人教版九年级全册第十三章 内能第1节 分子热运动教案

课程基本信息

课例编号

学科

物理

年级

九年级

学期

上学期

课题

第十三章 第1节 分子热运动

教科书

书名：  义务教育教科书 物理 九年级 全一册                              

出版社： 人民教育出版社            出版日期：2013 年 6 月

教学人员

姓名

单位

授课教师

指导教师

教学目标

教学目标：

知识目标：

1．知道分子动理论的初步知识。

2．认识和识别扩散现象。

3．了解分子热运动相关知识。

能力目标：

通过大量的实验与生活现象培养学生的观察、推理、总结和归纳能力；通过观察宏观表现来推断微观情况，培养学生初步运用相关研究方法的能力。

情感目标：

从物体的一些宏观表现分析构成物体分子的微观情况，让学生体会探索微观世界的方法；通过利用微观模型解释更多宏观热现象的过程，使学生体验探索新知的魅力。

教学重点：

知道一切物质的分子都在不停地做无规则的运动

教学难点：

理解分子间存在相互作用力

教学过程

时间

教学环节

主要师生活动

1min30s

2min

13min30s

5min30

3min

引入新课

物质的构成

分子热运动

分子间的作用力

课堂小结

+

布置作业

【讲】这是北宋文学家王安石所写的《梅》

【问】你知道王安石是如何确定从远处看到的是梅而不是雪吗？

【答】遥知不是雪，为有暗香来。因为梅花隐隐传来阵阵幽香，远远望去便可确定那是洁白的梅花。

【问】我们为什么能闻到花香呢？

【讲】有同学猜测是有一种肉眼看不到的 极其微小的粒子飘到了我们鼻子里。而这种微粒正是常见物质的基本组成部分。

【讲】现代科学研究发现，【点PPT】常见的物质是由分子、原子构成的。

【点PPT】【手势】我们生活中常见的水，是由无数个小水滴组成。

【问】那么一滴水是不是分子呢？  

【答】没错，一滴水不是分子！

【讲】【点PPT】其实一滴水还可以再分。分成10份，100份，1000份，持续分下去，我们会发现，仅一滴水就有大约1.67×1021个水分子。如果全世界的人日以继夜的数，需要4000多年才能完成这项浩瀚的工程。可见分子的数量是多么巨大，体积又是多么微小啊！

【讲】如果将其看成球形，【点PPT】一般分子的直径只有百亿分之几米，人们通常以10-10米为单位来量度分子。

【讲】分子如此之小，以至于我们用肉眼和光学显微镜是分辨不出它们的。只能借助电子显微镜进行观察。

【点PPT】【指图】这是电子显微镜下的苯分子、金原子和生物大分子。

【问】构成物质的大量分子处于什么状态呢？是静止的？还是运动的呢？

【讲】虽然用肉眼不能直接观察到分子，但人们可以通过物体的一些宏观表现 来推断分子的情况，下面请跟着老师来看第一个实验。

【讲】同学们请看，老师在左侧的集气瓶中装入红棕色的二氧化氮气体【点PPT】

【播放实验1.1】

【问】然后把装有密度比空气大的二氧化氮气体的瓶子扣在空瓶子的上方，抽去玻璃板后，同学们猜猜会发生什么现象？

【播放实验1.2】

【答】我们看到二氧化氮气体由于受重力影响，很快落到下面的瓶子里。

【问】如果将装有二氧化氮气体的瓶子放在下面，抽掉中间的玻璃板后，又会出现什么现象呢？

【问】按说密度大的二氧化氮气体会一直在下面，实际是这样吗？

【播放实验1.3】

【讲】请你仔细观察瓶口气体颜色的变化，并解释出现这种现象的原因。为了便于观察我们通过特技 在短时间内 将整个过程表现出来。

【问】同学们看到了什么现象？

【答】没错，二氧化氮气体进入到上面的瓶子中了，上面瓶子里的空气也运动到下面的瓶子里。

【讲】需要一个小时左右的时间，两种气体才能均匀的混合。

【讲】【指实验图】这是气体的扩散现象，它表明气体分子在不停地做无规则运动。

【点PPT】这种不同的物质在互相接触时，彼此进入对方的现象，叫做扩散。

【问】扩散只能发生在气体间吗？让我们一起来观察下一个实验。

【播放实验2】

【讲】在玻璃桶里装一半清水，用长颈漏斗在水的下面注入蓝色的硫酸铜溶液。由于硫酸铜溶液的密度比水大 会沉在玻璃桶的下部。开始无色的清水和蓝色的硫酸铜溶液之间的界面是多么明显啊！

【问】静放几天界面会发生怎样的变化呢？为了便于观察我们通过特技，在短时间内将整个过程表现出来。

【问】同学们看到了什么现象？

【答】两种液体的分界面逐渐变得模糊了，筒中液体的颜色逐渐趋于一致，即硫酸铜溶液和水彼此进入对方，最终成为一体。这是30多天以后看到的现象。

【提问】【伸手】该实验现象说明了什么？

【答】没错，【点PPT】说明液体间也可以发生扩散，表明液体分子也在不停地做无规则运动。只不过比气体要慢得多。

【问】现在我们知道了气体和液体能够发生扩散，那么固体间也存在扩散现象吗？

【讲】科学家曾做过这样的实验，【点PPT】老师现在用动画来给同学们模拟一下。

【模拟实验】

【讲】把打磨的很光滑的铅片和金片紧压在一起，于室温下放置5年后，再将它们切开。发现铅与金互相渗入了约1毫米。

【答】【指实验图】这说明固体之间是可以发生扩散的，表明固体分子在不停地做无规则运动。

（心中默数1,2）

【点PPT】【讲】我们从上述三个实验得知：气体、液体、固体都可以发生扩散。

【点PPT】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。

【问】我们如果想实际观察水和硫酸铜的扩散需要一个月的时间，而铅与金的扩散,则需要等待五年的时间,真的是很漫长!

【问】有什么办法能让扩散进行得快一些呢?

【讲】看看下面的实验能不能给你一些启发。

【介绍】实验中需要用到温度计、胶头滴管、红墨水、烧杯、热水与冷水

【播放实验3】

【讲】这是两杯等量的水，我们用温度计测量它们的温度。冷水的温度大约是29.7摄氏度，热水的温度大约是70.1摄氏度。用滴管分别在两个烧杯中滴入一滴红墨水。

【问】同学们观察到了什么现象？

【答】的确，我们可以看到在装有热水的烧杯中，红墨水扩散的很快，烧杯中的水很快就变成均匀的淡红色。而在装有冷水的烧杯中红墨水则扩散的比较慢。

【问】通过该实验的现象你能得出什么结论？

【答】是的，由实验现象我们可以得知【点PPT】扩散快慢与温度有关，热水中的红墨水扩散得比较快。

【讲】扩散现象等大量事实表明，一切物质的分子都在不停的做无规则运动，这种无规则运动叫做分子的热运动。温度越高，分子运动越剧烈。请同学们注意，我们这里所说的热运动，是指大量分子的无规则运动。

【讲】同学们，现在，你是否能解释本节课开始时，老师提出的问题了呢？

【点PPT】我们为什么能闻到花香？

【答】老师知道屏幕前的你们已经有了答案。的确，闻到花香就是扩散的结果，表明了花香分子在永不停息的做无规则运动。 

【讲】在我们生活中还有很多类似的扩散现象。例如我们平时【手势】闻到菜香 也是扩散的结果。

【问】【手势】同学们有这样的经验吗？向水中加些糖，一段时间后整杯水都会变甜，你能解释其中的原因吗？

【答】是的，味觉感知到整杯水变甜是糖和水之间发生了扩散，这是分子无规则运动导致的。

【指图】同样的道理，在腌制咸菜的时候菜会变咸 也是扩散现象。

【问】长时间堆放煤的墙角会变黑，无论怎样清扫都不能弄干净，又是怎么回事呢？

【答】没错，是由于煤和墙壁发生扩散，部分煤分子运动到了墙壁中。

【讲】以上生活实例都属于扩散现象。

【问】【指图】接下来，让我们看看灰尘在阳光下飞舞属于扩散现象吗？

【答】当然，这不属于扩散现象，因为分子很小，不可能被肉眼看到。肉眼看到的灰尘不是分子，而是固体小颗粒。

【问】根据前面所学的内容，我们知道，不同的物质在互相接触时，可以彼此进入对方。如果构成物质的分子紧密的排列在一起，还能发生扩散吗？

【答】不能。由此我们可以猜想：物质的分子并非紧密地排列在一起,分子之间还应该存在着间隙。下面让我们用实验来验证这个猜想。

【介绍】本实验需要用到带塞子的混合器、烧杯、水、滴加了红墨水的酒精、胶头滴管和水槽。先在混合器中注入适量的水，再注入酒精，利用胶头滴管使液面到达标记处。然后塞上塞子，翻转混合器使酒精和水充分混合。

【问】观察此时液面的位置，我们发现酒精与水混合的总体积减小，减小的那部分体积到哪里去了？

【讲】为了使同学们更清楚的认识该现象，下面我们用红豆和小米来做一个类比实验。【点PPT】

【播放实验5】

【介绍】先在锥形瓶内装入适量的红豆，再将小米倒入，使总体积到达标记处，盖上盖子。

【讲】通过认真观察，同学们一定发现了红豆之间和小米之间都有间隙【指PPT】，反复晃动瓶子后，红豆和小米彼此进入到间隙中，总体积变小【指PPT】。对比酒精与水混合后总体积的变化，你能得到什么启示吗？

【答】同学们说的都很对。通过对比我们知道在酒精与水的混合过程中，实际是酒精与水彼此进入对方。由于酒精与水的分子间存在间隙，所以两者混合后总体积减小【指PPT】。原来，构成物质的分子并非紧密的排列在一起，分子之间是存在间隙的【点PPT】。

【问】让我们再来思考一下，既然分子不停地做无规则运动，那为什么 固体和液体能保持一定的体积，却不像气体一样四处飞散呢？

【答】有同学猜想：固体和液体的分子之间应该有力的作用。是这样吗？接下来，让我们通过实验进行验证。【点PPT】

【播放实验6】

【介绍】该实验需要用到铅柱、刮刀、铁架台、钩码。分别用刮刀将两个铅柱底面削平。用力将两个铅柱的底面紧紧压在一起，松开手后，我们看到铅柱“粘合”。在铅柱的底部挂上钩码。发现挂上一定数量的钩码，没有使粘合的铅柱分开。

【问】同学们，我们如果用粘合的铅柱 挂更重的重物结果会如何？

【播放实验7】

【答】快看！粘合的铅柱竟然可以提起两个灭火器！

【讲】显然两个铅柱的【点PPT】分子之间存在引力。

【问】其他物质的分子之间是否也存在引力呢？让我们再做一个实验。

【介绍】需要用到弹簧测力计、细线、玻璃板、大水槽含适量的水

【问】用弹簧测力计测量玻璃板的重力。使玻璃板水平接触水面，然后稍稍用力拉动玻璃板，玻璃板离开水面时，测力计示数会发生怎样的变化？【点PPT】

【播放实验8】

【答】和你猜想的一样吗？示数竟然变大了！

【讲】【指图片】左图是玻璃板接触水面时测力计的示数，右图是玻璃板离开水面时测力计的示数。

【问】当玻璃板离开水面时，就好像有一只无形的手拉住玻璃板，不让它离开一样，这个拉力的施力物体只能是谁？

【答】没错，就是水。正是由于玻璃分子和水分子间存在引力，因此向上拉玻璃板时，弹簧测力计的示数会变大。

很明显，固体和液体能保持一定体积的原因是分子间存在引力的作用【点PPT】。

【讲】既然分子间存在引力，同时又存在间隙【指PPT图】，那为什么 压缩固体和液体很困难呢？【点PPT】

【播放实验9】

【讲】液体被压缩时产生了强烈的抵抗，而固体也很难被压缩。显然，固体、液体分子之间还存在互相排斥的力，【点PPT】即分子间存在斥力。

【点PPT】以上一系列实验说明：分子间同时存在相互作用的引力和斥力。

【讲】既然分子间相互作用的引力和斥力是同时存在的，那么为什么有时候表现为引力，有时候表现为斥力呢？

【讲】请同学们跟老师一起通过动画，再次进入微观的世界看一看！【点PPT】

【播放动画】

【讲】分子之间好像有弹簧相连，当分子间距离变小时，分子间的引力和斥力是同时变大的，只不过斥力比引力变化的更快，它们的合力表现为斥力。而随着分子间的距离变大，分子间的引力和斥力逐渐减小，只不过引力比斥力减小得慢一些，合力就表现为引力了。随着分子间的距离继续变大，引力和斥力也就继续减小，直到距离变得很大时，分子间作用力就已经变得十分微弱了，可以忽略不计。而这时，物质就已经变成我们熟悉的气体状态了。

【播放动画】

【讲】也正是因为气体分子间 距离大，分子间作用力微弱，才导致气体容易被压缩且具有流动性，难以保持一定的形状和体积。固体分子间 距离小，作用力强，这使得固体不易被压缩或拉伸，有一定的形状和体积。液体分子间的距离，介于以上两者之间，分子没有固定的位置，运动比较自由。这样的结构使得液体较难压缩，没有确定的形状，具有流动性。

【讲】以上就是本节课所包含的内容，请大家跟着黄老师一起回顾一下吧。本节课我们学习了【点PPT】物质是由大量分子构成的；

【点PPT】接着通过实验得出 分子在不停地做无规则运动；【点PPT】分子间存在引力和斥力。

这就是分子动理论的初步知识。

【讲】其中，【指PPT】分子不停地做无规则运动由扩散现象证实。

（【讲】不同的物质在互相接触时，彼此进入对方的现象，叫做扩散。

【点PPT】气体、液体、固体都可以发生扩散。

扩散的快慢与温度有关，【点PPT】温度越高，扩散越快。

【点PPT】扩散现象表明一切物质的分子都在不停的做无规则运动。

【讲】一切物质的分子都在不停的做无规则运动，这种无规则运动叫做分子的热运动。温度越高，分子运动越剧烈。

【讲】此外，在实验中 我们通过观察宏观的扩散现象，来分析推断出 用肉眼不能直接观察的 微观分子运动情况。

这种【点PPT】通过直接感知的现象，推测无法直接感知事实的方法 在物理学中经常用到。

【讲】今天的作业，基础性作业：请同学们完成“学生资源”中的课后练习；拓展性作业：在课堂上，有同学看到粘合的铅柱先后拉起钩码和灭火器的现象，对于铅柱仍粘合的原因提出质疑，他认为铅柱不掉落，不一定是分子引力作用的结果，有可能是大气压力的作用。已知铅柱的接触面积约为1×10－4m2，两只灭火器总重 125.4  N，大气压值取P0=1×105Pa，铅柱的质量忽略不计。请利用这些数据解开该同学的疑惑。