1.4分子间的相互作用力 教学设计-2026-2027学年高二下学期物理教科版选择性必修第三册

该高中物理教学设计聚焦分子间同时存在引力与斥力及随间距变化的规律，通过压紧铅块悬挂重物、玻璃板拉离水面实验导入，承接分子热运动知识，为内能学习搭建微观认知支架。 特色在于实验图解直观呈现分子引力证据，示意图与图像分层解析分子力规律，结合小组辨析纠正认知误区，培养科学思维与科学探究能力。助力学生建立微观模型，提升图像分析能力，为教师提供清晰教学流程与认知难点突破方案。

教学设计 课程名称 分子间的相互作用力 选用教材 高中物理教科版选修三 教学章节 第一章第四节 授课对象 高二学生 授课类型 新授课 授课学时 1课时（45分钟） 一、教学内容分析 本节课是分子动理论最后一节核心内容，承接分子永不停息热运动，完整建立分子间同时存在引力与斥力的核心观点。内容分为三大板块：宏观演示实验、分子力与间距的定性、定量规律、不同物态分子间距与作用力特点。第一板块借助压紧铅块悬挂重物、玻璃板拉离水面两组实验，直观证明分子间存在引力；第二板块通过分子间距受力示意图、分子力变化曲线图像，分层讲解平衡间距，区分间距小于、等于、大于平衡距离时分子力表现为斥力、零、引力，梳理引力、斥力同步存在、同步变化的定量规律；第三板块结合固、液、气体分子平均间距，解释固体难以拉伸压缩、液体具有流动性、气体分子作用力可忽略的宏观特性，末尾简单引入分子势能、内能概念，搭建分子动理论完整知识闭环，为内能、热力学规律学习铺垫基础。 二、学情分析 1. 知识基础 学生已经掌握物体由大量分子组成、分子永不停息做无规则热运动的基础结论，具备宏观弹力、拉力、重力基础力学认知；能观察铅块粘连、玻璃板沾水难拉起等宏观现象，但无法从微观分子层面解释现象成因；不清楚分子引力、斥力会同时存在，极易认为分子只存在单一引力或者斥力；不理解平衡间距的物理意义，无法结合分子间距解释固液气宏观形态差异。 2. 能力基础 学生具备基础实验现象观察能力，但由宏观力学实验逆向推导微观分子相互作用的证据推理能力薄弱；解读分子力距离变化图像、分段归纳受力规律的图像分析能力不足；自主利用分子间距、分子力规律解释固体、液体、气体宏观物理性质的类比归纳能力偏弱。 3. 思维基础 学生存在多处顽固认知误区：铅块粘连是大气压强造成；分子间只存在引力，不存在斥力；拉伸物体时才有引力，挤压物体时才有斥力；分子距离越大，引力、斥力都会持续增大；气体分子之间不存在任何相互作用力。 三、教学目标 1. 物理观念 建立完整分子力微观观念：分子之间同时存在相互吸引的引力、相互排斥的斥力，引力与斥力会随分子间距同步增大、同步减小；存在固定平衡间距，间距等于平衡距离时引力斥力抵消，分子合力为零；间距小于平衡距离斥力占主导，间距大于平衡距离引力占主导，间距远大于平衡距离时分子作用力微弱可忽略；固体、液体分子间距接近平衡距离，因此具备固定体积、难以压缩拉伸，气体分子间距极大，分子间作用力通常忽略不计。 2. 科学思维 依托压紧铅块、玻璃板吸水实验实物图建立宏观实验推导微观分子引力的证据推理思维；借助分子间距受力示意图建立分区间定性分析分子力的建模思维；利用分子力距离变化曲线图像建立分段定量读取物理规律的图像解析思维；结合固液气物质形态，形成微观分子作用解释宏观物质特性的类比演绎思维，四层思维同步开展训练。 3. 科学探究 观察压紧铅块、玻璃板沾水两组演示实验图像，描述实验现象，推理分子间存在引力；看懂分子间距受力示意图，区分三种间距下分子引力、斥力合力效果；读懂分子力随距离变化图像，分段归纳引力、斥力、合力变化完整规律；完整经历 “宏观实验证明分子引力→示意图定性分区间分析分子力→图像定量梳理变化规律→解释固液气宏观特性” 标准化探究流程。 4. 科学态度与责任 压紧铅块、玻璃板吸水两组简易演示实验，以直观力学现象证实肉眼不可见的分子相互作用，体现物理依托宏观实验挖掘微观本质的求真特质；分子力图像精准定量描述微观相互作用，展现物理定量、严谨的学科特点；分子间作用力是固体材料、流体力学、热工产业的底层微观原理，支撑新材料研发、制冷工业发展，让学生体会微观物理知识的产业应用价值。 四、教学重难点 重点 核心观点：分子间同时存在引力与斥力；平衡间距下分子合力为零 分子间距变化时引力、斥力、合力的完整变化规律；宏观实验证明分子引力 难点 理解引力、斥力始终同步存在、同步增减，不会单独消失 解读分子力距离变化图像，区分引力、斥力、合力三条变化趋势 五、教学方法 实验图解导入法：压紧铅块、玻璃板吸水实物图展示，直观呈现分子引力宏观证据； 示意图分层讲解法：分子间距受力示意图，分三种间距定性拆解引力斥力合力效果； 图像分段解析法：分子力随距离变化曲线，分段梳理引力、斥力、合力变化规律； 小组辨析讨论法：围绕分子力相关认知误区开展思辨，纠正单一引力 / 斥力错误观点； 类比演绎教学法：结合分子间距规律，解释固体、液体、气体宏观力学特性。 六、教学资源 教科版高中物理选择性必修第三册课本；压紧铅块实验、分子间距受力示意图、分子力距离变化图像、玻璃板吸水实验四张教材配图；铅块粘连、玻璃板拉离水面课堂演示实验器材；分子力动态变化动画、固液气分子间距对比科普素材。 七、教学设计 教学环节 教师活动 学生活动 环节一 宏观演示实验导入，抛出分子相互作用疑问（5 分钟） · 展示压紧铅块实验实物图 · 完整描述实验操作：两块表面平整洁净的铅块压紧贴合，下方悬挂 2 千克重物，铅块不会分离。顺势抛出思辨问题：铅块之间没有胶水粘接，是什么力拉住重物，大气压强是否能造成该现象？ · 再补充生活化拓展提问：洁净玻璃板浸入水中向上提拉，会感受到明显向下拉力，拉力大于玻璃板自身重力，该现象又是什么微观原因造成？ · 组织学生两分钟同桌自由交流，教师巡回倾听学生猜想，收集学生普遍误区，多数学生会将铅块粘连归为大气压作用。 · 梳理学生猜想漏洞：铅块上下两侧都接触空气，大气压力上下抵消，无法提供向下的拉力；玻璃板上方同样存在大气，拉力来源不是大气压，而是分子之间的吸引力，本节课完整学习分子间引力与斥力规律。 · 过渡铺垫：我们先通过两组宏观实验完整证明分子间存在引力，再结合示意图、图像定量分析引力、斥力随分子间距的变化。 · 认真观看压紧铅块实物图，观察铅块贴合后悬挂重物不脱落的完整实验现象，独立思考拉力的来源。 · 和身旁同桌相互交流铅块、玻璃板两个力学现象的成因猜想，完整说出自己猜想对应的理由。 · 记录交流过程中出现的矛盾观点，标记大气压猜想存在的漏洞，带着疑问进入分子力学习环节。 · 跟随教师梳理猜想误区，初步意识到分子之间存在一种肉眼不可见的吸引力。 · 明确本节课探究目标：搞清楚分子之间引力、斥力的变化规律，解释各类宏观粘连、拉伸现象。 环节二 两组实验完整分析，证实分子间存在引力（10 分钟） · 再次细致讲解压紧铅块实验：铅块压紧后接触面大量分子距离缩小到平衡间距附近，分子引力大量叠加，整体拉力足以托起重物；大气压强对铅块上下表面作用力相互抵消，排除大气压干扰。随后展示玻璃板吸水实验图 · 讲解玻璃板与水面接触处水分子、玻璃分子间距极小，分子引力向下拉扯玻璃板，提拉时需要额外克服分子引力。 · 抛出同桌交流任务两分钟，设置思辨问题：如果铅块表面凹凸不平、带有灰尘，压紧后还能不能悬挂重物，为什么，教师巡回倾听各组发言，梳理学生理解难点。 · 出示全班辨析思考题，题目内容为：压紧铅块不掉落依靠大气压力、分子之间只存在引力不存在斥力，判断两句话对错，随机点名学生作答并完整说明判断依据。 · 过渡铺垫：两组实验仅证明分子间存在引力，实际上分子之间同时存在斥力，分子间距不同，引力、斥力强弱会发生变化，下一张分子间距受力示意图分三种情况定性分析分子合力效果。 · 观看压紧铅块、玻璃板吸水两张实验图，完整记录两组实验能够证明分子间存在引力的两条论据，排除大气压干扰因素。 · 完整抄写实验结论：分子之间存在相互吸引的引力，分子间距足够小时引力才能明显体现。 · 和身旁同桌相互交流铅块表面洁净程度的思辨问题，分工说出灰尘、凹凸会增大分子间距，分子引力大幅减弱，无法悬挂重物。 · 独立完成辨析判断题，完整书写两句错误表述对应的纠正内容，规避 “只有引力、大气压提供拉力” 两类基础认知误区。 · 建立宏观力学现象对应微观分子引力的证据链条，初步知晓分子间距是影响分子作用力的关键条件。 环节三 示意图、图像分层拆解分子引力斥力变化规律（18 分钟） 展示分子间作用力与距离关系示意图 分三种间距逐一讲解：第一种，分子间距等于平衡距离，引力、斥力大小相等、方向相反，分子合力为零；第二种，分子间距小于平衡距离，斥力增长幅度大于引力，合力整体表现为斥力；第三种，分子间距大于平衡距离，引力衰减慢于斥力，合力整体表现为引力。重点强调：无论间距多大，引力、斥力始终同时存在，只是强弱不同。 展示分子间作用力跟距离的关系图像 分段解析曲线：平衡位置合力为零；间距小于平衡距离，斥力曲线陡增，斥力主导；间距大于平衡距离，先出现引力峰值，随后引力缓慢衰减；间距达到十倍平衡距离左右，引力、斥力都微弱到可以忽略。同步对应解释宏观特性：固体分子间距接近平衡距离，挤压斥力明显、拉伸引力明显，难压缩难拉伸；气体分子间距远超十倍平衡距离，分子作用力基本忽略。 布置四人小组简短讨论任务三分钟，给出讨论主题：拉伸固体、压缩固体时分子合力分别表现为什么力，引力和斥力是否会消失，小组梳理两条及以上论据，安排小组代表准备发言。 汇总各小组代表发言内容，统一梳理完整规律：拉伸固体分子间距大于平衡距离，合力为引力；压缩固体分子间距小于平衡距离，合力为斥力；拉伸、压缩过程引力、斥力始终同步存在，只是强弱变化。 抛出同桌交流任务两分钟，设置思辨问题：为什么气体容易被压缩，而固体很难压缩，请结合分子间距与分子力规律说明。 出示四道分层辨析判断题，题目依次为：分子拉伸时才有引力、挤压时才有斥力；分子距离越大引力斥力同步变大；气体分子之间无相互作用力；平衡位置分子不存在引力斥力，组织全班集体举手判断对错，逐题结合示意图、图像知识点纠正误区。 过渡铺垫：我们结合实验、示意图、图像完整掌握分子间引力斥力变化规律，接下来整合全课内容完成习题巩固与课堂总结。 认真观看分子间距受力示意图，区分三种间距下引力、斥力、合力的受力方向，完整记录平衡距离的受力特点。 仔细研读分子力距离变化图像，分段抄写斥力、引力、合力的完整变化趋势，记住十倍平衡距离作用力可忽略的临界条件。 四人小组围绕拉伸、压缩固体的分子力思辨问题充分交流，分工梳理引力斥力同步存在的论据，小组代表举手完整分享小组整理的结论。 和身旁同桌相互交流气体易压缩的思辨问题，分工说出气体分子间距极大，分子间引力斥力都微弱，几乎无阻碍作用。 集体举手判断四道分层辨析题对错，针对每一道错题结合两张分子力图解完整书写纠正依据，规避四类顽固认知误区。 完整建立分区间、定量描述分子引力斥力变化的微观模型，能够利用分子间距规律解释固液气宏观力学差异。 环节四 习题巩固 + 课堂整体总结（9 分钟） 出示四道分层课堂思考题，题目完整内容如下： ① 压紧铅块悬挂重物、玻璃板提拉有拉力，两组实验共同证明分子间存在什么作用，为什么大气压不是拉力来源； ② 分子间距等于、小于、大于平衡距离时，分子合力分别表现为什么效果，引力和斥力是否会单独消失； ③ 结合分子力变化图像说明，为什么固体难以压缩、气体极易压缩； ④ 分子间距增大到十倍平衡距离左右，分子作用力为什么可以忽略不计。 带领学生复盘本节课四张配图对应的核心内容：压紧铅块、玻璃板吸水实验图证实分子引力；分子间距受力示意图分三种情况定性分析合力；分子力距离变化图像定量梳理引力斥力完整变化趋势，串联实验证据、定性示意图、定量图像三层探究逻辑。 集中梳理本节课四类典型认知误区，在黑板逐条书写标注：拉力来自大气压、分子只存在单一引力或斥力、分子间距越大作用力越大、气体无分子相互作用，带领学生逐条回顾对应纠正知识点。 布置分层课后作业：基础作业完整抄写分子力核心规律、平衡距离三种受力情况；提升作业独立完成四道课堂分层思考题，完整书写答题内容；拓展作业从分子间距、分子力角度，解释液体具有流动性、有固定体积的微观原因。 · 独立动笔完成四道分层课堂思考题，每一道题目都完整书写对应的分析、简答依据，完成后自行对照课堂图解笔记梳理错题，标记自己理解模糊的图像分段、受力区间知识点。 · 跟随教师复盘本节课实验探究、示意图定性、图像定量完整探究主线，理清四张配图对应的三大知识板块逻辑关联。 · 在课本对应页面记录四类典型认知误区，标注对应的纠正知识点，方便课后复习规避错误理解。 · 完整记录三层课后作业，区分概念识记、简答分析、物质特性解释三类任务，明确每一层作业完成要求。 环节五 课堂收尾 · 回扣开篇压紧铅块实物图进行收尾总结：本节课我们通过铅块粘连、玻璃板提拉两组宏观实验证明分子间存在引力，借助分子受力示意图、分子力变化图像完整梳理分子引力、斥力同步存在、随间距同步变化的定量规律，利用分子间距差异解释固体、气体宏观力学特性，分子动理论四大基础观点至此全部学习完毕，下一节课我们将基于分子热运动、分子力引入分子势能与内能概念。 · 完整回顾本节课全部核心内容：两组证明分子引力的演示实验、平衡距离三种分子受力状态、分子力随间距变化完整规律、固液气宏观特性微观解释，清晰记住四张配图对应的完整探究主线，为内能知识点学习做好铺垫。 八、板书设计 九、课程思政 本节课依托压紧铅块实物图、分子间距受力示意图、分子力变化图像、玻璃板吸水实验图四组教材素材，沿着宏观演示实验、定性示意图分析、定量图像解析、宏观物质特性解释的完整脉络落实多维育人目标。第一，两块简单铅块、玻璃板与清水即可通过直观力学现象证实微观分子引力，无需高端精密仪器，体现物理善于利用简易实验挖掘微观世界真相、以宏观现象佐证微观规律的求真科学精神；第二，分子间引力与斥力同步共存、分区间表现不同合力效果，定量图像精准刻画微观相互作用变化，展现物理严谨定量、逻辑严密的学科特质，培养学生细致读图、分段分析、严谨推导的理科素养；第三，人类掌握分子间作用力规律后，支撑高强度合金、密封材料、流体化工等新材料与工业技术研发，让学生体会基础微观物理是高端制造产业的底层支撑，树立学好物理助力国家材料工业自主创新的理想；第四，从肉眼可见的铅块悬挂重物，到示意图微观分子受力，再到定量变化曲线，由浅入深、由宏观到微观层层递进，培养学生由表及里、透过宏观现象挖掘微观本质的科学思维；第五，完整学完分子动理论全部基础观点，为后续内能、热力学能量转化学习搭建完整微观认知框架，让学生建立热学知识体系整体观念。 十、教学反思和修改 1. 教学反思 本节课四张配图直观易懂，小组分子力辨析讨论课堂参与度较高，但学生存在四类顽固认知误区，知识理解存在明显薄弱点：第一，多数学生依旧将铅块、玻璃板实验拉力归为大气压强作用，无法分清大气压力上下抵消的受力特点；第二，普遍认为分子拉伸只有引力、挤压只有斥力，不理解引力斥力永远同步存在；第三，解读分子力变化图像时，误认为分子间距越大引力、斥力同步变大，分不清引力、斥力衰减速度差异；第四，主观认为气体内部分子完全不存在相互作用力，忽略 “间距极大作用力微弱可忽略” 的严谨表述；同时部分学生自主分段读取分子力图像、区分三种间距受力效果的图像解析能力偏弱，难以结合图像完整解释固体、气体宏观差异。 2. 修改措施 第一，课前印发预习填空单，标注四大核心易错点：实验拉力与大气压无关、引力斥力同步存在、间距增大引力斥力均减小、气体分子作用力微弱可忽略； 第二，课堂增加四轮抢答互动练习：实验拉力成因、分子引力斥力共存规律、分子力图像分段解读、气体分子作用特点，快速纠正基础认知误区； 第三，延长四人小组分子力图像讨论时长，帮扶图像解析薄弱学生，分区间整理平衡距离、斥力区间、引力区间受力对照表； 第四，课后配套分层作业，基础层抄写分子力核心规律、三种间距受力效果；提升题完整完成四道分层课堂思考题；拓展作业从分子力角度解释液体宏观特性； 第五，下节课课前两分钟快速复盘分子间引力斥力完整变化规律，衔接分子势能、内能新课教学。 学科网（北京）股份有限公司 $