20xx人教版高中物理選修3-3第七章分子動理論word教學設計-資料下載頁
2024-11-28 11:03本頁面
【導讀】著可能是人類最初。對自然法則的追求之——王竹溪。中國物理學家，中國科學院院士，北京大學教授。古人的原子論僅限于思辨的范疇，沒有嘗試做出實驗驗證。隨著科學技術的發(fā)展，特別是顯微鏡的發(fā)。明，人們對微觀世界的觀察越來越深入，原子論的觀點也逐步為人們接受。到1982年，科學家制成了掃描。隧道顯微鏡，使人類第一次實際觀察到了原子的排列。知道一般分子直徑和質量的數(shù)量級；知道阿伏伽德羅常數(shù)的含義，記住這個常數(shù)的數(shù)值和單位；的唯物主義價值觀。論、量守恒規(guī)律。已制好的方格透明膠片蓋在水面上，用于測定油膜面積。此數(shù)叫阿伏伽德羅常數(shù)，可用符號NA表示此常數(shù)，NA=×1023. 若已知阿伏伽德羅常數(shù)，可對液體、固體的分子大小進行估算。
【正文】 距離變化而變化的曲線。 教學過程： 第四節(jié) 物體的內(nèi)能 （一）引入新課 我們知道做機械運動的物體具有機械能，那么熱現(xiàn)象發(fā)生過程中，也有相應的能量變化。另一方 面，我們又知道熱現(xiàn)象是大量分子做無規(guī)律熱運動產(chǎn)生的。那么熱運動的能量與大量的無規(guī)律運動有什么關系呢？這是今天學習的問題。 （二）新課教學 分子的動能、溫度 物體內(nèi)大量分子不停息地做無規(guī)則熱運動，對于每個分子來說都有無規(guī)則運動的動能。由于物體內(nèi)各個分子的速率大小不同，因此，各個分子的動能大小不同。由于熱現(xiàn)象是大量分子無規(guī)則運動的結果，所以研究個別分子運動的動能是沒有意義的。而研究大量分子熱運動的動能，需要將所有分子熱運動動能的平均值求出來，這個平均值叫做分子熱運動的平均動能。 學習布朗運 動和擴散現(xiàn)象時，我們知道布朗運動和擴散現(xiàn)象都與溫度有關系，溫度越高，布朗運動越激烈，擴散也加快。依照分子動理論，這說明溫度升高后分子無規(guī)則運動加劇。用上述分子熱運動的平均動能來說明，就是溫度升高，分子熱運動的平均動能增大。如果溫度降低，說明分子熱運動的平均動能減小。因此從分子動理論觀點來看，溫度是物體分子熱運動的平均動能的標志?！皹酥尽钡暮x是指物體溫度升高或降低，表示了物體內(nèi)部大量分子熱運動的平均動能增大或減小。溫度不變，就表示了分子熱運動的平均動能不變。其他宏觀物理量如時間、質量、物質種類都不是分子熱運 動平均動能的標志。但是，溫度不是直接等于分子的平均動能。 另一方面，溫度只與物體內(nèi)大量分子熱運動的統(tǒng)計意義上的平均動能相對應，對于個別分子或幾十個、幾百個分子熱運動的動能大小與溫度是沒有關系的。 我們知道，溫度這個物理量在宏觀上的意義是表示物體冷熱程度，而它又是大量分子熱運動平均動能大小的標志，這是溫度的微觀含義。 分子勢能 分子間存在著相互作用力，因此分子間具有由它們的相對位置決定的勢能，這就是分子勢能。如果分子間距離約為 1010m 數(shù)量級時，分子的作用力的合力為零，此距離為 r0。 r0時，分子間的作用力表現(xiàn)為斥力，要減小分子間的距離必須克服斥力做功，因此，分子勢能隨分子間距離的減小而增大。這種情形與彈簧被壓縮時彈性勢能增大是相似的。如圖 1 中彈簧壓縮，彈性勢能 Ep 增大。 如果分子間距離大于 r0時，分子間的相互作用表現(xiàn)為引力，要增大分子間的距離必須克服引力做功，因此，分子勢能隨分子間的距離增大而增大。這種情況與彈簧被拉伸時彈性勢能增大是相似的。如圖 1 中彈簧拉伸， Ep 增大。 從以上兩種情況綜合分析，分子間距離以 r0為數(shù)值基準， r 不論減小或增大，分子勢能都增 大。所以說，分子在平衡位置處是分子勢能最低點。如果分子間距離是無限遠時，取分子勢能為零值，分子間距離從無限遠逐漸減少至 r0以前過程，分子間的作用力表現(xiàn)為引力，而且距離減少，分子引力做正功，分子勢能不斷減小，其數(shù)值將比零還小為負值。當分子間距離到達 r0以后再減小，分子作用力表現(xiàn)為斥力，在分子間距離減小過程中，克服斥力做功，使分子勢能增大。其數(shù)值將從負值逐漸變大至零，甚至為正值。分子勢能隨分子間距離 r 的變化情況可以在圖的圖象中表現(xiàn)出來。從圖中看到分子間距離在 r0處，分子勢能最小。 距離有關，那么在宏觀上什么物理量能反映分子勢能的大小變化情況呢？如果對于確定的物體，它的體積變化，直接反映了分子間的距離，也就反映了分子間的勢能變化。所以分子勢能的大小變化可通過宏觀量體積來反映。 物體的內(nèi)能 （ 1）物體中 所有分子熱運動的動能和分子勢能的總和，叫做物體的內(nèi)能。一切物體都是由不停地做無規(guī)則熱運動并且相互作用著的分子組成，因此任何物體都是有內(nèi)能的。 提問： 宏觀量中哪些物理量是分子熱運動的平均動能和分子勢能的標志？（一個確定的物體，分子總數(shù)是固定的，那么這物體的內(nèi)能大小是由宏觀量 —— 溫度和體 積決定的。如果不是確定的物體，那么物體的內(nèi)能大小是由質量、溫度、體積和物態(tài)來決定。） 15℃升高到 55℃，比較內(nèi)能。 1kg50℃的鐵塊與質量是 ℃的鐵塊，比較內(nèi)能。 1kg100℃的水與質量是 1kg100℃的水蒸氣，比較內(nèi)能。 （ 2）物體機械運動 對應著機械能，熱運動對應著內(nèi)能。任何物體都具有內(nèi)能，同時還可以具有機械能。例如在空中飛行的炮彈，除了具有內(nèi)能，還具有機械能 —— 動能和重力勢能。 提問 ： 一輛汽車的車廂內(nèi)有一氣瓶氧氣，當汽車以 60km/h 行駛起來后，氣瓶內(nèi)氧氣的內(nèi)能是否增加？（內(nèi)能是所有分子熱運動動能和分子勢能之總和，而不是分子定向移動的動能。另一方面，物體機械能增加，內(nèi)能不一定增加） 課上練習： 判斷下面各結論是否正確？ （ 1）溫度高的物體，內(nèi)能不一定大。 （ 2）同樣質量的水在 100℃時的內(nèi)能比 60℃時的內(nèi)能大。 （ 3）內(nèi)能大的物體，溫度一定高。 （ 4）內(nèi)能相同的物體，溫度一定相同。 答案：（ 1）、（ 2）是對的。 在標準大氣壓下， 100℃的水吸收熱量變成同溫度的水蒸氣的過程，下面 的說法是否正確？ （ 1）分子熱運動的平均動能不變，因而物體的內(nèi)能不變。 （ 2）分子的平均動能增加，因而物體的內(nèi)能增加。 答案：以上結論都不對。 課堂小結： （ 1）這節(jié)課上新建立了三個物理概念：分子熱運動的平均動能、分子勢能、內(nèi)能。要知道這三個概念的確切含義，更為重要的是能夠區(qū)分溫度、內(nèi)能、熱量，知道內(nèi)能與機械能的區(qū)別和聯(lián)系。 （ 2）要掌握三個物理規(guī)律：分子熱運動的平均動能與溫度的關系、分子間的相互作用力與分子間距離的關系、做功與熱傳遞在使物體內(nèi)能改變上的關系。
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