物理教案－分子動理論

1．在物理知識方面要求：

（1）知道分子的動能，分子的平均動能，知道物體的溫度是分子平均動能大小的標志。

（2）知道分子的勢能跟物體的體積有關，知道分子勢能隨分子間距離變化而變化的定性規(guī)律。

（3）知道什么是物體的內(nèi)能，物體的內(nèi)能與哪個宏觀量有關，能區(qū)別物體的內(nèi)能和機械能。

（4）知道做功和熱傳遞在改變物體內(nèi)能上是等效的，知道兩者的區(qū)別，了解熱功參量的意義。

2．在培養(yǎng)學生能力方面，這節(jié)課中要讓學生建立：分子動能、分子平均動能、分子勢能、物體內(nèi)能、熱量等五個以上物理概念，又要讓學生初步知道三個物理規(guī)律：溫度與分子平均動能關系，分子勢能與分子間距離關系，做功與熱傳遞在改變物體內(nèi)能上的關系。因此，教學中著重培養(yǎng)學生對物理概念和規(guī)律的理解能力。

3．滲透物理學方法的教育：在分子平均動能與溫度關系的講授中，滲透統(tǒng)計的方法。在分子間勢能與分子間距離的關系上和做功與熱傳遞關系上都要滲透歸納推理方法。

二、重點、難點分析

1．教學重點是使學生掌握三個概念（分子平均動能、分子勢能、物體內(nèi)能），掌握三個物理規(guī)律（溫度與分子平均動能關系、分子勢能與分子之間距離關系、熱傳遞與功的關系）。

2．區(qū)分溫度、內(nèi)能、熱量三個物理量是教學上的一個難點；分子勢能隨分子間距離變化的勢能曲線是教學上的另一難點。

三、教具

1．壓縮氣體做功，氣體內(nèi)能增加的演示實驗：

圓形玻璃筒、活塞、硝化棉。

2．幻燈及幻燈片，展示分子間勢能隨分子間距離變化而變化的曲線。

四、主要教學過程 

（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）教學過程 的設計

1．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(jié)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。“標志”的含義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(zhì)量、物質(zhì)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。

2．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10-10m數(shù)量級時，分子的作用力的合力為零，此距離為r0。

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