第七章分子动理论

第七章分子动理论

7.1物质是由大量分子组成的

三维教学目标

1、知识与技能

(1)知道一般分子直径和质量的数量级；

(2)知道阿伏伽德罗常数的含义，记住这个常数的数值和单位；

(3)知道用单分子油膜方法估算分子的直径。

2、过程与方法：通过单分子油膜法估算测量分子大小，让学生体会到物质是由大量分子组成的。形成正确

的唯物主义价值观。

3、情感、态度与价值观

教学重难点

(1)使学生理解和学会用单分子油膜法估算分子大小(直径)的方法；

(2)运用阿伏伽德罗常数估算微观量(分子的体积、直径、分子数等)的方法。

教学教具

(1)教学挂图或幻灯投影片：水面上单分子油膜的示意图；离子显微镜下看到鸨原子分布的图样；

(2)演示实验：演示单分子油膜：油酸酒精溶液(1：200),滴管，直径约20cm圆形水槽，烧杯，画有

方格线的透明塑料板。

教学过程：

第一节物质是由大量分子组成的

(一)热学内容简介

(1)热现象：与温度有关的物理现象。如热胀冷缩、摩擦生热、水结冰、湿衣服晾干等都是热现象。

(2)热学的主要内容：热传递、热膨胀、物态变化、固体、液体、气体的性质等。

(3)热学的基本理论：由于热现象的本质是大量分子的无规则运动，因此研究热学的基本理论是分子动理

论、量守恒规律。

(二)新课教学

1、分子的大小：分子是看不见的，怎样能知道分子的大小呢?

(1)单分子油膜法是最粗略地说明分子大小的一种方法。

演示：如果油在水面上尽可能地散开，可认为在水面上形成单分子油膜，可以通过幻灯观察到，并且利用

已制好的方格透明胶片盖在水面上，用于测定油膜面积。如图1所示。

图1

提问：已知一滴油的体积V和水面上油膜面积S,那么这种油分子的直径是多少？(如果分子直径为d,油

滴体积是V,油膜面积为S,则d=V/S,根据估算得出分子直径的数量级为io-10m)

(2)利用离子显微镜测定分子的直径。

看物理课本上彩色插图，鸨针的尖端原子分布的图样：插图的中心部分亮点直接反映鸨原子排列情况。

经过计算得出铝原子之间的距离是2X10-10mo如果设想鸨原子是一个挨着一个排列的话，那么鸨原子之

间的距离L就等于铝原子的直径d,如图2所示。

图2

(3)用不同方法测量出分子的大小并不完全相同，但是数量级是相同的。

测量结果表明，一般分子直径的数量级是10Tom。例如水分子直径是4X10-10m,氢分子直径是2.3X

lOTOm。

(4)分子是小球形是一种近似模型，是简化地处理问题，实际分子结构很复杂，但通过估算分子大小的数

量级，对分子的大小有了较深入的认识。

2、阿伏伽德罗常数

提问：在化学课上学过的阿伏伽德罗常数是什么意义？数值是多少？明确Imol物质中含有的微粒数(包括

原子数、分子数、离子数……)都相同。此数叫阿伏伽德罗常数，可用符号NA表示此常数，NA=6.02X1023

个/mol,粗略计算可用NA=6X10"个/mol。(阿伏伽德罗常数是一个基本常数，科学工作者不断用各种

方法测量它，以期得到它精确的数值。)

提问：摩尔质量、摩尔体积的意义?

如果已经知道分子的大小，不难粗略算出阿伏伽德罗常数。例如，Imol水的质量是0.018kg,体积是

1.8X10%'。每个水分子的直径是4义10七，它的体积是(4X10-10)m3=3X10-29m\如果设想水分子是一

个挨着一个排列的。

如何算出Imol水中所含的水分子数?

Imol水的体积1.8X1O-5

23

回答，A=6XioC4*/mol）。

N水分子体积3X10-29

3、微观物理量的估算

若已知阿伏伽德罗常数，可对液体、固体的分子大小进行估算。事先我们假定近似地认为液体和固体

的分子是一个挨一个排列的(气体不能这样假设)。

提问：Imol水的质量是M=18g,那么每个水分子质量如何求？

回答：一个水分子质量m0=%=3xicr"(3)o

提问：若已知铁的相对原子质量是56,铁的密度是7.8X10'kg/m',试求质量是1g的铁块中铁原子的数目

(取1位有效数字)。又问：是否可以计算出铁原子的直径是多少来？

回答，1g铁的物质量是2m其中铁原子的数目是n,

2322

n=-l-X6X10(个)«IXIO(个)

JO

3

1g铁的体积V=费-=:：c3Cm3)PIX10"Cm),

1个铁原子的体积是V=Y=兰黑=1X10-29Cm3),

n1人1U

铁原子的直径d=3^^=(2x10-29=3x10-1。(m)

总结：以上计算分子的数量、分子的直径，都需要借助于阿伏伽德罗常数。因此可以说，阿伏伽德罗常数

是联系微观世界和宏观世界的桥梁。它把摩尔质量、摩尔体积等这些宏观量与分子质量、分子体积(直径)

等这些微观量联系起来。

课堂练习：

(1)体积是10%ni'的油滴滴于水中，若展开成一单分子油膜，则油膜面积的数量级是(B)

A.102cm2B.104cm2C.106cm2D.108cm"

(2)已知铜的密度是8.gxiO'kg/n?,铜的摩尔质量是63.5X103kg/moL体积是4.5cm'的铜块中，含

有多少原子？并估算铜分子的大小。(3.8X10",3X10%)

课堂小结

(1)物体是由体积很小的分子组成的。这一结论有坚实的实验基础。单分子油膜实验等实验是上述结论的

有力依据。分子直径大约有10-10m的数量级。

(2)阿伏伽德罗常数是物理学中的一个重要常数，它的意义和常数数值应该记住。

(3)学会计算微观世界的物理量(如分子数目、分子质量、分子直径等)的一般方法。由于微观量是不能

直接测量的，人们可以测定宏观物理量，用阿伏伽德罗常数作为桥梁，间接计算出微观量来。如分子质量

m,可通过物质摩尔质量M和阿伏伽德罗常数NA,得到ni=M/NA。通过物质摩尔质量M、密度P、阿伏伽

德罗常数NA,计算出分子直径:

7.2分子的热运动

三维教学目标

1、知识与技能

(1)知道并记住什么是布朗运动，知道影响布朗运动激烈程度的因素，知道布朗运动产生的原因；

(2)知道布朗运动是分子无规则运动的反映；

(3)知道什么是分子的热运动，知道分子热运动的激烈程度与温度的关系。

2、过程与方法：分析概括出布朗运动的原因；培养学生概括、分析能力和推理判断能力。从对悬浮颗粒无

规则运动的原因分析，使学生初步接触到用概率统计的观点分析大量偶然事件的必然结果。

3、情感、态度与价值观

教学重点：通过学生对布朗运动的观察，引导学生思考、分析出布朗运动不是外界影响产生的，是液体

分子撞击微粒不平衡性产生的。布朗运动是永不停息的无规则运动，反映了液体分子的永不停息的无规则

运动。这一连串结论的得出是这堂课的教学重点。

教学难点：学生观察到的布朗运动不是分子运动，但它又间接反映液体分子无规则运动的特点。这是课

堂上的难点。这个难点要从开始分析显微镜下看不到分子运动这个问题逐渐分散解疑。

教学教具：气体和液体的扩散实验：分别装有二氧化氮和空气的玻璃储气瓶、玻璃片；250mL水杯内盛有

净水、红墨水。

教学过程：

第二节分子的热运动

(-)引入新课

演示实验：

(1)把盛有二氧化氮的玻璃瓶与另一个玻璃瓶竖直方向对口相接触，看到三氧化氮气体从下面的瓶内逐渐

扩展到上面瓶内。

(2)在一烧杯的净水中，滴入一二滴红墨水后，红墨水在水中逐渐扩展开来。

提问：上述两个实验属于什么物理现象？这现象说明什么问题？

总结：上述实验是气体、液体的扩散现象，扩散现象是一种热现象。它说明分子在做永不停息的无规则运

动。而且扩散现象的快慢直接与温度有关，温度高，扩散现象加快。这些内容在初中物理中已经学习过了。

(二)新课教学

1,介绍布朗运动现象

1827年英国植物学家布朗用显微镜观察悬浮在水中的花粉，发现花粉颗粒在水中不停地做无规则运动，

后来把颗粒的这种无规则运动叫做布朗运动。不只是花粉，其他的物质如藤黄、墨汁中的炭粒，这些小微

粒悬浮在水中都有布朗运动存在。

看教科书上图，图上画的几个布朗颗粒运动的路线，指出这不是布朗微粒运动的轨迹，它只是每隔30s

观察到的位置的一些连线。实际上在这短短的30s内微粒运动也极不规则，绝不是直线运动。

2、介绍布朗运动的几个特点

(1)连续观察布朗运动，发现在多天甚至几个月时间内，只要液体不干涸，就看不到这种运动停下来。这

种布朗运动不分白天和黑夜，不分夏天和冬天(只要悬浮液不冰冻)，永远在运动着。所以说，这种布朗

运动是永不停息的。(2)换不同种类悬浮颗粒，如花粉、藤黄、墨汁中的炭粒等都存在布朗运动，说明布

朗运动不取决于颗粒本身。更换不同种类液体，都不存在布朗运动。

(3)悬浮的颗粒越小，布朗运动越明显。颗粒大了，布朗运动不明显，甚至观察不到运动。

(4)布朗运动随着温度的升高而愈加激烈。

3、分析、解释布朗运动的原因

(1)布朗运动不是由外界因素影响产生的，所谓外界因素的影响，是指存在温度差、压强差、液体振动等

等。

提问：若液体两端有温度差，液体是怎样传递热量的？液体中的悬浮颗粒将做定向移动，还是无规则运动？

温度差这样的外界因素能产生布朗运动吗？

总结：液体存在着温度差时，液体依靠对流传递热量，这样悬浮颗粒将随液体有定向移动。但布朗运动对

不同颗粒运动情况不相同，因此液体的温度差不可能产生布朗运动。又如液体的压强差或振动等都只能使

液体具有定向运动，悬浮在液体中的小颗粒的定向移动不是布朗运动。因此，推理得出外界因素的影响不

是产生布朗运动的原因，只能是液体内部造成的。

(2)布朗运动是悬浮在液体中的微小颗粒受到液体各个方向液体分子撞击作用不平衡造成的。显微镜下看

到的是固体的微小悬浮颗粒，液体分子是看不到的，因为液体分子太小。但液体中许许多多做无规则运动

的分子不断地撞击微小悬浮颗粒，当微小颗粒足够小时，它受到来自各个方向的液体分子的撞击作用是不

平衡的。如教科书上的插图所示。

在某一瞬间，微小颗粒在某个方向受到撞击作用强，它就沿着这个方向运动。在下一瞬间，微小颗粒

在另一方向受到的撞击作用强，它又向着另一个方向运动。任一时刻微小颗粒所受的撞击在某一方向上占

优势只能是偶然的，这样就引起了微粒的无规则的布朗运动。

悬浮在液体中的颗粒越小，在某一瞬间跟它相撞击的分子数越少。布朗运动微粒大小在10-6m数量级,

液体分子大小在10—10m数量级，撞击作用的不平衡性就表现得越明显，因此，布朗运动越明显。悬浮在

液体中的微粒越大，在某一瞬间跟它相撞击的分子越多，撞击作用的不平衡性就表现得越不明显，以至可

以认为撞击作用互相平衡，因此布朗运动不明显，甚至观察不到。

液体温度越高，分子做无规则运动越激烈，撞击微小颗粒的作用就越激烈，而且撞击次数也加大，造

成布朗运动越激烈。

5、布朗运动的发现及原因分析的重要意义

(1)布朗运动是悬浮在液体中的固体微粒分子的运动吗？是液体分子无规则运动吗？布朗微粒是被谁无规

则撞击而造成的？布朗运动间接地反映了谁的无规则运动？

总结：

(1)固体颗粒是由大量分子组成的，仍然是宏观物体；显微镜下看到的只是固体微小颗粒，光学显微镜是

看不到分子的；布朗运动不是固体颗粒中分子的运动，也不是液体分子的无规则运动，而是悬浮在液体中

的固体颗粒的无规则运动。无规则运动的原因是液体分子对它无规则撞击的不平衡性。因此，布朗运动间

接地证实了液体分子的无规则运动。

(2)布朗运动随温度升高而愈加激烈，在扩散现象中，也是温度越高，扩散进行的越快，而这两种现象都

是分子无规则运动的反映。这说明分子的无规则运动与温度有关，温度越高，分子无规则运动越激烈。所

以通常把分子的这种无规则运动叫做热运动。

课堂小结：

(1)要知道什么是布朗运动。它是悬浮在液体中的固体微粒的无规则运动，是在显微镜下观察到的。

(2)知道布朗运动的三个主要特点：永不停息地无规则运动；颗粒越小，布朗运动越明显；温度越高，布

朗运动越明显。

(3)产生布朗运动的原因：它是由于液体分子无规则运动对固体微小颗粒各个方向撞击的不均匀性造成的。

(4)布朗运动间接地反映了液体分子的无规则运动，布朗运动、扩散现象都有力地说明物体内大量的分子

都在永不停息地做无规则运动。

课堂练习：

(1)关于布朗运动的下列说法中，正确的是(C、D)

A.布朗运动就是液体分子的热运动B.布朗运动是悬浮在液体中的固体颗粒内的分子的无规则热运动

C.温度越高，布朗运动越激烈D.悬浮颗粒越小，布朗运动越激烈

7-3.分子间的相互作用力

一、教学目标

1.知识与技能

(1)知道分子同时存在着相互作用的引力和斥力，表现出的分子力是引力和斥力的合力。

(2)知道分子力随分子间距离变化而变化的定性规律，知道分子间距离是“时分子力为

零，知道％的数量级。

(3)了解在固体、液体、气体三种不同物质状态下，分子运动的特点。

2.过程与方法

通过一些基本物理事实和实验推理得出分子之间有引力，同时有斥力。这种以事实和实

验为依据求出新的结论的思维过程，就是逻辑推理。

3.情感态度价值观

通过学习这部分知识，培养学生的推理能力。

二、重点、难点的分析

1.重点内容有两个，一是通过分子之间存在间隙和分子之间有引力和斥力的一些演示

实验和事实，推理论证出分子之间存在着引力和斥力；二是分子间的引力和斥力都

随分子间距离的变化而变化，而分子力是引力和斥力的合力，能正确理解分子间作

用力与距离关系的曲线的物理意义。

2.难点是形象化理解分子间作用力跟分子间距离关系的曲线的物理意义。

三、教具

1.演示分子间有间隙的实验。

①约Im长的，外径约Icm的玻璃管，各约20~30ml的酒精和有红色颜料的水、橡皮

塞。

②长15cm的U形玻璃管、架台、橡皮塞、红墨水。

2.演示分子间存在引力的实验。

两个圆柱形铅块（端面刮光、平滑）、支架、钩码若干。用细线捆住的平板玻璃、直径20cm

的盛水玻璃槽、弹簧秤。

3.幻灯片：分子力随分子间距离变化的曲线和两个分子距离在r=ro,r>ro,阵与时分

子力的示意图。

四、教学过程

（一）引入新课

分子动理论是在坚实的实验基础上建立起来的。我们通过单分子油膜实验、离子显微镜

观察鸨原子的分布等实验，知道物质是由很小的分子组成的，分子大小在数量级。

我们又通过扩散现象和布朗运动等实验知道了分子是永不停息地做无规则运动的。分子动理

论还告诉我们分子之间有相互作用力，这结论的实验依据是什么？分子间相互作用力有什么

特点?这是今天要学习的问题。

（二）教学过程设计

1.已知的实验事实分析、推理得出分子之间存在着引力，

（1）演示实验：

①长玻璃管内，分别注入水和酒精，混合后总体积减小。

②U形管两臂内盛有一定量的水（不注满水），将右管端橡皮塞堵住，左管继续注入水，

右管水面上的空气被压缩。

提问学生：这两个实验说明了什么问题？

总结归纳学生的回答：上述实验可以说明气体、液体的内部分子之间是有空隙的。钢铁

这样坚固的固体的分子之间也有空隙，有人用两万标准大气压的压强压缩钢筒内的油，发现

油可以透过筒壁溢出。

布朗运动和扩散现象不但说明分子不停地做无规则运动，同时也说明分子间有空隙，否

则分子便不能运动了。

前面第一节讨论分子的大小时，认为固体和液体分子是一个挨一个排列的，那只是估算

分子直径的数量级而做的设想，实际上分子大小比估算值要小，中间存在着空隙，但数量级

还是正确的。

(2)一方面分子间有空隙，另一方面，固体、液体内大量分子却能聚集在一起形成固定

的形状或固定的体积，这两方面的事实，使我们推理出分子之间一定存在着相互吸引力。

(3)演示实验：两个圆柱体形铅块，当把端面刮平后，让它们端面紧压在一起，合起来

后，它们不分开，而且悬挂起来后，下面还可以吊起一定量的重物。

还有平时人们用力拉伸物体时，为什么不易拉断物体。

(4)以上所有实验事实都说明分子之间存在着相互吸引力。

图〕f斥产M

提问学生：由哪些实验事实，判断得出分子之间有斥力？

综合学生的回答，总结出：固体和液体很难被压缩，即使气体压缩到了一定程度后再压缩

也是很困难的；用力压缩固体(或液体、气体)时，物体内会产生反抗压缩的弹力。这些事实

都是分子之间存在斥力的表现。

运用反证法推理，如果分子之间只存在着引力，分子之间又存在着空隙，那么物体内部

分子都吸引到一起，造成所有物体都是很紧密的物质。但事实不是这样的，说明必然还有斥

力存在着。

3.分子间引力和斥力的大小跟分子间距离的关系。

(1)经过研究发现分子之间的引力和斥力都随分子间距离增大而减小。但是分子间斥力

随分子间距离加大而减小得更快些，如图1中两条虚线所示。

(2)由于分子间同时存在引力和斥力，两种力的合力又叫做分子力。在图1图象中实线

曲线表示引力和斥力的合力(即分子力)随距离变化的情况。当两个分子间距在图象横坐标”

距离时，分子间的引力与斥力平衡，分子间作用力为零，％的数量级为10T°m,相当于“位

置叫做平衡位置。

分子间距离当!■<%时，分子间引力和斥力都随距离减小而增大，但斥力增加得更快，

因此分子间作用力表现为斥力。展示幻灯片图2O当!■>为时，引力和斥力都随距离的增大而

减小，但是斥力减小的更快，因而分子间的作用力表现为引力，但它也随距离增大而迅速减

小，当分子距离的数量级大于10-，m时，分子间的作用力变得十分微弱，可以忽略不计了。

在图2中表示分子间距离r不同的三种情况下，分子间引力斥力大小的情况。

4.固体、液体和气体的分子运动情况。

分子动理论告诉我们物体中的分子永不停息地做无规则运动，它们之间又存在着相互作

用力。分子力的作用要使分子聚集起来，而分子的无规则运动又要使它们分散开来。由于这

两种相反因素的作用结果，有固体、液体和气体三种不同的物质状态。

(1)提问学生：固体与液体、气体比较有什么特征？

总结学生回答的结果，说明固体为什么有一定的形状和体积呢？因为在固体中，分子间

距离较近，数量级在lO-n,m,分子之间作用很大，绝大部分分子只能在各自平衡位置附近

做无规则的振动。

(2)液体分子运动情况。

固体受热温度升高，最终熔化为液体，对大多数物质来说，其体积增加10%,也就是

说分子之间距离大约增加3%。因此，液体分子之间作用力很接近固体情况，分子间有较强

的作用力，分子无规则运动主要表现为在平衡位置附近振动。但由于分子间距离有所增加，

使分子也存在移动性，所以液体在宏观上有一定的体积，而又有流动性，没有固定的形状。

(3)液体汽化时体积扩大为原来的1000倍，说明分子间距离约增加为原来强而,即

10倍。因此气体分子间距离数量级在10"m,分子间除碰撞时有相互作用力外，彼此之间

一般几乎没有分子作用力，分子在两次碰撞之间是自由移动的。所以气体在宏观上表现出没

有一定的体积形状，可以充满任何一种容器。

五、课堂小结

1.前面三课时内学习的内容是对初中物理已学过的分子动理论的加深和扩展。总结起

来，分子动理论内容是：物体是由大量分子组成的，分子做永不停息的无规则热运动，分子

之间存在着引力和斥力。分子动理论是建立在大量实验事实基础上的，这理论是解释、分析

热现象的基本理论。

2.通过实验知道分子之间存在着引力和斥力，而且知道分子间的引力和斥力都随分子

间距离增大而减少，尤其斥力随距离增大减小得更快。由于分子间的斥力和引力同时存在，

每个分子受到引力和斥力的合力大小及方向随分子间距离大小而改变。其中分子间距离在

107°m的数量级有一个平衡位置(4),此位置下，斥力与引力的合力为零。当分子间距离

大于与引力显著，当分子间距离小于与斥力显著。分子间距离接近10"m时，分子间作用

力将微小到可忽略的程度。

3.固体、液体、气体三种状态的分子之间距离不同，分子之间作用力的变化也由大到

小至几乎不计。造成固、液、气三种物质状态的特性不同。

课堂练习：

1.用分子动理论的知识解释下列现象：

(1)洒在屋里的一点香水，很快就会在屋里的其他地方被闻到。

(2)水和酒精混合后，总体积减小。

(3)高压下的油会透过钢壁渗出。

(4)温度升高，布朗运动及扩散现象加剧。

(5)固体不容易被压缩和拉伸。

2.把一块洗净的玻璃板吊在橡皮筋的下端，使玻璃板水平地接触水面(如图3)。如果你想

使玻璃板离开水面，用手向上拉橡皮筋，拉动玻璃板的力是否大于玻璃板受的重力？动手试

一试，并解释为什么？

课堂上，表演后让学生回答。

正确答案是：拉力会大于玻璃板的重力。玻璃板离开水面时水会发生分裂，由于水分子

之间有引力存在，外力要克服这些分子引力造成外界拉力大于玻璃板的重力。玻璃板离开水

面后，可以看到玻璃板下表面上仍有水，说明玻璃板离开水时，水层发生断裂。

温度和温标

一、教学目标

知识与技能：1.知道温度表示物体的冷热程度.

2.理解摄氏温标的定标规定.

3.会估测温度，并能用温度计测量温度.

过程与方法：1.通过观察和实验了解温度计的结构和工作原理.

2.通过实验操作过程掌握使用温度计的方法，培养学生摸索新器材

使用方法的能力。

3.通过为温度计标定刻度的过程，感悟摄氏温标的定标方法.

情感、态度与价值观：1.乐于探究温度计等日常用品或新器件中的物理学原理.

2.关心温度与生活的联系.

重点：温度计的原理、摄氏温标.

难点：使用温度计易错之处、摄氏温标刻度的标定.

二、教学设计思路

“温度与温标”是初三物理新教材“热和能”这一章教学的基础内容，教材

对本节内容的处理是首先引入温度概念，而后指出温度计的测温原理是根据液体

的热胀冷缩，最后展开摄氏温标及正确使用温度计的教学。分析教材，设计教案

时我主要考虑了以下两点。

第一、常用温度计的测温原理是：标准物体一温度计与待测物体接触，达到

热平衡，标准物体的温度，便是待测物体的温度。因此，在教学设计时，我补充

强调液体温度计测温时，玻璃泡中液体的温度与待测物体的温度要相同，这既使

学生能更深入的理解温度计的结构设计和原理，也为下面学生探究正确使用温度

计的方法埋下了伏笔。

第二、重视把课堂教学作为学生亲身体验、探究的过程，整节内容以四个学

生实验为主线展开。第一个实验采用直接动手凭感觉、去判断，并通过实验探究

获得更准确判断物体冷、热的方法；第二个实验：手握温度计玻璃泡，观察温度

计中液柱在细管中的变化，引出温度计测温原理；第三个实验让学生根据测量的

基本要求和温度计的测温原理，通过测温过程探究正确测定温度的方法；第四个

实验：从器材的选择、实验方法和过程的设计都交给学生研究和选择，既巩固了

刚学过的知识、培养了动手能力，更使学生了解了一些科学实验的方法、体验了

利用摄氏温标定标的方法。

完成本设计内容需2课时。

三、教学器材

常用液体温度计、体温计、寒暑表、无刻度温度计（可用医用胶布条将温

度计的刻度贴住）、热水、温水、冷水各一杯、刻度尺、多媒体.

四、教学过程

（-）引入新课

【实验一】将左右两手分别浸入热水和冷水中，描述你左右两手的感

觉:，将左右两手分别浸入热水和

冷水中一段时间后，再把它们一起浸入温水中，描述你左右两手的感

觉：.

（问题）人们常凭感觉比较物体的冷热，这种感觉是不是绝对可靠呢？

人们可以凭感觉判断物体的冷和热，但这种判断并不总是准确的.为此,我们

引入温度这一物理量来客观地表示物体的冷热程度,并用温度计来测量物体的温

度.

（二）新课教学

1.温度：物体的冷热程度.

2.温度计

（1）温度计的构造

（让学生认真观察各种温度计:常用水银温度计、体温计、寒暑表,再请一名

学生按从内到外，从上到下的顺序描述他们构造上的相同之处。）

温度计由内径细而且均匀的玻璃管、薄壁玻璃泡、液体、玻璃外壳、刻度和

符号C组成。

（2）温度计的原理

（问题1）温度计是如何测出温度的？

【实验二】手握温度计下端玻璃泡,观察温度计中液柱在细管中的变化（保持一定

的时间），而后将手松开继续观察液柱变化。

观察到的现象:,

原因：.

手握温度计下端玻璃泡时，泡内液体受热膨胀，液面上升；手松开时，泡

内液体变冷收缩，液面下降，从液面的位置可读出温度的数值。常用温度计是利

用水银、酒精或煤油等液体的热胀冷缩的性质来测量温度的。

（问题2）实验时为什么要手握玻璃泡？手握玻璃泡时温度计中的液柱会一直

往上升吗？

提示:你生病发烧时是如何用体温计测体温的？（多媒体提示）

讨论并总结:手握玻璃泡是为了使泡中液体的温度发生改变；当泡中液体的

温度与手的温度相同时，液柱就不再上升了，这时温度计显示的就是手的表面温

度。因此，温度计在测温时必须满足的条件是：泡内液体的温度要与待测物体的

温度保持相同，故玻璃泡一定要与待测物体充分接触，大家用体温计测体温时就

是这样做的.

（问题3）你手中的温度计是很多科学家经过不懈努力改进、完成的，温度计

为什么要制成现在的样子呢？一一请你再次观察温度计的结构，简单分析这些结

构在测量过程中的作用。

①为什么温度计的内径很细而且均匀？②为什么温度计玻璃泡的壁很薄？

③为什么体温计的细玻璃管和玻璃泡之间有一个细小的折弯?④为什么体温计的

测量范围和最小刻度与常用水银温度计、寒暑表不同？

温度计的内径很细可使液体热胀冷缩现象明显、均匀可使刻度均匀；温度计

玻璃泡的壁很薄可使玻璃泡中液体的温度尽快与待测物体温度相同。体温计的小

折弯可防止体温计离开人体后细玻璃管中的水银流回玻璃泡内，这样体温计可以

离开人体进行读数;体温计的测量范围和最小刻度是根据人体温度变化范围和测

量需要达到的准确程度决定的。

（如果学生的思维活跃,可提的问题很多.如：玻璃管为什么要密封?管中液体

为什么要用水银、酒精或煤油而不用水?为什么细玻璃管的下端要设计玻璃泡？

为什么温度计比较小巧?温度计上的刻度是如何划分的?外壳上的C表示什么？等

等）

3.摄氏温标

温度计玻璃外壳上的C表示此温度计确定标度时采用的是摄氏温标，那么

摄氏温标是怎样确定温度的？（学生看书后回答，教师配合多媒体演示）

（1）规定：0℃——冰水混合物的温度

100℃——1标准大气压下沸水的温度

（问题1）50℃的刻度在哪里？（学生回答，配合多媒体演示.）

（问题2）1℃的刻度在哪里？（学生回答，配合多媒体演示.）

（问题3）怎样将分度扩展到100℃以上和0℃以下？（学生回答，配合多媒

体演示.）

（问题4）:（阅读课本P40页的表格）在给温度计标定刻度时要注意什么问

题？

（2）单位：摄氏度（℃）

（3）读法：37℃读作：37摄氏度；-4.7℃读作：负4.7摄氏度或零下4.7

摄氏度.

（阅读温度的阶梯图表）：了解自然界中的温度,练习摄氏温标读法.

4.为温度计标定摄氏温标刻度

（1）怎样正确使用温度计

【实验三】请你先估测水温，然后尝试用温度计测出热水的温度，并在测温过程

中思考如何测量才能得出正确的结果。

思考依据:①测量的基本要求②温度计的测温原理。（多媒体提示）

正确方法：

你从测量的基本要求想到：1._______________________________________

2._____________________________________________

你从温度计的测温原理想到：1.2._

学生测量热水温度并上台演示，师生总结正确使用温度计的方法（配合多媒

体演示）.

（2）为无刻度温度计标定刻度

【实验四】请你选择器材、设计实验方法和步骤给一只无刻度温度计标上刻度。

实验器

材：-

实验方法：L______________________________________________________

__________________________________________________________________,

2.___________________________________________________________________

实验步骤：______________________

学生总结实验方法并上台演示；选两组同学的温度计测讲台上温水的温度,

比一比谁的温度计更准确。

（可选择的实验方法：1.用冷水、热水定标；2.用室温和手的表面温度定标.）

⑶练习（课本P42例题）

三、课堂小结

学生谈二谈本节课的收获，教师归纳、总结

2.扩展知识

等温线：阅读等温线图，谈谈温度同人类及动、植物的联系.

①农作物只有在适宜的温度下才能生长、成熟.

②人类、动物必须在适宜的温度下才能生存.

③炼钢、育种和孵化幼雏要控制温度。

④食物要在低温下储藏------冰箱的使用。

四、布置作业

1.阅读课本P43-P44了解其它常用的测温计及其使用方法。

2.查阅资料，了解温度计、温标的形成及演变。

3.收集有关资料，从以下题目中选一个写一篇几百字左右的科学小

论文：

温度与气候、温度与生命、温度与工农业生产、温度与宇宙

演化、温室效应、热岛效应。

4.课本P471、2、3、4

五、课后反思

本节课的核心内容是温度计的结构、原理、刻度的标定及使用。按教材的安

排学生在学完温度计的使用方法后，知道测温时温度计的玻璃泡要与被测液体充

分接触并不能碰到容器的侧壁和底部，读数时温度计的玻璃泡不能离开被测液

体，可是却并不知道为什么要这样做。针对上述问题，我设计了【实验二】并用

相应的问题作引导，使学生充分理解常用温度计的测温原理是利用液体的热胀冷

缩并要使泡中液体的温度与待测物体的温度相同。在【实验三】时学生就能自行

摸索，边思考边操作得出温度计的使用方法。这样做可以改变死记操作步骤的灌

输式教学方式，培养学生自己摸索使用新器材的能力。因为他们今后在生活工作

中有很多场合会遇到新器材，需要他们自己去摸索其使用方法，本设计的目的就

是想为培养学生的这种能力作一定的努力.

六、意见和建议

1.本节内容基本上是以温度计为主线展开的，所以是否能将标题改为“温度与

温度计”。

2.能否将温度计的测温原理改为：利用液体的热胀冷缩并保持与待测物体的温

度相同；读数时温度计不能离开被测液体能否改为温度计的玻璃泡不能离开

被测液体；课本P40表格是否能增加煤油的数据。

3.卡片上简易温度计在制作时如瓶中不放满水，定标时会出现细管中液体基本

不太上升，或猛然上升冲出细管的情况；如瓶中装满水，瓶中水在膨胀时会

从橡皮泥中渗出；如改为瓶中不装水，在细管中滴一小段液柱，也会出现稍

微受热液柱就冲出细管的现象。所以，我设计用医用胶布将温度计的刻度贴

住，再让学生为此无刻度温度计标定刻度的实验。

7.5物体的内能

三维教学目标

1、知识与技能

(1)知道分子的动能，分子的平均动能，知道物体的温度是分子平均动能大小的标志；

(2)知道分子的势能跟物体的体积有关，知道分子势能随分子间距离变化而变化的定性规

律；

(3)知道什么是物体的内能，物体的内能与哪个宏观量有关，能区别物体的内能和机械能。

2、过程与方法：这节课中要让学生建立：分子动能、分子平均动能、分子势能、物体内能、

热量等五个以上物理概念，又要让学生初步知道三个物理规律：温度与分子平均动能关系，

分子势能与分子间距离关系，做功与热传递在改变物体内能上的关系。因此，教学中着重培

养学生对物理概念和规律的理解能力。

3、情感、态度与价值观：在分子平均动能与温度关系的讲授中，渗透统计的方法。在分子

间势能与分子间距离的关系上和做功与热传递关系上都要渗透归纳推理方法。

教学重点：教学重点是使学生掌握三个概念（分子平均动能、分子势能、物体内能），掌握

三个物理规律（温度与分子平均动能关系、分子势能与分子之间距离关系、热传递与功的关

系）。

教学难点：区分温度、内能、热量三个物理量是教学上的一个难点；分子势能随分子间距离

变化的势能曲线是教学上的另一难点。

教学教具：图片，展示分子间势能随分子间距离变化而变化的曲线。

教学过程：

第四节物体的内能

（-）引入新课

我们知道做机械运动的物体具有机械能,那么热现象发生过程中，也有相应的能量变化。

另一方面，我们又知道热现象是大量分子做无规律热运动产生的。那么热运动的能量与大量

的无规律运动有什么关系呢？这是今天学习的问题。

（二）新课教学

1、分子的动能、温度

物体内大量分子不停息地做无规则热运动，对于每个分子来说都有无规则运动的动能。

由于物体内各个分子的速率大小不同，因此，各个分子的动能大小不同。由于热现象是大量

分子无规则运动的结果，所以研究个别分子运动的动能是没有意义的。而研究大量分子热运

动的动能，需要将所有分子热运动动能的平均值求出来，这个平均值叫做分子热运动的平均

动能。

学习布朗运动和扩散现象时，我们知道布朗运动和扩散现象都与温度有关系，温度越高,

布朗运动越激烈，扩散也加快。依照分子动理论，这说明温度升高后分子无规则运动加剧。

用上述分子热运动的平均动能来说明，就是温度升高，分子热运动的平均动能增大。如果温

度降低，说明分子热运动的平均动能减小。因此从分子动理论观点来看，温度是物体分子热

运动的平均动能的标志。“标志”的含义是指物体温度升高或降低，表示了物体内部大量分

子热运动的平均动能增大或减小。温度不变，就表示了分子热运动的平均动能不变。其他宏

观物理量如时间、质量、物质种类都不是分子热运动平均动能的标志。但是，温度不是直接

等于分子的平均动能。

另一方面，温度只与物体内大量分子热运动的统计意义上的平均动能相对应，对于个别

分子或几十个、几百个分子热运动的动能大小与温度是没有关系的。

我们知道，温度这个物理量在宏观上的意义是表示物体冷热程度，而它又是大量分子热

运动平均动能大小的标志，这是温度的微观含义。

2、分子势能

分子间存在着相互作用力，因此分子间具有由它们的相对位置决定的势能，这就是分子

势能。如果分子间距离约为数量级时，分子的作用力的合力为零，此距离为r。。

当分子距离小于r。时，分子间的作用力表现为斥力，要减小分子间的距离必须克服斥

力做功，因此，分子势能随分子间距离的减小而增大。这种情形与弹簧被压缩时弹性势能增

大是相似的。如图1中弹簧压缩，弹性势能Ep增大。

如果分子间距离大于r。时，分子间的相互作用表现为引力，要增大分子间的距离必须

克服引力做功，因此，分子势能随分子间的距离增大而增大。这种情况与弹簧被拉伸时弹性

势能增大是相似的。如图1中弹簧拉伸，Ep增大。

从以上两种情况综合分析，分子间距离以r。为数值基准，r不论减小或增大，分子势能都增

大。所以说，分子在平衡位置处是分子势能最低点。如果分子间距离是无限远时，取分子势

能为零值，分子间距离从无限远逐渐减少至r。以前过程，分子间的作用力表现为引力，而

且距离减少，分子引力做正功，分子势能不断减小，其数值将比零还小为负值。当分子间距

离到达r。以后再减小，分子作用力表现为斥力，在分子间距离减小过程中，克服斥力做功，

使分子势能增大。其数值将从负值逐渐变大至零，甚至为正值。分子势能随分子间距离r

的变化情况可以在图的图象中表现出来。从图中看到分子间距离在r。处，分子势能最小。

既然分子势能的大小与分子间距离有关，那么在宏观上什么物理量能反映分子势能的大

小变化情况呢？如果对于确定的物体，它的体积变化，直接反映了分子间的距离，也就反映

了分子间的势能变化。所以分子势能的大小变化可通过宏观量体积来反映。

3、物体的内能

(1)物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和，叫做物体的内能。一切物体都是由

不停地做无规则热运动并且相互作用着的分子组成，因此任何物体都是有内能的。

提问：宏观量中哪些物理量是分子热运动的平均动能和分子势能的标志？(一个确定的物体,

分子总数是固定的，那么这物体的内能大小是由宏观量一一温度和体积决定的。如果不是确

定的物体，那么物体的内能大小是由质量、温度、体积和物态来决定。)

课堂讨论题：下列各个实例中，比较物体的内能大小，并说明理由。

①一块铁由15℃升高到55℃,比较内能。

②质量是lkg50℃的铁块与质量是0.lkg50℃的铁块，比较内能。

③质量是IkglOCTC的水与质量是IkglOOC的水蒸气，比较内能。

(2)物体机械运动对应着机械能，热运动对应着内能。任何物体都具有内能，同时还可以

具有机械能。例如在空中飞行的炮弹，除了具有内能，还具有机械能一一动能和重力势能。

提问：一辆汽车的车厢内有一气瓶氧气，当汽车以60km/h行驶起来后，气瓶内氧气的内能

是否增加？(内能是所有分子热运动动能和分子势能之总和，而不是分子定向移动的动能。

另一方面，物体机械能增加，内能不一定增加)

课上练习：

判断下面各结论是否正确？

(1)温度高的物体，内能不一定大。

(2)同样质量的水在100℃时的内能比60℃时的内能大。

(3)内能大的物体，温度一定高。

(4)内能相同的物体，温度一定相同。

答案：(1)、(2)是对的。

在标准大气压下，100℃的水吸收热量变成同温度的水蒸气的过程，下面的说法是否正确？

(1)分子热运动的平均动能不变，因而物体的内能不变。

(2)分子的平均动能增加，因而物体的内能增加。

答案：以上结论都不对。

课堂小结：

(1)这节课上新建立了三个物理概念：分子热运动的平均动能、分子势能、内能。要知道

这三个概念的确切含义，更为重要的是能够区分温度、内能、热量，知道内能与机械能的区

别和联系。

（2）要掌握三个物理规律：分子热运动的平均动能与温度的关系、分子间的相互作用力与

分子间距离的关系、做功与热传递在使物体内能改变上的关系。

第八章气体

8.1气体的等温变化玻意耳定律

三维教学目标

1、知识与技能

（1）知道什么是等温变化；

（2）知道玻意耳定律是实验定律，掌握玻意耳定律的内容和公式，知道定律的适用条件；

（3）理解气体等温变化的p—V图象的物理意义；

（4）知道用分子动理论对玻意耳定律的定性解释；

（5）会用玻意耳定律计算有关的问题。

2、过程与方法：通过实验培养学生的观察、分析能力和从实验得出物理规律的能力。

3、情感、态度与价值观：当需要研究两个以上物理量间的关系时，先保持某个或某几个物理量不变，从最

简单的情况开始研究，得出某些规律，然后再进一步研究所涉及的各个物理量间的关系。

教学重点：通过实验使学生知道并掌握一定质量的气体在等温变化时压强与体积的关系，理解P-V图象

的物理意义，知道玻意耳定律的适用条件。

教学难点：学生往往由于“状态”和“过程”分不清，造成抓不住头绪，不同过程间混淆不清的毛病，

这是难点。在目前这个阶段，有相当多学生尚不能正确确定密闭气体的压强。

教学教具：定性演示一定质量的气体在温度保持不变时压强与体积的关系，橡皮膜（或气球皮）、直径

为5cm左右两端开口的透明塑料筒（长约25cm左右）、与筒径匹配的自制活塞、20cmX6cni薄木板一块。

较精确地演示一定质量的气体在温度保持不变时压强与体积的关系实验仪器。

教学过程：

第一节气体的等温变化玻意耳定律

（一）引入新课

对照牛顿第二定律的研究过程先m一定，axF；再F一定，现在我们利用这种控制条件的研

究方法，研究气体状态参量之间的关系。

（-）新课教学

1、一定质量的气体保持温度不变，压强与体积的关系

思考：怎样保证气体的质量是一定的？怎样保证气体的温度是一定的？（密封好；缓慢移活塞，筒不与手

接触）

2、较精确的研究一定质量的气体温度保持不变，压强与体积的关系

（1）介绍实验装置，观察实验装置，并回答：

①研究哪部分气体？

②A管中气体体积怎样表示？(1•S)

③阀门a打开时，A管中气体压强多大？阀门a闭合时A管中气体压强多大？(p„)

④欲使A管中气体体积减小，压强增大，B管应怎样操作？写出A管中气体压强的表达式(p=p„+h)。

⑤欲使A管中气体体积增大，压强减小，B管应怎样操作？写出A管中气体压强的表达式(p=p„-h)。

⑥实验过程中的恒温是什么温度？为保证A管中气体的温度恒定，在操作B管时应注意什么？(缓慢)

(2)实验数据采集

压强单位：mrrfig；体积表示：倍率法环境温度：室温大气压强：

Po=mmHg

①A管中气体体积减小时(基准体积为V)

顺序12345

1

体积Vl3v3MV

压强

②A管中气体体积增大时(基准体积为W)

顺序12345

体积▽2W3W

压强

(3)实验结论：实验数据表明：

一定质量的气体，在温度不变的条件下，体积缩小到原来的几分之一，它的压强就增大到原来的几倍;

一定质量的气体，在温度不变的条件下，体积增大到原来的几倍，它的压强就减小为原来的几分之一。

改用其他气体做这个实验，结果相同。

3、玻意耳定律

(1)定律内容表述之一

一定质量的气体，在温度不变的情况下，它的压强跟体积成反比。数学表达式，设初态体积为％,压

强为P1；末态体积为丫2,压强为P2。有：

PlVl=P2V2

(2)定律内容表述之二

一定质量的气体，在温度不变的情况下，它的压强跟体积的乘积是不变的。数学表达式，pv二恒量

(3)用图象表述玻意耳定律

纵轴代表气体的压强；横轴代表气体的体积；选取恰当的分度和单位。

讨论：一下图线该是什么形状，并尝试把它画出来。(等温线)

4、关于玻意耳定律的讨论

问题：图象平面上的一个点代表什么？曲线AB代表什么？线段AB代表什么？pV二恒量一式中的恒量是普适

恒量吗？(作出一定质量的气体，在不同温度下的几条等温线，比较后由学生得出结论：恒量随温度升高

而增大)

下面的数据说明什么？一定质量的氮气

压强latm500atm1000atm

实测体积lm31.36/500m32.0685/1000m3

计算体积l/500m31/1000m3

适用条件：压强不太大(和大气压比较)、温度不太低(和室温比较)的任何气体。你能推导出用密度形

式表达的玻意耳定律吗？你能用分子动理论对玻意耳定律作出解释吗？

例1：某个容器的容积是10L,所装气体的压强是20Xl（rPa。如果温度保持不变，把容器的开关打开以后,

容器里剩下的气体是原来的百分之几？设大气压是LOXlO'Pa。

解：设容器原装气体为研究对象。

初态p!=20X105PaVi=10LTi=T

5

末态p2=l.0X10PaV2=?LT2=T

由玻意耳定律PiVi=p2V2得:

PM2070$x10,“c,

-J-2-=------------j—L=200L

p2i.oxicr

故部XI。。%=5%

即剩下的气体为原来的5%。

8.2气体的等容变化和等压变化

★新课标要求

（-）知识与技能

1.知道什么是气体的等容变化过程；掌握查理定律的内容、数学表达式；理解

P-T图象的物理意义；知道查理定律的适用条件。

2.知道什么是气体的等压变化过程；掌握盖-吕萨克定律的内容、数学表达式；

理解V-T图象的物理意义。

（二）过程与方法

掌握物理规律的表达方法

（二）情咸太府与价值如

1.7养嬴图泊这种数学语言表达物理规律的能力。

2.领悟物理探索的基本思路，培养科学的价值观。

★教学重点

1.查理定律的内容、数学表达式及适用条件。

2.盖-吕萨克定律的内容、数学表达式及适用条件。

★教学难点

对p-T图象和V-T图象的物理意义的理解。

★教学方法

讲授法、电教法

★教学用具：

投影仪、投影片

★教学过程

（一）引入新课

教师：（复习提问）玻意耳定律的内容和公式是什么？

教师：应用玻意耳定律求解问题的基本思路是什么？

学生讨论回答

教师点出课题：那么，当气体的体积保持不变时，气体的压强与温度的关系是怎

样的呢？若气体的压强保持不变时，气体的体积与温度的关系又是怎样的呢？这

节课我们学习气体的等容变化和等压变化。

（二）进行新课

1.气体的等容变化

教师：我们先来看一个演示实验：滴液瓶中装有干燥的空气，用涂有少量润滑油

的橡皮塞盖住瓶口，把瓶子放入热水中，会看到塞子飞出；把瓶子放在冰水混合

物中，拔掉塞子时会比平时费力。

学生讨论回答

教师：（提问）实验说明了怎样的道理？

学生讨论回答

教师：一定质量的气体在体积不变时，压强随温度的变化叫做等容变化。在等容

变化过程中，压强和温度有何定量关系呢？

法国科学家查理通过实验发现，当气体的体积一定时，各种气体的压强与温度之

间都有线性关系。我们把它叫做查理定律。

p/'ApJ'A

Z

/

Z

B

0273.15r/K

甲乙

教师：画出气体压强p与摄氏温度t的关系图线（如图甲所示），图线不过原

点。然后引导学生分析得出气体压强p与热力学温度T的关系图线（如图乙所

示），图线过原点。从而得出查理定律在热力学温标下的表述：

查理定律：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强p与热力学温度T

成正比。即P/T=C（是比例常数）。

或P1/T1=P2/T2

强调指出：（1）上述规律，必须满足“一定质量的气体”。Pi、T1、P2、T2

分别表示气体在两个不同状态下的压强和热力学温度。

（2）等容过程的图象：一定质量的气体，在等容过程中压强p与热力学温度T

成正比，p-T图线为过原点的直线。等容过程的p-T图象称为等容线。

2.气体的等压变化

教师：一定质量的气体在压强不变时，体积随温度的变化叫做等压变化。在等压

变化过程中，体积和温度有何定量关系呢？

法国科学家盖一吕萨克通过实验发现，当气体的压强一定时，各种气体的体积与

温度之间都有线性关系。我们把它叫做盖一吕萨克定律。

在热力学温标下盖一吕萨克定律的表述为：

一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，体积V与热力学温度T成正比。

即V/T=C（比例常数）。或V1/T1=V2/T2

强调指出：（1）上述规律，必须满足“一定质量的气体”。Vi、Ti、V2、

T2分别表示气体在两个不同状态下的体积和热力学温度。

（2）等压过程的图象：一定质量的气体，在等压过程中体积V与热力学温度T

成正比，V-T图线为过原点的直线。等压过程的V-T图象称为等压线。

［投影］例题（教材25页）

（通过引导学生分析解决实际问题，加强学生对实验定律的理解和应用能力。培

养学生运用定律求解问题的思路和方法。）

学生完成教材25页的“思考与讨论”，加深对图象的理解。

（三）课堂总结、点评

这节课我们望习了鼻体的等容变化和等压变化规律。

查理定律：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强p与热力学温度T

成正比。即P/T=C

（C是比例常数）

或P1/T1=P2/T2

盖一吕萨克定律：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，体积V与热力

学温度T成正比。即V/T=C（C是比例常数）

或V1/T1=V2/T2

★课后作业

完成P26"问题与练习”的题目。

8.3气体理想气体的状态方程

三维教学目标

1、知识与技能

（1）初步理解“理想气体”的概念；

（2）掌握运用玻意耳定律和查理定律推导理想气体状态方程的过程，熟记理想气体状态方程的数学表达式,

并能正确运用理想气体状态方程解答有关简单问题；

（3）熟记盖•吕萨克定律及数学表达式，并能正确用它来解答气体等压变化