【教案】分子动理论的基本内容（教学设计）（人教版2019选择性必修第三册）

第1节分子动理论的基本内容教学设计备课人学科物理课题1.1分子动理论的基本内容教学内容分析在此之前的高中物理课程中，学生主要学习了力学、电学和光学等内容，关于热学内容的学习才刚刚开始。在热学研究中最先需要接触的就是组成物体的微粒——分子。教材通过“油菜花”的香味，引入了第一章《分子动理论》。并指出，热学就是研究物质热运动规律及其应用的一门学科，是物理学的一个重要组成部分。第1节《分子动理论的基本内容》在课程标准中的要求为：了解分子动理论的基本观点及相关的实验证据。通过实验，了解扩散现象。观察并能解释布朗运动。利用显微镜观察布朗运动。《普通高中物理课程标准(2017年版)解读》对课程标准的解读为：本条目要求学生认识分子动理论的基本观点，并且知道分子动理论的实验依据。学生应该知道“物体是由大量分子组成的、分子永不停息的无规则运动、分子间存在着引力和斥力”等基本内容，知道其中的基本概念，并能用分子动理论的基本观点解释一些实验现象。学生要知道阿伏伽德罗常数的意义。阿伏伽德罗常数是一个重要的常数，它把摩尔质量、摩尔体积这些宏观物理量于分子质量、分子大小等微观物理量联系起来，是联系微观世界和宏观世界的桥梁。学生通过实验了解扩散现象，并结合日常生活中的现象加深对扩散现象的了解。利用显微镜观察布朗运动，分析布朗运动产生的原因，能够从微观层面解释布朗运动。教材通过“问题”栏目给出了分子尺度的模拟图例，希望学生通过对比，可以初步了解分子大小的数量级，让学生体会到分子是极其微小的。学情分析学生在初中已经知道物体由大量分子构成，了解阿伏伽德罗常数的意义。学生已经了解墨汁在水中的扩散，并且知道温度越高，墨汁扩散得越快。但不知道这些现象证明分子做无规则的热运动。教学设计要利用学生已有的生活经验，将生活经验作为知识生长发展的起点。微观世界大量分子运动，要利用现代信息技术模拟分子的无规则热运动和布朗运动，让学生直观看到分子的运动，建立分子热运动物理图像，加深对热运动特点认识。教学目标物理观念：知道扩散、布朗运动、热运动及分子动理论的基本观点和相关的实验证据。科学思维：理解物体是由大量分子组成的，理解扩散现象与布朗运动的成因；培养学生分析问题和解决问题的能力；能用F­r图像解释分子力。科学探究：通过对布朗运动的探究，学会通过观察物理现象，揭示其本质，得出结论。科学态度与责任：学会坚持实事求是的态度，用实验方法探究问题，培养探索科学的兴趣。教学重难点教学重点：分子热运动及影响因素、分子间作用力变化规律、分子动理论基本内容教学难点：布朗运动的成因教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图新课导入暮春时节，金黄的油菜花铺满了原野。你有没有想过，为什么能够闻到这沁人心脾的香味呢?PPT课件展示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。提问：这些“花的原子”究竟是怎么运动的?物质究竟是由什么组成的呢？学生观看课件并思考引入新课内容，激发学生好奇心新课教学一、物体是由大量分子组成的（一）分子提出问题：这里所说的分子与化学中所说的分子有何不同?化学中的分子：研究化学性质；物质组成微粒，分子、原子、或者离子。(1)定义:研究热学运动性质和规律:分子、原子、或者离子这些微粒统称为分子。我国科学家用扫描隧道显微镜拍摄的石墨表面原子的排布图，图中的每个亮斑都是一个碳原子。⑵分子模型：球体小球模型小球模型：在计算固体和液体分子大小时，看成一个近似的物理模型，一般可把分子看成是一个小球，小球紧密排列在一起（忽略小球间的空隙）。则：立方体模型立方体模型：在计算气体分子大小时，把每个分子和其占有的空间当作一个小立方体，气体分子位于每个立方体的中心，这个小立方体的边长等于分子间的平均距离.即：（四）阿伏加德罗常数⑴定义：1mol的任何物质都含有相同的粒子数.⑵数值：NA＝6.02×1023mol－1⑶意义：是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．（五）宏观量与微观量的关系常用关系式小试牛刀【例题】仅利用下列某一组数据，可以计算出阿伏加德罗常数的是（D）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【例题】只要知道下列哪一组物理量，就可以估算气体分子间的平均距离（B）A．阿伏加德罗常数、该气体的摩尔质量和质量B．阿伏加德罗常数、该气体的摩尔质量和密度C．阿伏加德罗常数、该气体的质量和体积D．该气体的密度、体积和摩尔质量思考物理中所说的分子与化学中分子的区别。理解物理中只研究分子的运动和力的性质，有别于化学中的分子。体会物理观念的形成过程。加深学生对新知识点的理解，强化记忆。二、分子热运动（一）扩散现象观看视频气体、液体的扩散现象（1）定义：不同物质相互接触时能够彼此进入对方的现象叫做扩散。引起扩散的原因：是物质分子的无规则运动产生的。提出问题：气体和液体都可以发生扩散现象，固体之间可以发生扩散现象吗？观看固体的扩散视频总结扩散特点：①物质处于气态、液液、固态都能够发生扩散现象。②温度越高，扩散现象越明显。③浓度大处向浓度小处扩散，且受“已进入对方”的分子浓度的限制，当进入对方的分子浓度较低时，扩散现象较为明显。扩散意义：直接证明组成物质的分子在不停地运动着。扩散应用：在纯净半导体材料中掺入其他元素。扩散现象可以反映分子的无规则运动，还有其他什么现象也可以反映呢？（二）布朗运动观看实验视频，提出问题：（1）看到的炭粒的运动有规律吗?无规则（2）运动快慢与炭粒的大小有关吗?运动快慢与颗粒大小有关展示图片：每隔30s记下三颗微粒运动的位置，用折线分别依次连接这些点，如图所示提出问题：⑴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？⑵能否预测炭粒下一时刻的位置？总结：（1）概念：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。（5）布朗运动与扩散现象的区别与联系（三）热运动⑴定义：把分子永不停息地做无规则运动叫热运动。⑵特点：①永不停息②无规则③温度越高，热运动越激烈⑶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.小试牛刀【例题】关于布朗运动和扩散现象，下列说法中正确的是（C）A.布朗运动和扩散现象都能在气体、液体、固体中发生B.布朗运动和扩散现象都是分子运动C.布朗运动和扩散现象都是温度越高越明显D.布朗运动和扩散现象都可以用肉眼直接观察【例题】下列说法正确的是（A）A．扩散现象是永不停息的B．布朗运动是微观粒子的运动，牛顿运动定律不再适用C．气体能充满任何容器是因为分子间的排斥力大于吸引力D．花粉在水中做布朗运动的现象，说明花粉的分子在做激烈的热运动观察所出现的现象并回答以下问题。阅读教材、回答问题。观察所出现的现象并回答以下问题。总结布朗运动与扩散现象的区别和联系。通过实验现象让学生更直观的感受分子的运动。培养科学思维和科学探究的核心素养。提高学生的课堂参与度。通过实验让学生体会布朗运动指的并不是分子的运动，而是液体中悬浮的微粒的运动。培养科学思维和科学探究的核心素养。对学生的回答进行点评总结，帮助学生更好的理解本节课的重难点。培养科学态度与责任的核心素养。更好的认识扩散现象和布朗运动三、分子间的作用力做一做：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。它说明了说明问题？总体积变小，说明液体分子间存在着空隙观看视频，得出结论：①组成物质的分子之间存在间隙②分子之间存在着相互作用力观看分子间有引力和斥力视频，得出结论：分子间引力和斥力是同时存在的！引起分子间相互作用力的原因：分子是由原子组成的.原子内部有带正电的原子核和带负电的电子.两原子的电子与电子间，原子核与原子核间存在斥力；两原子中的电子与原子核间存在引力，故分子间作用力是电子、原子核间的库仑力（电磁力）的总体体现.而库仑力的大小与电荷间距有关，显然，分子间作用力跟分子间的距离有关.1、分子间引力和斥力随分子间距的变化曲线①分子间的引力和斥力都随分子间的距离增大而减小，但斥力比引力变化更快。②分子间的引力和斥力同时存在，实际表现出来的分子力是分子引力和斥力的合力（分子力）。2、分子力随分子间距的变化规律①当r=r0=10-10m时，F引＝F斥，分子力F分＝0，分子处于平衡状态。②当r＞r0时，F斥＜F引，分子力表现为引力。随r的增加，分子力先增大后减小。③当r＜r0时，F斥＞F引，分子力表现为斥力。随r的减小，分子力增大。④当r＞10r0（10-9m）时，分子力等于0。小试牛刀【例题】有两个分子，设想它们之间相隔10倍直径以上的距离，逐渐被压缩到不能再靠近的距离，在这过程中，下面关于分子力变化的说法正确的是(CD)Ａ.分子间的斥力增大，引力变小;Ｂ.分子间的斥力变小，引力变大;Ｃ.分子间的斥力和引力都变大，但斥力比引力变化快;Ｄ.分子力从零逐渐变大到某一数值后，逐渐减小到零，然后又从零逐渐增大到某一数值.【例题】当两个分子间的距离为r0时，正好处于平衡状态，下列关于分子间作用力与分子间距离的关系说法正确的是（D）A．当分子间的距离r<r0时，它们之间只有斥力作用B．当分子间的距离r=r0时，分子不受力C．在分子间的距离从0.5r0增大到r0的过程中，分子间相互作用力的合力先减小再增大D．在分子间的距离从r0增大到10r0的过程中，分子间相互作用力的合力先增大再减小观察实验现象，总结结论。思考分子间作用力与分子间距离的关系。学生和老师一起总结更直观的展示分子间有空隙。培养科学思维和科学探究的核心素养。引出分子间的作用力。培养科学态度与责任的核心素养。提高学生对问题的分析能力，锻炼学生的科学思维。提高学生对问题的分析能力，锻炼学生的科学思维。四、分子动理论1.分子动理论的内容：①物体是由大量分子组成的②分子在做永不停息的无规则热运动③分子间存在着相互作用的引力和斥力2.从总体来看，大量分子的运动却有一定的规律，这种规律叫做统计规律。物体是由大量分子组成，这些分子没有统一运动步调，对于单个的分子而言，分子运动方向和速率大小都具有偶然性，但是对于大量的分子却表现出规律性。这种由大量偶然事件的整体表现出来的规律，叫做统计规律。如本章第3节我们将研究分子运动速率的分布规律（统计规律）。小试牛刀【例题】有关分子动理论，下列说法正确的是（D）A．布朗运动就是分子的无规则运动B．分子运动时的瞬时速度不可能为零C．空气中PM2.5的无规则运动属于分子的热运动D．墨滴入水，扩而散之，徐徐混匀，该现象能够说明水分子和炭粒都做无规则运动巩固知识点，加强理解和记忆。课堂总结学生总结本节课知识点帮助学生形成知识框架，便于理解记忆。板书设计一、物体是由大量分子组成的（1）定义:研究热学运动性质和规律:分子、原子、或者离子这些微粒统称为分子。（2）小球模型（3）立方体模型分子热运动（一）扩散现象（1）定义：不同物质相互接触时能够彼此进入对方的现象叫做扩散。（2）扩散特点：（二）布朗运动（1）概念：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）布朗运动特点：（三）热运动⑴定义：把分子永不停息地做无规则运动叫热运动。⑵特点：①永不停息②无规则③温度越高，热运动越激烈分子间的作用力1、分子间引力和斥力随分子间距的变化曲线2、分子力随分子间距的变化规律四、分子动理论1.分子动理论的内容：①物体是由大量分子组成的②分子在做永不停息的无规则热运动③分子间存在着相互作用的引力和斥力2.从总体来看，大量分子的运动却有一定的规律，这种规律叫做统计规律。作业设计作业分为两块，一是课堂练习，旨在对本堂课学习中基础知识进行检测，二是分层练习，分层次的训练学生对知识的掌握情况。教学反思与评价教材首先安排学习物体是由大量分子组成的，并引入了阿伏伽德罗常数NA，搭建起了宏观与微观的桥梁。接着是先讲解扩散现象，再讲