人教版 (2019)选择性必修 第三册4 分子动能和分子势能教学设计

导入新课

地面附近的物体所受的重力是G,由于重力做功具有跟路径无关的特点，所以存在重力势能。重力势能由地球和物体的相对位置决定。分子间的作用力做功是否也具有这一特点呢?

思考重力势能的特点

类比旧知识，引入新知识。让学生参与课题，活跃课堂气氛。

讲授新课

一、分子动能

组成物质的分子永不停息地做无规则运动

（观看气体分子的无规则运动）

1．分子动能：组成物体的分子由于热运动而具有的能叫做分子动能．

2．平均动能：物体里所有分子动能的平均值叫做分子热运动的平均动能 ．

温度与分子动能的关系

（动画演示温度与分子动能的关系）

温度越高，分子运动越快

3.温度

（1）宏观含义：温度是表示物体的冷热程度．

（2）微观含义（即从分子动理论的观点来看）:温度是物体分子热运动的平均动能的标志，温度越高，物体分子热运动的平均动能越大．

需要注意：

1.同一温度下，不同物质分子的平均动能都相同．但由于不同物质的分子质量不一定相同．所以分子热运动的平均速率不一定相同．

2.温度反映的是大量分子平均动能的大小，不能反映个别分子的动能大小，同一温度下，各个分子的动能不尽相同．

课堂练习1、有甲、乙两种气体，如果甲气体内分子平均速率比乙气体内平均速率大，则（      ）

A．甲气体温度一定高于乙气体的温度

B．甲气体温度一定低于乙气体的温度

C．甲气体的温度可能高于也可能低于乙气体的温度

D．甲气体的每个分子运动都比乙气体每个分子运动的快

解析：同一温度下，不同物质分子的平均动能都相同．但由于不同物质的分子质量不一定相同．所以分子热运动的平均速率不一定相同．

答案：C

二.分子的势能

地面上的物体,由于与地球相互作用：重力势能

发生弹性形变的弹簧, 相互作用：弹性势能

分子间相互作用：分子势能

1、分子势能:分子间存在着相互作用力，因此分子间所具有的由它们的相对位置所决定的能.

2、分子势能与分子间距离的关系

当r≈10-10m数量级时，分子的作用力的合力为零，此距离为r0。（类似于弹簧处于原长）

当r＜r0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。（类似于弹簧被压缩）

当r＞r0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。（类似于弹簧被拉长）

分子势能与分子间距离的关系（动画演示）

     3、决定分子势能的因素

（1）从宏观上看：分子势能跟物体的体积有关。

（2）从微观上看：分子势能跟分子间距离r有关。

①一般选取两分子间距离很大（r＞10r0）时，分子势能为零。

②在r＞r0的条件下，分子力为引力，当两分子逐渐靠近至r0过程中，分子力做正功，分子势能减小。

③在r＜r0的条件下，分子力为斥力，当两分子间距离增大至r0过程中，分子力也做正功，分子势能也减小。

④当两分子间距离r＝r0时，分子势能最小。

课堂练习2、如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分的作用力与两分子间的距离的关系如图中曲线所示．F>0为斥力，F<0为力．a、b、c、d为x轴上四个特定的位置．现把乙分子从a处由静止释放，则(　　)

A．乙分子由a到b做加速运动，由b到c做减速运动

B．乙分子由a到c做加速运动，到达c时速度最大

C．乙分子由a到b的过程中，两分子间的分子势能一直减小

D．乙分子由b到d的过程中，两分子间的分子势能一直增大

解析：a到c，甲分子受引力作用做加速运动，分子力做正功，分子势能减小。

c到d，甲分子受斥力作用做减速运动，分子力做负功，分子势能增大

答案：BC

三、物体的内能

1．物体的内能：物体中所有分子做热运动的动能和分子势能的总和叫做物体的内能．也叫做物体的热力学能．

2．任何物体都具有内能．因为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所组成．

3．决定物体内能的因素

　（1）从宏观上看：物体内能的大小由物体的摩尔数、温度和体积三个因素决定．

　（2）从微观上看：物体内能的大小由组成物体的分子总数，分子热运动的平均动能和分子间的距离三个因素决定．

四、物体的内能跟机械能的区别

课堂练习3、关于分子动能，正确的说法是(　　)

A．某种物体的温度是0 ℃说明物体中分子的平均动能为零

B．物体温度升高时，每个分子的动能都增大

C．物体温度升高时分子的平均动能增大

D．物体的运动速度越大，则物体的温度越高

解析：分子在永不停息地运动；平均动能增大，但并不是所有分子的动能都增大；说明物体的动能越大，这并不能代表物体内部分子的热运动，物体的温度不一定高。

答案：C

拓展提高1、对于20 ℃的水和20 ℃的水银，下列说法正确的是(　　)

A．两者的分子平均动能相同

B．水银的分子平均动能比水的大

C．两者的分子平均速率相同

D．水银分子的平均速率比水分子的平均速率小

解析：温度相同，内部的分子平均动能都相等；分子平均动能与质量和速度有关水银的分子质量大，平均速率小。

答案：AD

拓展提高2、分子间距增大时，分子势能将   (     )

A．增大

B．减小

C．不变

D．不能确定

解析：分子势能如图 所示，由于不知道 r 从何处增大，因此不能确定分子势能的变化情况。              答案：D

拓展提高3、下列关于物体内能的说法中正确的是(　　)

A．0 ℃的水比0 ℃的冰的内能大

B．物体运动的速度越大，则内能越大

C．水分子的内能比冰分子的内能大

D．100 g 0 ℃的冰比100 g 0 ℃的水的内能小

解析：分子数不确定；机械能与内能无关；讨论单个分子的内能没有意义；同样质量的冰变成水要吸收热量，物体的内能要增加。

答案：D

观看视频，理解分子的无规则运动

观看flash动画，理解温度与分子动能的关系。

总结结论：温度越高，分子运动越快

从宏观和微观两个方面来理解温度的含义

完成练习

类比重力势能、弹性势能来理解分子势能的概念。

观看动画。

理解分子势能随分子间距离变化的关系。

完成课堂练习。

完成本节课拓展提高。

吸引学生注意力，引出分子动能的概念。

变抽象为具体，让学生更加直观的理解温度与分子动能的关系。

强调平均动能和单个分子动能的区别。

温度是分子平均动能的标志。

运用“类比”的方法，让学生理解分子势能与分子间距离的关系。

让知识点更直观，更容易理解。

类比物体的内能和机械能，引导学生分析其中的联系和区别。

巩固本节课所学知识

课堂小结

一、分子动能

二、分子的势能

三、物体的内能

四、物体的内能跟机械能的区别

学生总结本节课学习的内容。

课堂小结由学生完成，能帮助学生形成知识框架，更好的理解和应用知识。

板书

一、分子动能

           温度

二、分子的势能

        分子势能与分子间距离的关系

决定分子势能的因素

三、物体的内能

四、物体的内能跟机械能的区别

梳理知识结构。

展示本节课知识框架，帮助学生记忆。