨水在清水中的扩散过程，记录现象。 2.归纳总结：说出扩散现象的定义、宏观表现与微观解释。 3.思考讨论：温度对扩散快慢的影响，得出温度越高分子运动越剧烈的结论。 新课讲授 二、分子的运动 —— 布朗运动 1. 实验观察：通过显微镜观察悬浮在液体中的微小颗粒，记录其运动轨迹。 2. 现象描述：悬浮颗粒的运动轨迹杂乱无章、永不停息，温度越高运动越剧烈。 3. 主体辨析：做布朗运动的是悬浮微粒，不是液体分子本身。 4. 成因分析：悬浮颗粒受到周围液体分子无规则、不平衡的撞击，颗粒越小，撞击不平衡性越明显，运动越剧烈。 5. 本质意义：布朗运动间接反映了液体内部分子的无规则热运动。 新课讲授 三、分子的热运动 1. 核心结论：扩散现象和布朗运动共同证明，分子在永不停息地做无规则运动。 2. 热运动定义：分子的无规则运动与温度相关，温度越高运动越剧烈，这种运动叫做热运动。 3. 温度的意义：温度是分子热运动剧烈程度的宏观标志。 新课讲授 四、分子间的相互作用 —— 分子间有空隙 1.实验探究：水与酒精混合后总体积减小；气体容易被压缩；固体也能发生扩散。 2.结论：气体、液体、固体的分子间都存在空隙。 新课讲授 五、分子间的相互作用 —— 引力与斥力 1. 引力现象：铅块压紧后粘合、玻璃板离开水面时测力计示数变大，证明分子间存在引力。 2. 斥力现象：固体很难被压缩，证明分子间存在斥力。 3. 作用规律 · 引力和斥力同时存在，都随分子间距增大而减小。 · 斥力变化比引力更快，分子力是引力与斥力的合力。 4.分子力与距离的关系 · r=r0​（r0​≈10−10 m）：引力 = 斥力，分子力为 0（平衡位置）。 · r<r0​：斥力 > 引力，分子力表现为斥力。 · r>r0​：引力 > 斥力，分子力表现为引力。 · r>10−9 m：分子力极其微弱，可忽略。 5.记忆口诀：小斥大引，平衡为零，远距无视。 新课讲授 六、分子动理论基本观点 1.物体是由大量分子组成的，分子间存在空隙。 2.分子在永不停息地做无规则热运动，温度越高运动越剧烈。 3.分子之间同时存在引力和斥力，二者随距离变化且斥力变化更快。 1.观察记录：通过显微镜观察悬浮颗粒的运动轨迹，描述运动特点。 2.辨析讨论： · 布朗运动的主体是悬浮颗粒还是水分子？ · 布朗运动产生的根本原因是什么？ 3.总结提炼：归纳布朗运动的成因与本质意义，理解其间接反映分子无规则运动。 1.实验探究：参与水与酒精混合实验，观察体积变化，得出分子间有空隙的结论。 2. 现象分析： · 分析铅块粘合、玻璃板拉水面等现象，认识分子引力。 · 分析固体难压缩现象，认识分子斥力。 3.规律梳理：根据分子间距 r 与 r₀的关系，判断分子力表现形式。  1.归纳整合：结合前面所学，总结分子动理论三条基本观点。 2.交流分享：用分子动理论解释生活中的相关热现象与力学现象。 课 堂 练 习 课 堂 练 习 课 堂 练 习 一、单项选择题（1-10 题） 1. 关于扩散现象，下列说法正确的是（） A. 扩散现象只能发生在气体之间 B. 扩散现象说明分子间存在引力 C. 温度越高，扩散越快 D. 扩散现象是由外界振动引起的 答案：C 详细解析：扩散现象可以在气体、液体、固体之间发生，A 错误；扩散现象说明分子在做无规则运动且分子间有空隙，B 错误；温度越高，分子热运动越剧烈，扩散速度越快，C 正确；扩散现象是分子本身无规则运动导致，与外界振动无关，D 错误。 2. 布朗运动直接观察到的是（） A. 液体分子的运动 B. 固体分子的运动 C. 悬浮微粒的无规则运动 D. 分子间的相互作用力 答案：C 详细解析：布朗运动是在显微镜下观察到的悬浮固体小颗粒的无规则运动，不是分子的运动，它间接反映了液体分子的无规则运动。 3. 分子的热运动是指（） A. 分子的机械运动 B. 温度越高越剧烈的无规则运动 C. 有固定轨迹的运动 D. 物体整体的运动 答案：B 详细解析：分子热运动是分子永不停息的无规则运动，其剧烈程度与温度有关，温度越高，分子热运动越剧烈。 4. 水和酒精混合后总体积减小，主要说明（） A. 分子间有引力 B. 分子间有斥力 C. 分子间有空隙 D. 分子在不停地运动 答案：C 详细解析：水和酒精混合后，分子会进入彼此之间的空隙中，导致总体积减小，直接证明分子间存在空隙。 5. 两个纯净铅块压紧后能 “粘” 在一起，是因为（） A. 大气压力 B. 分子间引力 C. 分子间斥力 D. 磁铁吸引 答案：B 详细解析：将纯净铅块压紧后，分子间距离减小，进入分子引力的作用范围，分子间的引力使铅块结合在一起。 6. 固体很难被压缩，是因为压缩时分子间（） A. 引力增大 B. 斥力增大 C. 引力消失 D. 斥力消失 答案：B 详细解析：固体分子间距离接近平衡距离 r₀，压缩时分子间距小于 r₀，分子间斥力急剧增大，阻碍固体被进一步压缩。 7. 分子间的引力和斥力随距离变化的规律是（） A. 距离增大，引力增大，斥力减小 B. 距离增大，引力减小，斥力增大 C. 距离增大，引力和斥力都减小，斥力变化更快 D. 距离增大，引力和斥力都增大，引力变化更快 答案：C 详细解析：分子间的引力和斥力都会随分子间距离的增大而减小，且斥力减小的速率比引力更快。 8. 当分子间距离 r=r₀（r₀≈10⁻¹⁰m）时，分子力表现为（） A. 引力 B. 斥力 C. 零 D. 先引力后斥力 答案：C 详细解析：r₀是分子间的平衡距离，此时分子间的引力和斥力大小相等、方向相反，分子力的合力为零。 9. 下列现象能说明分子间存在斥力的是（） A. 气体容易被压缩 B. 固体很难被压缩 C. 红墨水在水中扩散 D. 闻到花香 答案：B 详细解析：固体很难被压缩，是因为分子间斥力起主导作用；A 说明气体分子间空隙大；C、D 说明分子在做无规则运动。 10. 关于分子动理论，下列说法错误的是（） A. 物体由大量分子组成 B. 分子永不停息做无规则运动 C. 分子间只存在引力 D. 分子间同时存在引力和斥力 答案：C 详细解析：分子动理论指出分子间同时存在引力和斥力，实际表现的分子力是二者的合力，并非只存在引力。 二、多项选择题（11-15 题） 11. 下列现象属于扩散现象的有（） A. 喷香水后满室飘香 B. 扫地时灰尘飞舞 C. 墨水滴入水中散开 D. 铅块与金块长期接触互相渗透 答案：ACD 详细解析：扩散现象是分子无规则运动产生的现象。灰尘飞舞是宏观固体颗粒的机械运动，不属于扩散；A、C、D 均为分子无规则运动导致的扩散现象。 12. 关于布朗运动，下列说法正确的有（） A. 颗粒越小，布朗运动越明显 B. 温度越高，布朗运动越剧烈 C. 布朗运动是液体分子的运动 D. 布朗运动间接反映分子无规则运动 答案：ABD 详细解析：布朗运动是悬浮微粒的运动，不是液体分子的运动，C 错误；颗粒越小、温度越高，液体分子对微粒的撞击越不平衡，布朗运动越剧烈，它间接反映了分子的无规则运动。 13. 分子间作用力的特点有（） A. 引力和斥力同时存在 B. 距离很小表现为斥力 C. 距离较大表现为引力 D. 距离很大时作用力可忽略 答案：ABCD 详细解析：分子间引力与斥力始终同时存在；r<r₀时表现为斥力，r>r₀时表现为引力；当分子间距大于 10⁻⁹m 时，作用力可忽略不计。 14. 下列现象与分子热运动有关的是（） A. 春天花香四溢 B. 夏天雨后彩虹 C. 秋天丹桂飘香 D. 冬天雪片飘落 答案：AC 详细解析：花香四溢、丹桂飘香是扩散现象，由分子热运动导致；雨后彩虹是光的折射现象，雪片飘落是宏观机械运动，均与分子热运动无关。 15. 当分子间距离从 r₀逐渐减小时，下列说法正确的有（） A. 引力增大 B. 斥力增大 C. 斥力比引力增大快 D. 分子力表现为引力 答案：ABC 详细解析：分子间距小于 r₀时，引力和斥力都增大，且斥力增大的速度更快，分子力最终表现为斥力，D 错误。 三、填空题（16-18 题） 16. 扩散现象和布朗运动共同说明：分子在永不停息地做________运动。 答案：无规则 17. 分子间同时存在________力和________力，实际表现的分子力是二者的合力。 答案：引；斥 18. 温度越高，分子的热运动越________，温度是分子热运动剧烈程度的________。 答案：剧烈；宏观标志 四、简答题（19-20 题） 19. 为什么气体容易被压缩，而固体、液体很难被压缩？ 答案：气体分子间距离很大，分子间空隙大，分子作用力十分微弱，因此容易被压缩；固体和液体分子间距离较小，接近平衡距离 r₀，压缩时分子间距小于 r₀，分子间斥力会急剧增大，强烈抵抗压缩，所以很难被压缩。 详细解析：①气体分子间距远大于 r₀，分子间空隙大，分子间作用力可忽略，压缩时阻力极小；②固体、液体分子间距接近 r₀，压缩时分子间距变小，斥力快速增大，产生很强的抵抗作用。 20. 简述布朗运动的产生原因。 答案：悬浮在液体或气体中的微小颗粒，会受到周围液体或气体分子的无规则撞击，由于颗粒体积很小，各方向受到的撞击力不平衡，颗粒就会做无规则运动，这就是布朗运动。温度越高，分子运动越剧烈，撞击不平衡性越明显，布朗运动越剧烈。 详细解析：①布朗运动的观测对象是悬浮微粒，不是分子；②液体 / 气体分子永不停息做无规则运动，持续撞击悬浮颗粒；③小颗粒受力不平衡，从而做无规则运动；④温度影响分子运动剧烈程度，进而影响布朗运动的剧烈程度。 板 书 设 计 一、分子的运动 1. 扩散现象 · 定义：不同物质相互接触时彼此进入对方的现象 · 说明：分子在做无规则运动；分子间有空隙 · 影响因素：温度越高，扩散越快 2. 布朗运动 · 观察对象：悬浮在液体（气体）中的微小颗粒 · 特点：永不停息、无规则、温度越高越剧烈 · 成因：液体分子无规则撞击，受力不平衡 · 意义：间接反映液体内部分子的无规则热运动 3. 热运动 · 分子永不停息的无规则运动 · 温度越高，运动越剧烈 · 温度是分子热运动剧烈程度的宏观标志 二、分子间的相互作用 1. 分子间存在空隙（气、液、固都有） · 水与酒精混合体积减小 · 气体易被压缩 · 固体可发生扩散 2. 分子间同时存在引力和斥力 · 引力：铅块粘合、玻璃板离开水面拉力变大 · 斥力：固体、液体很难被压缩 3. 分子力与距离的关系 · r = r₀（≈10⁻¹⁰ m）：引力 = 斥力，分子力为 0 · r ＜ r₀：斥力 ＞ 引力，表现为斥力 · r ＞ r₀：引力 ＞ 斥力，表现为引力 · r ≫ r₀：分子力可忽略 4. 变化规律 · 引力、斥力都随距离增大而减小 · 斥力变化比引力更快 · 分子力是引力与斥力的合力 三、分子动理论基本观点 1. 物体由大量分子组成 2. 分子永不停息地做无规则热运动 3. 分子间同时存在引力和斥力 课 堂 小 结 1. 扩散与布朗运动证明分子永不停息做无规则热运动，温度越高运动越剧烈。 2. 分子间有空隙，同时存在引力和斥力，分子力表现由间距决定。 3. 掌握分子动理论三大基本观点，能解释常见微观相关现象。 作 业 布 置 1. 完成教材课后 “练习与应用” 习题。 2. 列举 3 个生活中扩散现象和分子引力 / 斥力的实例，并用分子动理论解释。 教 学 反 思 本节课以生活现象为切入点，通过实验观察与推理分析，将抽象的分子运动与分子力具象化，学生对扩散、布朗运动及分子力的基本规律掌握较好。 不足：部分学生对布朗运动的实质、分子间引力斥力的变化关系理解仍模糊，数据与图像结合分析能力较弱。后续教学需强化对比辨析，增加实例分析与课堂练习，突破难点。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $