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高中物理選修教案
選修3-3物理篇一：人教版高中物理選修3-3教案
高中物理人教版選秀3-3教案
第七章 1、物質(zhì)是由大量分子組成的
一、教學(xué)目標(biāo)
1．在物理知識(shí)方面的要求：
（1）知道一般分子直徑和質(zhì)量的數(shù)量級(jí)；
�。�2）知道阿伏伽德羅常數(shù)的含義，記住這個(gè)常數(shù)的數(shù)值和單位；
�。�3）知道用單分子油膜方法估算分子的直徑。
二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析
1．使學(xué)生理解和學(xué)會(huì)用單分子油膜法估算分子大�。ㄖ睆剑┑姆椒ǎ�
2．運(yùn)用阿伏伽德羅常數(shù)估算微觀量（分子的體積、直徑、分子數(shù)等）的方法。
三、教具
1．教學(xué)掛圖或幻燈投影片：水面上單分子油膜的示意圖；離子顯微鏡下看到鎢原子分布的圖樣。
2．演示實(shí)驗(yàn)：演示單分子油膜：油酸酒精溶液（1：20O），滴管，直徑約20cm圓形水槽，燒杯，畫有方格線的透明塑料板。
四、主要教學(xué)過程
�。ㄒ唬釋W(xué)內(nèi)容簡(jiǎn)介
1．熱現(xiàn)象：與溫度有關(guān)的物理現(xiàn)象。如熱脹冷縮、摩擦生熱、水結(jié)冰、濕衣服晾干等都是熱現(xiàn)象。
2．熱學(xué)的主要內(nèi)容：熱傳遞、熱膨脹、物態(tài)變化、固體、液體、氣體的性質(zhì)等。
3．熱學(xué)的基本理論：由于熱現(xiàn)象的本質(zhì)是大量分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，因此研究熱學(xué)的基本理論是分子動(dòng)理論、量守恒規(guī)律。
（二）新課教學(xué)過程
1．分子的大小。分子是看不見的，怎樣能知道分子的大小呢？
（1）單分子油膜法是最粗略地說明分子大小的一種方法。
介紹并定性地演示：如果油在水面上盡可能地散開，可認(rèn)為在水面上形成單分子油膜，可以通過幻燈觀察到，并且利用已制好的方格透明膠片蓋在水面上，用于測(cè)定油膜面積。如圖1所示。
提問：已知一滴油的體積V和水面上油膜面積S，那么這種油分子的直徑是多少？ 在學(xué)生回答的基礎(chǔ)上，還要指出：
如果分子直徑為d，油滴體積是V，油膜面積為S，則d=V／S，根據(jù)估算得出分子直徑的數(shù)量級(jí)為10-10m。
�。�2）利用離子顯微鏡測(cè)定分子的直徑。
看物理課本上彩色插圖，鎢針的尖端原子分布的圖樣：插圖的中心部分亮點(diǎn)直接反映鎢原子排列情況。經(jīng)過計(jì)算得出鎢原子之間的距離是2×10-10m。如果設(shè)想鎢原子是一個(gè)挨著一個(gè)排列的話，那么鎢原子之間的距離L就等于鎢原子的直徑d，如圖2所示。
�。�3）用不同方法測(cè)量出分子的大小并不完全相同，但是數(shù)量級(jí)是相同的。測(cè)量結(jié)果表明，一般分子直徑的數(shù)量級(jí)是10-10m。例如水分子直徑是4×10-10m，氫分子直徑是2.3×10-10m。
�。�4）指出認(rèn)為分子是小球形是一種近似模型，是簡(jiǎn)化地處理問題，實(shí)際分子結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，但通過估算分子大小的數(shù)量級(jí)，對(duì)分子的大小有了較深入的認(rèn)識(shí)。
2．阿伏伽德羅常數(shù)
向?qū)W生提問：在化學(xué)課上學(xué)過的阿伏伽德羅常數(shù)是什么意義？數(shù)值是多少？明確1mol物質(zhì)中含有的微粒數(shù)（包括原子數(shù)、分子數(shù)、離子數(shù)??）都相同。此數(shù)叫阿伏伽德羅常數(shù)，可用符號(hào)NA表示此常數(shù)， NA=6.02×1023個(gè)／mol，粗略計(jì)算可用NA=6×1023個(gè)／mol。（阿伏伽德羅常數(shù)是一個(gè)基本常數(shù)，科學(xué)工作者不斷用各種方法測(cè)量它，以期得到它精確的數(shù)值。）
再問學(xué)生，摩爾質(zhì)量、摩爾體積的意義。
如果已經(jīng)知道分子的大小，不難粗略算出阿伏伽德羅常數(shù)。例如，1mol水的質(zhì)量是0.018kg，體積是1.8×10-5m3。每個(gè)水分子的直徑是4×10-10m，它的體積是（4×10－10）m3=3×10-29m3。如果設(shè)想水分子是一個(gè)挨著一個(gè)排列的。
提問學(xué)生：如何算出1mol水中所含的水分子數(shù)？
3．微觀物理量的估算
若已知阿伏伽德羅常數(shù)，可對(duì)液體、固體的分子大小進(jìn)行估算。事先我們假定近似地認(rèn)為液體和固體的分子是一個(gè)挨一個(gè)排列的（氣體不能這樣假設(shè)）。
提問學(xué)生：1mol水的質(zhì)量是M=18g，那么每個(gè)水分子質(zhì)量如何求？
提問學(xué)生：若已知鐵的相對(duì)原子質(zhì)量是56，鐵的密度是7.8×103kg／m3，試求質(zhì)量是1g的鐵塊中鐵原子的數(shù)目（取1位有效數(shù)字）。又問：是否可以計(jì)算出鐵原子的直徑是多少來？
歸納總結(jié)：以上計(jì)算分子的數(shù)量、分子的直徑，都需要借助于阿伏伽德羅常數(shù)。因此可以說，阿伏伽德羅常數(shù)是聯(lián)系微觀世界和宏觀世界的橋梁。它把摩爾質(zhì)量、摩爾體積等這些宏觀量與分子質(zhì)量、分子體積（直徑）等這些微觀量聯(lián)系起來。
�。ㄈ┱n堂練習(xí)
1．體積是10-4cm3的油滴滴于水中，若展開成一單分子油膜，則油膜面積的數(shù)量級(jí)是
A.102cm2
答案：B
2．已知銅的密度是8.9×103kg／m3，銅的摩爾質(zhì)量是63．5×10-3kg／mol。體積是4．5cm3的銅塊中，含有多少原子？并估算銅分子的大小。
答案：3．8×1023， 3×10-10m
�。ㄋ模┱n堂小結(jié)
1．物體是由體積很小的分子組成的。這一結(jié)論有堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。單分子油膜實(shí)驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)是上述結(jié)論的有力依據(jù)。分子直徑大約有10－10m的數(shù)量級(jí)。
2．阿伏伽德羅常數(shù)是物理學(xué)中的一個(gè)重要常數(shù)，它的意義和常數(shù)數(shù)值應(yīng)該記住。
3．學(xué)會(huì)計(jì)算微觀世界的物理量（如分子數(shù)目、分子質(zhì)量、分子直徑等）的一般方法。由于微觀量是不能直接測(cè)量的，人們可以測(cè)定宏觀物理量，用阿伏伽德羅常數(shù)作為橋梁，間接計(jì)算出微觀量來。如分子質(zhì)量m，可通過物質(zhì)摩爾質(zhì)量M和阿伏伽德羅常數(shù)NA，得到m=M／NA。通過B.104cm2 C.106cm2 D. 108cm2 物質(zhì)摩爾質(zhì)量 M、密度 ρ、阿伏伽德羅常數(shù)NA，計(jì)算出分子直徑
2、分子的熱運(yùn)動(dòng)
一、教學(xué)目標(biāo)
1．物理知識(shí)方面的要求：
（1）知道并記住什么是布朗運(yùn)動(dòng)，知道影響布朗運(yùn)動(dòng)激烈程度的因素，知道布朗運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的原因。
�。�2）知道布朗運(yùn)動(dòng)是分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的反映。
�。�3）知道什么是分子的熱運(yùn)動(dòng)，知道分子熱運(yùn)動(dòng)的激烈程度與溫度的關(guān)系。
2．通過對(duì)布朗運(yùn)動(dòng)的觀察，發(fā)現(xiàn)其特征，分析概括出布朗運(yùn)動(dòng)的原因；培養(yǎng)學(xué)生概括、分析能力和推理判斷能力。
從對(duì)懸浮顆粒無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的原因分析，使學(xué)生初步接觸到用概率統(tǒng)計(jì)的觀點(diǎn)分析大量偶然事件的必然結(jié)果。
二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析
1．通過學(xué)生對(duì)布朗運(yùn)動(dòng)的觀察，引導(dǎo)學(xué)生思考、分析出布朗運(yùn)動(dòng)不是外界影響產(chǎn)生的，是液體分子撞擊微粒不平衡性產(chǎn)生的。布朗運(yùn)動(dòng)是永不停息的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，反映了液體分子的永不
停息的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。這一連串結(jié)論的得出是這堂課的教學(xué)重點(diǎn)。
2．學(xué)生觀察到的布朗運(yùn)動(dòng)不是分子運(yùn)動(dòng)，但它又間接反映液體分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)。這是課堂上的難點(diǎn)。這個(gè)難點(diǎn)要從開始分析顯微鏡下看不到分子運(yùn)動(dòng)這個(gè)問題逐漸分散解疑。
三、教 具
1．氣體和液體的擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)：分別裝有二氧化氮和空氣的玻璃儲(chǔ)氣瓶、玻璃片；250mL水杯內(nèi)盛有凈水、紅墨水。
四、主要教學(xué)過程
（一）引入新課
讓學(xué)生觀察兩個(gè)演示實(shí)驗(yàn)：
1．把盛有二氧化氮的玻璃瓶與另一個(gè)玻璃瓶豎直方向?qū)谙嘟佑|，看到二氧化氮?dú)怏w從下面的瓶?jī)?nèi)逐漸擴(kuò)展到上面瓶?jī)?nèi)。
2．在一燒杯的凈水中，滴入一二滴紅墨水后，紅墨水在水中逐漸擴(kuò)展開來。
提問：上述兩個(gè)實(shí)驗(yàn)屬于什么物理現(xiàn)象？這現(xiàn)象說明什么問題？
在學(xué)生回答的基礎(chǔ)上總結(jié)：上述實(shí)驗(yàn)是氣體、液體的擴(kuò)散現(xiàn)象，擴(kuò)散現(xiàn)象是一種熱現(xiàn)象。它說明分子在做永不停息的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。而且擴(kuò)散現(xiàn)象的快慢直接與溫度有關(guān)，溫度高，擴(kuò)散現(xiàn)象加快。這些內(nèi)容在初中物理中已經(jīng)學(xué)習(xí)過了。
�。ǘ┬抡n教學(xué)過程
1．介紹布朗運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象
1827年英國(guó)植物學(xué)家布朗用顯微鏡觀察懸浮在水中的花粉，發(fā)現(xiàn)花粉顆粒在水中不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，后來把顆粒的這種無規(guī)則運(yùn)動(dòng)叫做布朗運(yùn)動(dòng)。不只是花粉，其他的物質(zhì)如藤黃、墨汁中的炭粒，這些小微粒懸浮在水中都有布朗運(yùn)動(dòng)存在。
讓學(xué)生看教科書上圖，圖上畫的幾個(gè)布朗顆粒運(yùn)動(dòng)的路線，指出這不是布朗微粒運(yùn)動(dòng)的軌跡，它只是每隔30s觀察到的位置的一些連線。實(shí)際上在這短短的30s內(nèi)微粒運(yùn)動(dòng)也極不規(guī)則，絕不是直線運(yùn)動(dòng)。
2．介紹布朗運(yùn)動(dòng)的幾個(gè)特點(diǎn)
�。�1）連續(xù)觀察布朗運(yùn)動(dòng)，發(fā)現(xiàn)在多天甚至幾個(gè)月時(shí)間內(nèi)，只要液體不干涸，就看不到這種運(yùn)動(dòng)停下來。這種布朗運(yùn)動(dòng)不分白天和黑夜，不分夏天和冬天（只要懸浮液不冰凍），永遠(yuǎn)在運(yùn)動(dòng)著。所以說，這種布朗運(yùn)動(dòng)是永不停息的。
�。�2）換不同種類懸浮顆粒，如花粉、藤黃、墨汁中的炭粒等都存在布朗運(yùn)動(dòng)，說明布朗運(yùn)動(dòng)不取決于顆粒本身。更換不同種類液體，都不存在布朗運(yùn)動(dòng)。
（3）懸浮的顆粒越小，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯。顆粒大了，布朗運(yùn)動(dòng)不明顯，甚至觀察不到運(yùn)動(dòng)。
（4）布朗運(yùn)動(dòng)隨著溫度的升高而愈加激烈。
3．分析、解釋布朗運(yùn)動(dòng)的原因
（1）布朗運(yùn)動(dòng)不是由外界因素影響產(chǎn)生的，所謂外界因素的影響，是指存在溫度差、壓強(qiáng)差、液體振動(dòng)等等。
分層次地提問學(xué)生：若液體兩端有溫度差，液體是怎樣傳遞熱量的？液體中的懸浮顆粒將做定向移動(dòng)，還是無規(guī)則運(yùn)動(dòng)？溫度差這樣的外界因素能產(chǎn)生布朗運(yùn)動(dòng)嗎？
歸納總結(jié)學(xué)生回答，液體存在著溫度差時(shí)，液體依靠對(duì)流傳遞熱量，這樣懸浮顆粒將隨液體有定向移動(dòng)。但布朗運(yùn)動(dòng)對(duì)不同顆粒運(yùn)動(dòng)情況不相同，因此液體的溫度差不可能產(chǎn)生布朗運(yùn)動(dòng)。又如液體的壓強(qiáng)差或振動(dòng)等都只能使液體具有定向運(yùn)動(dòng)，懸浮在液體中的小顆粒的定向移動(dòng)不是布朗運(yùn)動(dòng)。因此，推理得出外界因素的影響不是產(chǎn)生布朗運(yùn)動(dòng)的原因，只能是液體內(nèi)部造成的。
�。�2）布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮在液體中的微小顆粒受到液體各個(gè)方向液體分子撞擊作用不平衡造成的。
顯微鏡下看到的是固體的微小懸浮顆粒，液體分子是看不到的，因?yàn)橐后w分子太小。但液體中許許多多做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的分子不斷地撞擊微小懸浮顆粒，當(dāng)微小顆粒足夠小時(shí)，它受到來自各
個(gè)方向的液體分子的撞擊作用是不平衡的。如教科書上的插圖所示。
在某一瞬間，微小顆粒在某個(gè)方向受到撞擊作用強(qiáng)，它就沿著這個(gè)方向運(yùn)動(dòng)。在下一瞬間，微小顆粒在另一方向受到的撞擊作用強(qiáng)，它又向著另一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)。任一時(shí)刻微小顆粒所受的撞擊在某一方向上占優(yōu)勢(shì)只能是偶然的，這樣就引起了微粒的無規(guī)則的布朗運(yùn)動(dòng)。
懸浮在液體中的顆粒越小，在某一瞬間跟它相撞擊的分子數(shù)越少。布朗運(yùn)動(dòng)微粒大小在10－6m數(shù)量級(jí)，液體分子大小在10－10m數(shù)量級(jí)，撞擊作用的不平衡性就表現(xiàn)得越明顯，因此，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯。懸浮在液體中的微粒越大，在某一瞬間跟它相撞擊的分子越多，撞擊作用的不平衡性就表現(xiàn)得越不明顯，以至可以認(rèn)為撞擊作用互相平衡，因此布朗運(yùn)動(dòng)不明顯，甚至觀察不到。
液體溫度越高，分子做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)越激烈，撞擊微小顆粒的作用就越激烈，而且撞擊次數(shù)也加大，造成布朗運(yùn)動(dòng)越激烈。
5．布朗運(yùn)動(dòng)的發(fā)現(xiàn)及原因分析的重要意義
（1）結(jié)合上面的講解分析提問學(xué)生：布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮在液體中的固體微粒分子的運(yùn)動(dòng)嗎？是液體分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)嗎？布朗微粒是被誰無規(guī)則撞擊而造成的？布朗運(yùn)動(dòng)間接地反映了誰的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)？
綜合學(xué)生回答歸納總結(jié)：
�。�1）固體顆粒是由大量分子組成的，仍然是宏觀物體；顯微鏡下看到的只是固體微小顆粒，光學(xué)顯微鏡是看不到分子的；布朗運(yùn)動(dòng)不是固體顆粒中分子的運(yùn)動(dòng)，也不是液體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，而是懸浮在液體中的固體顆粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的原因是液體分子對(duì)它無規(guī)則撞擊的不平衡性。因此，布朗運(yùn)動(dòng)間接地證實(shí)了液體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。
�。�2）布朗運(yùn)動(dòng)隨溫度升高而愈加激烈，在擴(kuò)散現(xiàn)象中，也是溫度越高，擴(kuò)散進(jìn)行的越快，而這兩種現(xiàn)象都是分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的反映。這說明分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)與溫度有關(guān)，溫度越高，分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)越激烈。所以通常把分子的這種無規(guī)則運(yùn)動(dòng)叫做熱運(yùn)動(dòng)。
�。ㄈ┱n堂小結(jié)
1．要知道什么是布朗運(yùn)動(dòng)。它是懸浮在液體中的固體微粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，是在顯微鏡下觀察到的。
2．知道布朗運(yùn)動(dòng)的三個(gè)主要特點(diǎn)：永不停息地?zé)o規(guī)則運(yùn)動(dòng)；顆粒越小，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯；溫度越高，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯。
3．產(chǎn)生布朗運(yùn)動(dòng)的原因：它是由于液體分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)對(duì)固體微小顆粒各個(gè)方向撞擊的不均勻性造成的。
4．布朗運(yùn)動(dòng)間接地反映了液體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，布朗運(yùn)動(dòng)、擴(kuò)散現(xiàn)象都有力地說明物體內(nèi)大量的分子都在永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。
�。ㄋ模┱n堂練習(xí)
1．關(guān)于布朗運(yùn)動(dòng)的下列說法中，正確的是 [ ]。
A．布朗運(yùn)動(dòng)就是液體分子的熱運(yùn)動(dòng)
B．布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮在液體中的固體顆粒內(nèi)的分子的無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)
C．溫度越高，布朗運(yùn)動(dòng)越激烈
D．懸浮顆粒越小，布朗運(yùn)動(dòng)越激烈
答案：C、D。
2．如圖是觀察記錄做布朗運(yùn)動(dòng)的一個(gè)微粒的運(yùn)動(dòng)路線。從微粒在A點(diǎn)開始記錄，每隔30s記錄下微粒的一個(gè)位置，得到B、C、D、E、F、G等點(diǎn)，則微粒在75s末時(shí)的位置 [ ]。
選修3-3物理篇二：新課標(biāo)人教版高中物理選修3-3全套精品教案
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第七章 分子動(dòng)理論 ........................................................................................................ 2
7.1 物質(zhì)是由大量分子組成的 ................................................................................. 2
第一節(jié) 物質(zhì)是由大量分子組成的 ............................................................................ 2
7.2分子的熱運(yùn)動(dòng) ................................................................................................. 4
第二節(jié) 分子的熱運(yùn)動(dòng) ............................................................................................. 5
7.3 分子間的相互作用力 ........................................................................................ 7
第三節(jié)分子間的相互作用力 ................................................................................. 7
7.4 物體的內(nèi)能 .................................................................................................... 10
第四節(jié) 物體的內(nèi)能 ............................................................................................... 10
第八章 氣 體.......................................................................................................... 13
8.1 氣體的等溫變化 玻意耳定律............................................................................ 13
第一節(jié)氣體的等溫變化 玻意耳定律 ................................................................... 13
8.2氣體的等容變化和等壓變化 .......................................................................... 15
第二節(jié)氣體的等容變化和等壓變化..................................................................... 15
8.3氣體 理想氣體的狀態(tài)方程 .......................................................................... 17
第三節(jié)氣體·理想氣體的狀態(tài)方程..................................................................... 18
8.4氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋 .................................................................................. 20
第四節(jié) 氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋 .......................................................................... 21
第九章 物體和物態(tài)變化 ............................................................................................... 24
9.1固 體 ........................................................................................................... 24
第一節(jié) 固 體 ...................................................................................................... 24
9.2 液體 ...................................................................................................... 25
第二節(jié) 液體 .................................................................................................... 25
10.1、2 功和內(nèi)能 熱和內(nèi)能 ................................................................................. 28
第一節(jié) 功和內(nèi)能 熱和內(nèi)能 ................................................................................. 28
10.3熱力學(xué)第一定律 能量守恒定律 ................................................................. 29
第三節(jié) 熱力學(xué)第一定律 能量守恒定律 ............................................................... 29
10.4 熱力學(xué)第二定律 ........................................................................................... 30
第四節(jié)熱力學(xué)第二定律 ...................................................................................... 30
10.5 能源 環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展 .......................................................................... 32
第五節(jié)能源 環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展 ........................................................................ 32
第七章 分子動(dòng)理論
7.1 物質(zhì)是由大量分子組成的
教學(xué)目標(biāo)
1、知識(shí)與技能
�。�1）知道一般分子直徑和質(zhì)量的數(shù)量級(jí)；
�。�2）知道阿伏伽德羅常數(shù)的含義，記住這個(gè)常數(shù)的數(shù)值和單位；
�。�3）知道用單分子油膜方法估算分子的直徑。
2、過程與方法：通過單分子油膜法估算測(cè)量分子大小，讓學(xué)生體會(huì)到物質(zhì)是由大量分子組成的。形成正確的唯物主義價(jià)值觀。
3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀
教學(xué)重難點(diǎn)
�。�1）使學(xué)生理解和學(xué)會(huì)用單分子油膜法估算分子大小（直徑）的方法；
�。�2）運(yùn)用阿伏伽德羅常數(shù)估算微觀量（分子的體積、直徑、分子數(shù)等）的方法。 教學(xué)教具
（1）教學(xué)掛圖或幻燈投影片：水面上單分子油膜的示意圖；離子顯微鏡下看到鎢原子分布的圖樣；
�。�2）演示實(shí)驗(yàn)：演示單分子油膜：油酸酒精溶液（1：20O），滴管，直徑約20cm圓形水槽，燒杯，畫有方格線的透明塑料板。
教學(xué)過程：
第一節(jié) 物質(zhì)是由大量分子組成的
（一）熱學(xué)內(nèi)容簡(jiǎn)介
�。�1）熱現(xiàn)象：與溫度有關(guān)的物理現(xiàn)象。如熱脹冷縮、摩擦生熱、水結(jié)冰、濕衣服晾干等都是熱現(xiàn)象。
�。�2）熱學(xué)的主要內(nèi)容：熱傳遞、熱膨脹、物態(tài)變化、固體、液體、氣體的性質(zhì)等。
（3）熱學(xué)的基本理論：由于熱現(xiàn)象的本質(zhì)是大量分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，因此研究熱學(xué)的基本理論是分子動(dòng)理論、量守恒規(guī)律。
（二）新課教學(xué)
1、分子的大�。悍肿邮强床灰姷�，怎樣能知道分子的大小呢？
（1）單分子油膜法是最粗略地說明分子大小的一種方法。
演示：如果油在水面上盡可能地散開，可認(rèn)為在水面上形成單分子油膜，可以通過幻燈觀察到，并且利用已制好的方格透明膠片蓋在水面上，用于測(cè)定油膜面積。如圖1所示。
提問：已知一滴油的體積V和水面上油膜面積S，那么這種油分子的直徑是多少？（如果分子直徑為d，油滴體積是V，油膜面積為S，則d=V／S，根據(jù)估算得出分子直徑的數(shù)量級(jí)為10-10m）
�。�2）利用離子顯微鏡測(cè)定分子的直徑。
看物理課本上彩色插圖，鎢針的尖端原子分布的圖樣：插圖的中心部分亮點(diǎn)直接反映鎢原子排列情況。經(jīng)過計(jì)算得出鎢原子之間的距離是2×10-10m。如果設(shè)想鎢原子是一個(gè)挨著
一個(gè)排列的話，那么鎢原子之間的距離L就等于鎢原子的直徑d，如圖2所示。
�。�3）用不同方法測(cè)量出分子的大小并不完全相同，但是數(shù)量級(jí)是相同的。
測(cè)量結(jié)果表明，一般分子直徑的數(shù)量級(jí)是10-10m。例如水分子直徑是4×10-10m，氫分子直徑是2.3×10-10m。
�。�4）分子是小球形是一種近似模型，是簡(jiǎn)化地處理問題，實(shí)際分子結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，但通過估算分子大小的數(shù)量級(jí)，對(duì)分子的大小有了較深入的認(rèn)識(shí)。
2、阿伏伽德羅常數(shù)
提問：在化學(xué)課上學(xué)過的阿伏伽德羅常數(shù)是什么意義？數(shù)值是多少？明確1mol物質(zhì)中含有的微粒數(shù)（包括原子數(shù)、分子數(shù)、離子數(shù)??）都相同。此數(shù)叫阿伏伽德羅常數(shù)，可用符號(hào)NA表示此常數(shù)， NA=6.02×1023個(gè)／mol，粗略計(jì)算可用NA=6×1023個(gè)／mol。（阿伏伽德羅常數(shù)是一個(gè)基本常數(shù)，科學(xué)工作者不斷用各種方法測(cè)量它，以期得到它精確的數(shù)值。） 提問：摩爾質(zhì)量、摩爾體積的意義？
如果已經(jīng)知道分子的大小，不難粗略算出阿伏伽德羅常數(shù)。例如，1mol水的質(zhì)量是0.018kg，體積是1.8×10-5m3。每個(gè)水分子的直徑是4×10-10m，它的體積是（4×10－10）m=3×10m。如果設(shè)想水分子是一個(gè)挨著一個(gè)排列的。
如何算出1mol水中所含的水分子數(shù)？
3、微觀物理量的估算
若已知阿伏伽德羅常數(shù)，可對(duì)液體、固體的分子大小進(jìn)行估算。事先我們假定近似地認(rèn)為液體和固體的分子是一個(gè)挨一個(gè)排列的（氣體不能這樣假設(shè)）。
提問：1mol水的質(zhì)量是M=18g，那么每個(gè)水分子質(zhì)量如何求？
提問：若已知鐵的相對(duì)原子質(zhì)量是56，鐵的密度是7.8×10kg／m，試求質(zhì)量是1g的鐵塊中鐵原子的數(shù)目（取1位有效數(shù)字）。又問：是否可以計(jì)算出鐵原子的直徑是多少來？
333-293
總結(jié)：以上計(jì)算分子的數(shù)量、分子的直徑，都需要借助于阿伏伽德羅常數(shù)。因此可以說，阿
伏伽德羅常數(shù)是聯(lián)系微觀世界和宏觀世界的橋梁。它把摩爾質(zhì)量、摩爾體積等這些宏觀量與分子質(zhì)量、分子體積（直徑）等這些微觀量聯(lián)系起來。
課堂練習(xí)：
�。�1）體積是10-4cm3的油滴滴于水中，若展開成一單分子油膜，則油膜面積的數(shù)量級(jí)是（B）
A.10cmB.10cm C.10cm D. 10cm
（2）已知銅的密度是8.9×103kg／m3，銅的摩爾質(zhì)量是63．5×10-3kg／mol。體積是4．5cm3的銅塊中，含有多少原子？并估算銅分子的大小。（3．8×10， 3×10m）
課堂小結(jié)
�。�1）物體是由體積很小的分子組成的。這一結(jié)論有堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。單分子油膜實(shí)驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)是上述結(jié)論的有力依據(jù)。分子直徑大約有10－10m的數(shù)量級(jí)。
（2）阿伏伽德羅常數(shù)是物理學(xué)中的一個(gè)重要常數(shù)，它的意義和常數(shù)數(shù)值應(yīng)該記住。
�。�3）學(xué)會(huì)計(jì)算微觀世界的物理量（如分子數(shù)目、分子質(zhì)量、分子直徑等）的一般方法。由于微觀量是不能直接測(cè)量的，人們可以測(cè)定宏觀物理量，用阿伏伽德羅常數(shù)作為橋梁，間接計(jì)算出微觀量來。如分子質(zhì)量m，可通過物質(zhì)摩爾質(zhì)量M和阿伏伽德羅常數(shù)NA，得到m=M／NA。通過物質(zhì)摩爾質(zhì)量 M、密度 ρ、阿伏伽德羅常數(shù)NA，計(jì)算出分子直徑：
7.2分子的熱運(yùn)動(dòng)
三維教學(xué)目標(biāo)
1、知識(shí)與技能
（1）知道并記住什么是布朗運(yùn)動(dòng)，知道影響布朗運(yùn)動(dòng)激烈程度的因素，知道布朗運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的原因；
（2）知道布朗運(yùn)動(dòng)是分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的反映；
（3）知道什么是分子的熱運(yùn)動(dòng)，知道分子熱運(yùn)動(dòng)的激烈程度與溫度的關(guān)系。
2、過程與方法：分析概括出布朗運(yùn)動(dòng)的原因；培養(yǎng)學(xué)生概括、分析能力和推理判斷能力。從對(duì)懸浮顆粒無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的原因分析，使學(xué)生初步接觸到用概率統(tǒng)計(jì)的觀點(diǎn)分析大量偶然事件的必然結(jié)果。
3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀
教學(xué)重點(diǎn)：通過學(xué)生對(duì)布朗運(yùn)動(dòng)的觀察，引導(dǎo)學(xué)生思考、分析出布朗運(yùn)動(dòng)不是外界影響產(chǎn)生的，是液體分子撞擊微粒不平衡性產(chǎn)生的。布朗運(yùn)動(dòng)是永不停息的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，反映了液體分子的永不停息的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。這一連串結(jié)論的得出是這堂課的教學(xué)重點(diǎn)。
教學(xué)難點(diǎn)：學(xué)生觀察到的布朗運(yùn)動(dòng)不是分子運(yùn)動(dòng)，但它又間接反映液體分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)。這是課堂上的難點(diǎn)。這個(gè)難點(diǎn)要從開始分析顯微鏡下看不到分子運(yùn)動(dòng)這個(gè)問題逐漸分散解疑。
教學(xué)教具：氣體和液體的擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)：分別裝有二氧化氮和空氣的玻璃儲(chǔ)氣瓶、玻璃片；250mL水杯內(nèi)盛有凈水、紅墨水。
教學(xué)過程：
23-1022 42 62 82
第二節(jié) 分子的熱運(yùn)動(dòng)
（一）引入新課
演示實(shí)驗(yàn)：
�。�1）把盛有二氧化氮的玻璃瓶與另一個(gè)玻璃瓶豎直方向?qū)谙嘟佑|，看到二氧化氮?dú)怏w從下面的瓶?jī)?nèi)逐漸擴(kuò)展到上面瓶?jī)?nèi)。
�。�2）在一燒杯的凈水中，滴入一二滴紅墨水后，紅墨水在水中逐漸擴(kuò)展開來。
提問：上述兩個(gè)實(shí)驗(yàn)屬于什么物理現(xiàn)象？這現(xiàn)象說明什么問題？
總結(jié)：上述實(shí)驗(yàn)是氣體、液體的擴(kuò)散現(xiàn)象，擴(kuò)散現(xiàn)象是一種熱現(xiàn)象。它說明分子在做永不停息的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。而且擴(kuò)散現(xiàn)象的快慢直接與溫度有關(guān)，溫度高，擴(kuò)散現(xiàn)象加快。這些內(nèi)容在初中物理中已經(jīng)學(xué)習(xí)過了。
�。ǘ┬抡n教學(xué)
1、介紹布朗運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象
1827年英國(guó)植物學(xué)家布朗用顯微鏡觀察懸浮在水中的花粉，發(fā)現(xiàn)花粉顆粒在水中不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，后來把顆粒的這種無規(guī)則運(yùn)動(dòng)叫做布朗運(yùn)動(dòng)。不只是花粉，其他的物質(zhì)如藤黃、墨汁中的炭粒，這些小微粒懸浮在水中都有布朗運(yùn)動(dòng)存在。
看教科書上圖，圖上畫的幾個(gè)布朗顆粒運(yùn)動(dòng)的路線，指出這不是布朗微粒運(yùn)動(dòng)的軌跡，它只是每隔30s觀察到的位置的一些連線。實(shí)際上在這短短的30s內(nèi)微粒運(yùn)動(dòng)也極不規(guī)則，絕不是直線運(yùn)動(dòng)。
2、介紹布朗運(yùn)動(dòng)的幾個(gè)特點(diǎn)
（1）連續(xù)觀察布朗運(yùn)動(dòng)，發(fā)現(xiàn)在多天甚至幾個(gè)月時(shí)間內(nèi)，只要液體不干涸，就看不到這種運(yùn)動(dòng)停下來。這種布朗運(yùn)動(dòng)不分白天和黑夜，不分夏天和冬天（只要懸浮液不冰凍），永遠(yuǎn)在運(yùn)動(dòng)著。所以說，這種布朗運(yùn)動(dòng)是永不停息的。（2）換不同種類懸浮顆粒，如花粉、藤黃、墨汁中的炭粒等都存在布朗運(yùn)動(dòng)，說明布朗運(yùn)動(dòng)不取決于顆粒本身。更換不同種類液體，都不存在布朗運(yùn)動(dòng)。
（3）懸浮的顆粒越小，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯。顆粒大了，布朗運(yùn)動(dòng)不明顯，甚至觀察不到運(yùn)動(dòng)。
�。�4）布朗運(yùn)動(dòng)隨著溫度的升高而愈加激烈。
3、分析、解釋布朗運(yùn)動(dòng)的原因
�。�1）布朗運(yùn)動(dòng)不是由外界因素影響產(chǎn)生的，所謂外界因素的影響，是指存在溫度差、壓強(qiáng)差、液體振動(dòng)等等。
提問：若液體兩端有溫度差，液體是怎樣傳遞熱量的？液體中的懸浮顆粒將做定向移動(dòng)，還是無規(guī)則運(yùn)動(dòng)？溫度差這樣的外界因素能產(chǎn)生布朗運(yùn)動(dòng)嗎？
總結(jié)：液體存在著溫度差時(shí)，液體依靠對(duì)流傳遞熱量，這樣懸浮顆粒將隨液體有定向移動(dòng)。但布朗運(yùn)動(dòng)對(duì)不同顆粒運(yùn)動(dòng)情況不相同，因此液體的溫度差不可能產(chǎn)生布朗運(yùn)動(dòng)。又如液體的壓強(qiáng)差或振動(dòng)等都只能使液體具有定向運(yùn)動(dòng)，懸浮在液體中的小顆粒的定向移動(dòng)不是布朗運(yùn)動(dòng)。因此，推理得出外界因素的影響不是產(chǎn)生布朗運(yùn)動(dòng)的原因，只能是液體內(nèi)部造成的。
�。�2）布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮在液體中的微小顆粒受到液體各個(gè)方向液體分子撞擊作用不平衡造成的。顯微鏡下看到的是固體的微小懸浮顆粒，液體分子是看不到的，因?yàn)橐后w分子太小。但液體中許許多多做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的分子不斷地撞擊微小懸浮顆粒，當(dāng)微小顆粒足夠小時(shí)，它受到來自各個(gè)方向的液體分子的撞擊作用是不平衡的。如教科書上的插圖所示。
在某一瞬間，微小顆粒在某個(gè)方向受到撞擊作用強(qiáng)，它就沿著這個(gè)方向運(yùn)動(dòng)。在下一瞬間，微小顆粒在另一方向受到的撞擊作用強(qiáng)，它又向著另一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)。任一時(shí)刻微小顆粒
選修3-3物理篇三：高中物理選修3-3專題練習(xí)
專題十三熱力學(xué)
一、知識(shí)體系
二、例題分析
例1. 如上圖為兩分子系統(tǒng)的勢(shì)能Ep與兩分子間距離r的關(guān)系曲線.下列說法正確的是 () A. 在r大于r1時(shí)，分子間的作用力表現(xiàn)為引力 B. 當(dāng)r小于r1時(shí)，分子間的作用力表現(xiàn)為斥力 C. 當(dāng)r等于r2時(shí)，分子間的作用力為零
D. 在r由r1變到r2的過程中，分子間的作用力做負(fù)功
例2. 做布朗運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)，得到某個(gè)觀測(cè)記錄如圖.圖中記錄的是 () A.分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的情況 B.某個(gè)微粒做布朗運(yùn)動(dòng)的軌跡
C.某個(gè)微粒做布朗運(yùn)動(dòng)的速度—時(shí)間圖線
D.按等時(shí)間間隔依次記錄的某個(gè)運(yùn)動(dòng)微粒位置的連線
例3. 1859年麥克斯韋從理論上推導(dǎo)出了氣體分子速率的分布規(guī)律，后來有許多實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了這一規(guī)律.若以橫坐標(biāo)v表示分子速率，縱坐標(biāo)f(v)表示各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比.下面四幅圖中能正確表示某一溫度下氣體分子速率分布規(guī)律的是 ( )
例4. 如圖所示，是一定質(zhì)量的氣體從狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B、C到狀態(tài)D的p-T圖像，已知?dú)怏w在狀態(tài)B時(shí)的體積是8 L，狀態(tài)A時(shí)的體積是4 L，狀態(tài)D時(shí)的體積為 L，求VC，并畫出此過程的V-T圖.
例5. (2010·江蘇高考)為了將空氣裝入氣瓶?jī)?nèi)，現(xiàn)將一定質(zhì)量的空氣等溫壓縮，空氣可視為理想氣體.下列圖像能正確表示該過程中空氣的壓強(qiáng)p和體積V關(guān)系的是 （）
在將空氣壓縮裝入氣瓶的過程中，溫度保持不變，外界做了24 kJ的功.現(xiàn)潛水員背著該氣瓶緩慢地潛入海底，若在此過程中，瓶中空氣的質(zhì)量保持不變，且放出了5 kJ的熱量.在上述兩個(gè)過程中，空氣的內(nèi)能共減小____kJ，空氣______(選填“吸收”或“放出”)的總熱量為___kJ.
例6. 一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)C的P-V圖如圖所示，則關(guān)于分子的平均動(dòng)能，下列說法正確的是 （） A.一直增大 B.一直減小 C.先增大后減小 D.先減小后增大
例7. 如右上圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)B、C、D后回到A，請(qǐng)完成表格填空 .
三、課后練習(xí)
1. 假如全世界60億人同時(shí)數(shù)質(zhì)量為1 mg水的分子個(gè)數(shù)，每人每小時(shí)可以數(shù)5 000個(gè)，不間斷地?cái)?shù)，阿
23 -1
伏加德羅常數(shù)NA取6×10mol，則完成任務(wù)所需時(shí)間最接近 ( ) A.1年B.100年C.1萬年D.1百萬年
2. 下列現(xiàn)象中不能說明分子間存在分子力的是 ( ) A.兩鉛塊能被壓合在一起 B.鋼繩不易被拉斷 C.水不容易被壓縮 D.空氣容易被壓縮
3. 分子間的相互作用力由引力與斥力共同產(chǎn)生，并隨著分子間距的變化而變化，則 ( ) A.分子間引力隨分子間距的增大而增大
B.分子間斥力隨分子間距的減小而增大
C.分子間相互作用力隨分子間距的增大而增大 D.分子間相互作用力隨分子間距的減小而增大
4. 如圖所示，甲分子固定在坐標(biāo)原點(diǎn)O，乙分子位于x軸上，甲分子對(duì)乙分子的作用力與兩分子間距離的關(guān)系如圖中曲線所示.F>0表示斥力，F(xiàn)<0表示引力，A、B、C、D為x軸上四個(gè)特定的位置，現(xiàn)把乙分子從A處由靜止釋放，則下列選項(xiàng)中的圖分別表示乙分子的速度、加速度、勢(shì)能、動(dòng)能與兩分子間距離的關(guān)系，其中一定不正確的是（）
5. 一定質(zhì)量理想氣體的狀態(tài)經(jīng)歷了如圖所示的ab、bc、cd、da四個(gè)過程，其中bc的延長(zhǎng)線通過原點(diǎn)，cd垂直于ab且與水平軸平行，da與bc平行，則氣體體積在( ) A. ab過程中不斷增加 B. bc過程中保持不變 C. cd過程中不斷增加 D. da過程中保持不變
6. 如圖所示，導(dǎo)熱的汽缸固定在水平地面上，用活塞把一定質(zhì)量的理想氣體封閉在汽缸中，汽缸的內(nèi)壁光滑.現(xiàn)用水平外力F作用于活塞桿，使活塞緩慢地向右移動(dòng)，由狀態(tài)①變化到狀態(tài)②，在此過程中如果環(huán)境保持恒溫，下列說法正確的是 ( ) A.每個(gè)氣體分子的速率都不變 B.氣體分子平均動(dòng)能不變 C.水平外力F逐漸變大 D.氣體內(nèi)能減小
7. 如圖所示,A、B兩點(diǎn)表示一定質(zhì)量的某種理想氣體的兩個(gè)狀態(tài),當(dāng)氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B時(shí)( ) A.體積必然變大
B.有可能經(jīng)過體積減小的過程 C.外界必然對(duì)氣體做功 D.氣體必然從外界吸熱
8. 給旱區(qū)送水的消防車停于水平面，在緩緩放水的過程中，若車胎不漏氣，胎內(nèi)氣體溫度不變，不計(jì)分子勢(shì)能，則胎內(nèi)氣體 ( )
A.從外界吸熱 B.對(duì)外界做負(fù)功 C.分子平均動(dòng)能減少 D.內(nèi)能增加
9. 在如圖所示汽缸中封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，一重物用細(xì)繩經(jīng)滑輪與缸中光滑的活塞相連接，重物和活塞均處于平衡狀態(tài)(不計(jì)繩與活塞重力).如果將缸內(nèi)氣體的攝氏溫度降低一半，則缸內(nèi)氣體的體積 ( )
A.仍不變 B.為原來的一半
C.小于原來的一半D.大于原來的一半
4
10. (2011·福建高考)一定量的理想氣體在某一過程中，從外界吸收熱量2.5×10 J，氣體對(duì)外界做功1.0
4
×10 J，則該理想氣體的（)
A.溫度降低，密度增大 B.溫度降低，密度減小 C.溫度升高，密度增大 D.溫度升高，密度減小
11. 對(duì)熱力學(xué)第二定律的認(rèn)識(shí)，下列說法錯(cuò)誤的是( ) A.熱量能自發(fā)地從高溫物體傳遞給低溫物體 B.熱量不能從低溫物體傳遞給高溫物體
C.由熱力學(xué)第二定律可以判斷宏觀物理過程能否自發(fā)進(jìn)行 D.氣體向真空膨脹的過程是有方向性的
12. 如圖所示，A、B兩球完全相同，分別浸沒在水和水銀的同一深度處，A、B兩球是用同一種特殊的材料制作的，當(dāng)溫度稍微升高時(shí)，球的體積明顯地增大，如果水和水銀的初溫及緩慢升高后的末溫都相同，且兩球膨脹后體積也相同，兩球也不再上升，則( ) A. A球吸收的熱量多 B. B球吸收的熱量多
C. A、B兩球吸收的熱量一樣多 D. 不能確定吸收熱量的多少
13. 如圖所示，質(zhì)量可忽略不計(jì)的活塞將一定質(zhì)量的理想氣體密封在汽缸中，開始時(shí)活塞距汽缸底高度
-32
h1=0.40 m.現(xiàn)緩慢給氣體加熱，活塞上升到距離汽缸底h2=0.60 m處，已知活塞面積S=5.0×10 m,大氣
5
壓強(qiáng)p0=1.0×10 Pa,不計(jì)活塞與汽缸之間的摩擦.給氣體加熱的過程中，氣體膨脹對(duì)外做功，同時(shí)吸收Q=420 J的熱量，則氣體增加的內(nèi)能ΔU多大？
14. 一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，再變化到狀態(tài)C，其狀態(tài)變化過程的p-V圖象如圖所示.已知該氣體在狀態(tài)A時(shí)的溫度為27 ℃.則：
①該氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過程中內(nèi)能的變化量是多大？
�、谠摎怏w從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過程中是吸熱，還是放熱？傳遞的熱量是多少？
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