13.2 分子动理论的初步知识 教学设计 2026-2027学年人教版九年级全一册物理

该初中物理教学设计聚焦分子动理论初步知识，从宏观热传递现象切入，引导学生建立“宏观现象→微观解释”思维框架，通过物质构成、扩散实验等环节逐步建构分子动理论体系。 以气体、液体、固体扩散实验形成完整证据链，结合弹簧类比模型突破分子间作用力理解难点，三态微观模型逻辑链训练科学推理能力，开放题联系生活体现科学态度，助力学生建立微观宏观联系，为教师提供清晰教学流程与易错点解析。

13.2 分子动理论的初步知识 人教版 九年级物理全一册 第十三章 内能 课题 课型 课时 教材版本 13.2 分子动理论的初步知识 新授课 1课时（45分钟） 人教版 九年级全一册 教学方法 实验演示法、讨论法、类比法、讲授法 教学用具 二氧化氮气体扩散实验装置（或视频）、硫酸铜溶液、烧杯、PPT课件 教材分析：本节是第十三章内能的第二节，核心内容是分子动理论的初步知识。内容从物质的结构（分子、原子）出发，通过气体、液体、固体三个层次的扩散实验证明"一切物质的分子都在不停地做无规则运动"，再通过温度对扩散影响的对比实验引出分子热运动的概念，最后通过分子间间隙和分子间作用力完成分子动理论的初步建构。三态微观模型是对分子动理论的综合应用。本节有4道练习题（含1道开放题）。 学情分析：学生在日常生活中已接触过扩散现象（如闻到花香、糖溶入水变甜等），但尚未从物理角度用"分子的无规则运动"来统一解释这些现象。分子间引力和斥力的同时存在是学生理解的难点——他们容易产生"有引力就没有斥力"的片面认识，弹簧类比模型是帮助消解这个误区的关键工具。三态微观特性的对比表需要引导学生建立"间距→作用力→运动→宏观特性"的逻辑链，训练微观与宏观的转换能力。 本节概要：情境导入→物质的结构（分子大小）→宏观推断微观→气体扩散（NO₂实验）→液体扩散（CuSO₄实验）→固体扩散（铅/金实验）→扩散小结→温度对扩散的影响（墨水实验）→分子间间隙（酒精与水混合）→分子间作用力（引力与斥力同时存在）→弹簧类比模型→物质三态微观模型→课堂小结→4道练习。 核心素养目标 物理观念 知道物质由分子、原子构成；了解扩散现象和分子热运动；知道分子间存在引力和斥力。 科学思维 通过三个层次扩散实验证据链，体会"由宏观现象推断微观本质"的研究方法。学会用弹簧类比模型理解分子间作用力随距离变化的关系。 科学态度与责任 能用分子动理论解释生活中的扩散、混合体积减小等现象，感受物理知识对认识世界的作用。 教学重难点 教学重点：①扩散现象及其说明的问题；②分子热运动与温度的关系；③分子间引力和斥力同时存在。 教学难点：①用分子动理论解释宏观现象（扩散、混合体积减小、物态特征）；②分子间引力和斥力同时存在且随距离变化的定性理解。 教学过程 环节一：情境导入（3分钟） 【教师活动】开门见山：前面我们学习了热传递和热量计算，知道了宏观世界中热量的转移规律。但你想过没有——为什么热量会从高温物体传向低温物体？为什么扩散现象无处不在？这些都指向同一个根本问题：物质的微观结构是什么样的？今天我们来学习分子动理论的初步知识，从微观角度重新认识我们熟悉的世界。 【学生活动】思考教师提出的问题，从宏观热学过渡到微观物质结构的思维框架中。 【设计意图】从宏观热传递过渡到微观分子运动，建立"宏观现象→微观解释"的思维框架。这是物理学的核心研究方法之一——透过现象看本质。 环节二：知识点一——物质的结构（5分钟） 【教师活动】讲解物质的构成：常见的物质是由极其微小的粒子——分子、原子构成的。分子是可以保持物质化学性质的最小微粒。展示分子大小的量度：人们通常用{{p 10 −10}} m为单位来量度分子。打个比方——需要500 000个水分子并排，才能达到一根头发丝的直径。让学生感受分子有多小。然后展示长度单位换算：km→m→dm→cm→mm→μm→nm，让学生了解微观与宏观尺度的跨度。 分子大小与尺度比较 【知识点】物质由分子、原子构成。分子的大小通常用{{p 10 −10}} m为单位来量度。500 000个水分子并排≈一根头发丝直径。 【学生活动】在笔记上记录分子大小的量度数量级（{{p 10 −10}} m），感受分子的微小。 环节三：能否直接观察分子运动？（2分钟） 【教师活动】提问：能否用肉眼直接观察到分子的运动？不能。那我们怎么知道分子在运动呢？——通过物体的一些宏观表现来推断分子的情况。这种"由宏观现象推断微观本质"的方法，是物理学的基本研究方法之一。今天我们要学习的扩散现象，就是用这种方法研究分子的经典案例。 【学生活动】思考：看不见的东西怎么研究？初步体会"宏观表现→微观推断"的逻辑方法。 【过渡语】我们来看三个实验——气体、液体、固体中的扩散现象，它们共同证明了一个重要事实。 环节四：气体的扩散实验（4分钟） 二氧化氮气体扩散实验装置 【教师活动】展示二氧化氮气体扩散实验：在装着红棕色二氧化氮气体的瓶子上面，倒扣一个空瓶子，使两个瓶口相对，之间用一块玻璃板隔开。二氧化氮的密度比空气大，按理说应该沉在下面。引导学生预测：抽掉玻璃板后会发生什么现象？——上面的瓶子逐渐变成红棕色，最终两个瓶子颜色变得均匀。说明什么？二氧化氮的分子运动到了上面的瓶子里，空气的分子也运动到了下面的瓶子里——这不是重力的作用，而是分子本身的运动。 两瓶气体颜色变均匀 【学生活动】观察实验现象并思考：为什么密度大的二氧化氮能跑到上面去？说明分子在做什么？初步形成"分子在不停地运动"的认识。 【知识点】扩散：不同的物质在互相接触时彼此进入对方的现象。气体可以发生扩散。 环节五：液体的扩散实验（3分钟） 硫酸铜溶液在水中扩散 【教师活动】展示液体扩散实验：在装有清水的广口瓶底部注入硫酸铜溶液（密度比水大），静置一段时间后观察现象——蓝色的硫酸铜溶液逐渐向上扩散，整瓶水颜色变蓝。液体也能发生扩散。 液体扩散过程 【学生活动】观察液体扩散实验。理解：即使液体不动，分子也在不停地运动，导致不同液体均匀混合。 【设计意图】气体→液体→固体三个层次的扩散实验，构成一个完整的证据链，证明"一切物质的分子都在不停运动"这个结论是有充分实验依据的，而不是凭空说教。 环节六：固体的扩散（2分钟） 固体扩散实验结果示意图 【教师活动】展示固体扩散的经典案例：把磨得很光滑的铅片和金片紧压在一起，在室温下放置五年，发现金中有铅、铅中有金，互相渗入约1mm深。固体也能发生扩散！只不过固体分子运动得特别慢，需要极长的时间才能观察到明显的扩散效果。 【学生活动】惊讶于"固体也能扩散"，进一步强化"一切物质的分子都在不停运动"的结论。 【知识点】固体之间也能发生扩散现象。气体、液体、固体都可以发生扩散。 环节七：扩散现象小结（2分钟） 【教师活动】对扩散概念做完整小结——扩散：不同的物质在互相接触时彼此进入对方的现象。气体、液体、固体都可以发生扩散。扩散现象表明：一切物质的分子都在不停地做无规则的运动。强调：扩散是宏观现象，分子的无规则运动是微观本质。 【学生活动】在笔记上记录扩散的定义和实质。理解：扩散现象是分子运动的直接证据。 【过渡语】扩散现象在所有物态中都存在，但扩散的快慢并不是一成不变的——什么因素会影响扩散速度呢？温度在其中扮演什么角色？我们通过一个实验来寻找答案。 环节八：墨水扩散快慢与温度的关系（4分钟） 【教师活动】展示对比实验：在两杯等量但温度不同的水中同时滴入等量墨水，观察哪杯扩散得快。实验结果：热水中的墨水扩散快，冷水中的墨水扩散慢。引导学生推导出：分子运动的快慢与温度有关——温度越高，分子运动越剧烈，扩散得越快。进一步揭示"热运动"的概念——分子的这种无规则运动叫作分子的热运动。分子运动越剧烈，物体的温度越高。 温度对扩散速度的影响 【知识点】分子热运动：一切物质的分子都在不停地做无规则运动，这种无规则运动叫作分子的热运动。温度越高，分子运动越剧烈，扩散越快。分子运动越剧烈，物体的温度越高。 【学生活动】描述实验现象，从"热水扩散快、冷水扩散慢"推理出分子运动与温度的关系，完成从宏观现象到微观本质的第二次推断。 【过渡语】扩散现象证明了分子在不停运动，热运动揭示了温度对分子运动的影响。但分子之间到底是怎么排列的？它们是紧密挨在一起的吗？ 环节九：分子间存在间隙（3分钟） 【教师活动】演示（或用语言描述）经典实验：将酒精和水混合，混合后的总体积小于混合前酒精和水的体积之和。引导学生思考：为什么1+1不等于2？如果分子是紧密排列、毫无间隙的，混合后体积应该等于两者之和。体积减小说明：构成物质的分子并非紧密地排列在一起，分子间存在间隙。酒精分子和水分子互相填充了彼此的间隙，导致总体积减小。 【学生活动】思考"1+1≠2"的原因。理解分子间有间隙，并能用间隙填充解释酒精和水混合后体积减小。 【知识点】分子间存在间隙。证据：酒精和水混合后总体积小于两者体积之和。 环节十：知识点三——分子间的作用力（5分钟） 【教师活动】提出问题——既然分子间有间隙，为什么固体和液体不会散开？说明分子间存在引力。但为什么固体和液体又很难被压缩？说明分子间还存在斥力。结论：分子间同时存在相互作用的引力和斥力。 【学生活动】从两个看似矛盾的生活事实中思考——固体不散开→引力；固体难压缩→斥力。理解分子间引力和斥力是同时存在的。 【设计意图】从"固体不散开"和"固体难压缩"这一对看似矛盾的生活事实出发，让学生自己推出"引力和斥力同时存在"的结论，比直接告知"分子间有引力和斥力"更有说服力。学生经历了"观察矛盾→推理→得出结论"的完整思维过程。 【知识点】分子间同时存在相互作用的引力和斥力。引力使分子聚集不分散，斥力使分子保持一定距离不被压得太近。 环节十一：类比法理解分子间的作用力（3分钟） 弹簧类比模型（平衡） 【教师活动】用弹簧模型帮助理解分子间作用力——把分子间的作用力类比为分子间连着一根弹簧。当分子间距等于平衡距离r₀时，F引=F斥，分子间作用力为零，相当于弹簧自然伸长状态。当分子间距小于r₀时，F引＜F斥，表现为斥力，相当于压缩弹簧。当分子间距大于r₀时，F引＞F斥，表现为引力，相当于拉伸弹簧。当分子间距远大于r₀时，分子间作用力十分微弱，可以忽略，相当于弹簧超过了弹性限度。 弹簧类比模型（拉伸） 【学生活动】通过弹簧模型的类比，形象化地理解分子间引力和斥力随距离变化的关系。在学案上完成力与距离的关系填空。 【过渡语】弹簧模型帮助我们理解了单对分子间作用力随距离变化的规律。但物质是由大量的分子集合而成，不同状态下分子的排列方式和间距各不相同——固、液、气三态的微观图景有什么差异呢？ 【设计意图】弹簧类比模型是理解分子力"同时存在但随距离此消彼长"特性的最佳方法。学生不需要记忆精确的力-距离曲线，但需要建立"近则斥、稍远则引、太远则无关"的定性认识。 环节十二：物质三态的微观模型（4分钟） 【教师活动】以表格形式对比物质三态的微观和宏观特性——固体：分子间距很小，分子间作用力很大，分子在固定位置附近振动，有固定形状和固定体积。液体：分子间距较小，分子间作用力较大，分子可以在一定范围内运动，无固定形状但有固定体积。气体：分子间距极大，分子间作用力极小（可忽略），分子可以自由运动，无固定形状无固定体积，容易被压缩。带领学生完整填写对比表格。 【学生活动】根据教师引导，在学案上完成三态对比表格的填写。归纳"分子间距→作用力→运动自由度→宏观特性"的逻辑链条。 环节十三：课堂小结（2分钟） 【教师活动】引导学生系统地回顾分子动理论的初步知识——1.物质由分子、原子构成（分子大小{{p 10 −10}} m量级）。2.扩散现象→一切物质的分子都在不停地做无规则运动（热运动），温度越高运动越剧烈。扩散是宏观现象，分子热运动是微观本质。3.分子间有间隙（酒精和水混合实验）。4.分子间同时存在引力和斥力（弹簧类比模型）。5.物质三态的微观和宏观特性（分子间距、作用力、运动方式、宏观表现）。这五点内容构成了分子动理论的初步框架。 【学生活动】对照小结内容，在学案上完成知识框架填空，自我检查对本节核心概念的理解情况。 环节十四：课堂练习（5分钟） 【教师活动】出示第一道选择题：下列生活中的事例不能说明分子在不停地做无规则运动的是（　　）A.端午节蒸粽子满屋粽香 B.糖放入清水整杯水变甜 C.打扫教室时看到灰尘在空中飞舞 D.腌制腊肉整块肉都变咸。讲解：选C。灰尘在空中飞舞是宏观物体的机械运动，不是分子的无规则运动。A（粽香）、B（糖水变甜）、D（腌肉变咸）都是扩散现象，说明分子在不停地运动。辨析重点：能肉眼看到的颗粒运动不是分子运动。 【学生活动】独立完成选择题，注意区分"宏观物体的机械运动"和"分子的无规则运动"——看到灰尘飞≠分子运动。 【教师活动】出示第二道选择题：酒精和水混合后体积减小的实验主要表明（　　）A.分子间有作用力 B.分子间有空隙 C.分子永不停息地运动 D.分子是很微小的。讲解：选B。混合后体积减小说明水分子和酒精分子互相填充了彼此的间隙，表明分子间存在间隙（空隙）。 【学生活动】将实验现象（体积减小）与理论解释（分子间有间隙）建立直接联系。 【教师活动】出示第三道选择题：关于分子，下列说法正确的是（　　）A.所有物质的分子都是规则排列的 B.0℃时所有物质的分子都停止了运动 C.分子之间的引力与斥力是同时存在的 D.固体的分子之间只有引力没有斥力。讲解：选C。A错——只有晶体分子规则排列，非晶体不规则。B错——0℃时分子仍在做热运动，分子永远不会停止运动（绝对零度不可达到）。C正确——引力和斥力同时存在。D错——固体的引力和斥力同时存在，只是分子间距处于引力和斥力的平衡状态。 【学生活动】辨析关于分子的四种常见错误认识，特别是"0℃分子停止运动"和"固体只有引力没有斥力"这两个高频错点。 【教师活动】出示第四道开放题：扩散现象跟人们的生活密切相关。它有时有用（如腌制鸭蛋通过扩散使盐进入蛋中），有时有害（如甲醛扩散造成污染）。请你分别列举一个扩散现象有用和有害的实例。鼓励学生联系生活经验，活跃回答。 【学生活动】联系生活经验自由作答，体会物理知识在解释生活现象中的应用价值。 【知识点】常见易错辨析：（1）灰尘飞舞是机械运动，不是分子运动。（2）酒精和水混合体积减小→分子间有间隙。（3）0℃分子仍在运动，绝对零度不可达到。（4）固体分子间引力和斥力同时存在。 板书设计 13.2 分子动理论的初步知识 一、物质的结构 由分子、原子构成 分子大小：{{p 10 −10}} m量级 二、分子热运动 扩散：不同物质互相接触时彼此进入对方 气体、液体、固体都能扩散 扩散表明：分子在不停地做无规则运动 热运动：温度越高，分子运动越剧烈 三、分子间的间隙 证据：酒精+水混合后总体积减小 四、分子间的作用力 引力（使分子聚拢）和斥力（使分子保持距离）同时存在 弹簧类比模型：近则斥→稍远则引→太远则无关 五、三态微观模型 固体：间距小，作用力大，固定位置振动 液体：间距较小，作用力较大，可移动 气体：间距极大，作用力极小，自由运动 教学反思 □ 本节是典型的物理概念建构课，核心教学策略是"以实验为证据，从宏观推断微观"。三个层次的扩散实验（气体→液体→固体）构成了说服学生的完整证据链，教师不要急于跳过任何一个层次直接给出结论。二氧化氮实验如果缺乏演示条件，可以使用视频替代。 □ "分子在不停地做无规则运动"这个结论需要反复在不同的情境中验证——扩散现象是它的直接证据，而"花香四溢""腌肉变咸"等生活案例是对这个结论的应用和活化。不要让学生死记结论，要让他们能自己举出生活中的扩散实例。 □ 分子间作用力的弹簧类比模型很形象，但教师要注意讲清楚：弹簧只是类比，不是分子间真的存在弹簧。这个类比只能帮助学生理解"力随距离变化"的定性关系，不能用于定量计算。讲完类比后要回到"分子间同时存在引力和斥力"这个物理事实上。 □ 三态微观特性表格中的逻辑链接是本节最大的思维训练点——分子间距决定了分子间作用力大小，作用力大小决定了分子运动自由度，运动自由度决定了宏观的形状和体积特征。教师在填表时不要让学生死记表格内容，而是引导他们沿着"间距→作用力→运动→宏观表现"这条逻辑链推理出每个空格。 □ 练习第1题（灰尘飞舞）和第3题的B选项（0℃分子停止运动）是学生最易错的两个辨误点，建议在讲评时多花一分钟，用追问的方式让学生自己说出错因。不要简单对答案。第4题是开放性题目，鼓励学生结合自身生活经验回答，培养学以致用的意识。 学科网（北京）股份有限公司 $