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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
1．在物理知識方面的要求：
�。�1）知道一般分子直徑和質(zhì)量的數(shù)量級；
（2）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；
�。�3）知道用單分子油膜方法估算分子的直徑。
二、重點、難點分析
1．使學(xué)生理解和學(xué)會用單分子油膜法估算分子大�。ㄖ睆剑┑姆椒�；
2．運用阿伏伽德羅常數(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．演示實驗：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
（一）熱學(xué)內(nèi)容簡介
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)則運動，因此研究熱學(xué)的基本理論是分子動理論、量守恒規(guī)律。
�。ǘ┬抡n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)量級為10-10m。
（2）利用離子顯微鏡測定分子的直徑。
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直接反映鎢原子排列情況。經(jīng)過計算得出鎢原子之間的距離是2×10-10m。如果設(shè)想鎢原子是一個挨著一個排列的話，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）用不同方法測量出分子的大小并不完全相同，但是數(shù)量級是相同的。測量結(jié)果表明，一般分子直徑的數(shù)量級是10-10m。例如水分子直徑是4×10-10m，氫分子直徑是2.3×10-10m。
�。�4）指出認為分子是小球形是一種近似模型，是簡化地處理問題，實際分子結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，但通過估算分子大小的數(shù)量級，對分子的大小有了較深入的認識。
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NA表示此常數(shù)， NA=6.02×1023個／mol，粗略計算可用NA=6×1023個／mol。（阿伏伽德羅常數(shù)是一個基本常數(shù)，科學(xué)工作者不斷用各種方法測量它，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)想水分子是一個挨著一個排列的。
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)，可對液體、固體的分子大小進行估算。事先我們假定近似地認為液體和固體的分子是一個挨一個排列的（氣體不能這樣假設(shè)）。
提問學(xué)生：1mol水的質(zhì)量是M=18g，那么每個水分子質(zhì)量如何求？
提問學(xué)生：若已知鐵的相對原子質(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：是否可以計算出鐵原子的直徑是多少來？
歸納總結(jié)：以上計算分子的數(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。
（三）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
（四）課堂小結(jié)
1．物體是由體積很小的分子組成的。這一結(jié)論有堅實的實驗基礎(chǔ)。單分子油膜實驗等實驗是上述結(jié)論的有力依據(jù)。分子直徑大約有10－10m的數(shù)量級。
2．阿伏伽德羅常數(shù)是物理學(xué)中的一個重要常數(shù)，它的意義和常數(shù)數(shù)值應(yīng)該記住。
3．學(xué)會計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量的，人們可以測定宏觀物理量，用阿伏伽德羅常數(shù)作為橋梁，間接計算出微觀量來。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，計算出分子直徑
2、分子的熱運動
一、教學(xué)目標
1．物理知識方面的要求：
�。�1）知道并記住什么是布朗運動，知道影響布朗運動激烈程度的因素，知道布朗運動產(chǎn)生的原因。
�。�2）知道布朗運動是分子無規(guī)則運動的反映。
（3）知道什么是分子的熱運動，知道分子熱運動的激烈程度與溫度的關(guān)系。
2．通過對布朗運動的觀察，發(fā)現(xiàn)其特征，分析概括出布朗運動的原因；培養(yǎng)學(xué)生概括、分析能力和推理判斷能力。
從對懸浮顆粒無規(guī)則運動的原因分析，使學(xué)生初步接觸到用概率統(tǒng)計的觀點分析大量偶然事件的必然結(jié)果。
二、重點、難點分析
1．通過學(xué)生對布朗運動的觀察，引導(dǎo)學(xué)生思考、分析出布朗運動不是外界影響產(chǎn)生的，是液體分子撞擊微粒不平衡性產(chǎn)生的。布朗運動是永不停息的無規(guī)則運動，反映了液體分子的永不
停息的無規(guī)則運動。這一連串結(jié)論的得出是這堂課的教學(xué)重點。
2．學(xué)生觀察到的布朗運動不是分子運動，但它又間接反映液體分子無規(guī)則運動的特點。這是課堂上的難點。這個難點要從開始分析顯微鏡下看不到分子運動這個問題逐漸分散解疑。
三、教 具
1．氣體和液體的擴散實驗：分別裝有二氧化氮和空氣的玻璃儲氣瓶、玻璃片；250mL水杯內(nèi)盛有凈水、紅墨水。
四、主要教學(xué)過程
�。ㄒ唬┮胄抡n
讓學(xué)生觀察兩個演示實驗：
1．把盛有二氧化氮的玻璃瓶與另一個玻璃瓶豎直方向?qū)谙嘟佑|，看到二氧化氮氣體從下面的瓶內(nèi)逐漸擴展到上面瓶內(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展開來。
提問：上述兩個實驗屬于什么物理現(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)：上述實驗是氣體、液體的擴散現(xiàn)象，擴散現(xiàn)象是一種熱現(xiàn)象。它說明分子在做永不停息的無規(guī)則運動。而且擴散現(xiàn)象的快慢直接與溫度有關(guān)，溫度高，擴散現(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．介紹布朗運動現(xiàn)象
1827年英國植物學(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)則運動，后來把顆粒的這種無規(guī)則運動叫做布朗運動。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動存在。
讓學(xué)生看教科書上圖，圖上畫的幾個布朗顆粒運動的路線，指出這不是布朗微粒運動的軌跡，它只是每隔30s觀察到的位置的一些連線。實際上在這短短的30s內(nèi)微粒運動也極不規(guī)則，絕不是直線運動。
2．介紹布朗運動的幾個特點
�。�1）連續(xù)觀察布朗運動，發(fā)現(xiàn)在多天甚至幾個月時間內(nèi)，只要液體不干涸，就看不到這種運動停下來。這種布朗運動不分白天和黑夜，不分夏天和冬天（只要懸浮液不冰凍），永遠在運動著。所以說，這種布朗運動是永不停息的。
�。�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動，說明布朗運動不取決于顆粒本身。更換不同種類液體，都不存在布朗運動。
（3）懸浮的顆粒越小，布朗運動越明顯。顆粒大了，布朗運動不明顯，甚至觀察不到運動。
（4）布朗運動隨著溫度的升高而愈加激烈。
3．分析、解釋布朗運動的原因
�。�1）布朗運動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、壓強差、液體振動等等。
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，還是無規(guī)則運動？溫度差這樣的外界因素能產(chǎn)生布朗運動嗎？
歸納總結(jié)學(xué)生回答，液體存在著溫度差時，液體依靠對流傳遞熱量，這樣懸浮顆粒將隨液體有定向移動。但布朗運動對不同顆粒運動情況不相同，因此液體的溫度差不可能產(chǎn)生布朗運動。又如液體的壓強差或振動等都只能使液體具有定向運動，懸浮在液體中的小顆粒的定向移動不是布朗運動。因此，推理得出外界因素的影響不是產(chǎn)生布朗運動的原因，只能是液體內(nèi)部造成的。
（2）布朗運動是懸浮在液體中的微小顆粒受到液體各個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，因為液體分子太小。但液體中許許多多做無規(guī)則運動的分子不斷地撞擊微小懸浮顆粒，當微小顆粒足夠小時，它受到來自各
個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，微小顆粒在某個方向受到撞擊作用強，它就沿著這個方向運動。在下一瞬間，微小顆粒在另一方向受到的撞擊作用強，它又向著另一個方向運動。任一時刻微小顆粒所受的撞擊在某一方向上占優(yōu)勢只能是偶然的，這樣就引起了微粒的無規(guī)則的布朗運動。
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。布朗運動微粒大小在10－6m數(shù)量級，液體分子大小在10－10m數(shù)量級，撞擊作用的不平衡性就表現(xiàn)得越明顯，因此，布朗運動越明顯。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，以至可以認為撞擊作用互相平衡，因此布朗運動不明顯，甚至觀察不到。
液體溫度越高，分子做無規(guī)則運動越激烈，撞擊微小顆粒的作用就越激烈，而且撞擊次數(shù)也加大，造成布朗運動越激烈。
5．布朗運動的發(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：布朗運動是懸浮在液體中的固體微粒分子的運動嗎？是液體分子無規(guī)則運動嗎？布朗微粒是被誰無規(guī)則撞擊而造成的？布朗運動間接地反映了誰的無規(guī)則運動？
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；布朗運動不是固體顆粒中分子的運動，也不是液體分子的無規(guī)則運動，而是懸浮在液體中的固體顆粒的無規(guī)則運動。無規(guī)則運動的原因是液體分子對它無規(guī)則撞擊的不平衡性。因此，布朗運動間接地證實了液體分子的無規(guī)則運動。
（2）布朗運動隨溫度升高而愈加激烈，在擴散現(xiàn)象中，也是溫度越高，擴散進行的越快，而這兩種現(xiàn)象都是分子無規(guī)則運動的反映。這說明分子的無規(guī)則運動與溫度有關(guān)，溫度越高，分子無規(guī)則運動越激烈。所以通常把分子的這種無規(guī)則運動叫做熱運動。
�。ㄈ┱n堂小結(jié)
1．要知道什么是布朗運動。它是懸浮在液體中的固體微粒的無規(guī)則運動，是在顯微鏡下觀察到的。
2．知道布朗運動的三個主要特點：永不停息地?zé)o規(guī)則運動；顆粒越小，布朗運動越明顯；溫度越高，布朗運動越明顯。
3．產(chǎn)生布朗運動的原因：它是由于液體分子無規(guī)則運動對固體微小顆粒各個方向撞擊的不均勻性造成的。
4．布朗運動間接地反映了液體分子的無規(guī)則運動，布朗運動、擴散現(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)則運動。
�。ㄋ模┱n堂練習(xí)
1．關(guān)于布朗運動的下列說法中，正確的是 [ ]。
A．布朗運動就是液體分子的熱運動
B．布朗運動是懸浮在液體中的固體顆粒內(nèi)的分子的無規(guī)則熱運動
C．溫度越高，布朗運動越激烈
D．懸浮顆粒越小，布朗運動越激烈
答案：C、D。
2．如圖是觀察記錄做布朗運動的一個微粒的運動路線。從微粒在A點開始記錄，每隔30s記錄下微粒的一個位置，得到B、C、D、E、F、G等點，則微粒在75s末時的位置 [ ]。
選修3-3物理篇二：新課標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分子的熱運動 ................................................................................................. 4
第二節(jié) 分子的熱運動 ............................................................................................. 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氣體實驗定律的微觀解釋 .................................................................................. 20
第四節(jié) 氣體實驗定律的微觀解釋 .......................................................................... 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 分子動理論
7.1 物質(zhì)是由大量分子組成的
教學(xué)目標
1、知識與技能
�。�1）知道一般分子直徑和質(zhì)量的數(shù)量級；
�。�2）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；
�。�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量分子大小，讓學(xué)生體會到物質(zhì)是由大量分子組成的。形成正確的唯物主義價值觀。
3、情感、態(tài)度與價值觀
教學(xué)重難點
�。�1）使學(xué)生理解和學(xué)會用單分子油膜法估算分子大小（直徑）的方法；
�。�2）運用阿伏伽德羅常數(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）演示實驗：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
�。ㄒ唬釋W(xué)內(nèi)容簡介
�。�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)則運動，因此研究熱學(xué)的基本理論是分子動理論、量守恒規(guī)律。
�。ǘ┬抡n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)量級為10-10m）
�。�2）利用離子顯微鏡測定分子的直徑。
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直接反映鎢原子排列情況。經(jīng)過計算得出鎢原子之間的距離是2×10-10m。如果設(shè)想鎢原子是一個挨著
一個排列的話，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）用不同方法測量出分子的大小并不完全相同，但是數(shù)量級是相同的。
測量結(jié)果表明，一般分子直徑的數(shù)量級是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，是簡化地處理問題，實際分子結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，但通過估算分子大小的數(shù)量級，對分子的大小有了較深入的認識。
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NA表示此常數(shù)， NA=6.02×1023個／mol，粗略計算可用NA=6×1023個／mol。（阿伏伽德羅常數(shù)是一個基本常數(shù)，科學(xué)工作者不斷用各種方法測量它，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)想水分子是一個挨著一個排列的。
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)，可對液體、固體的分子大小進行估算。事先我們假定近似地認為液體和固體的分子是一個挨一個排列的（氣體不能這樣假設(shè)）。
提問：1mol水的質(zhì)量是M=18g，那么每個水分子質(zhì)量如何求？
提問：若已知鐵的相對原子質(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：是否可以計算出鐵原子的直徑是多少來？
333-293
總結(jié)：以上計算分子的數(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)論有堅實的實驗基礎(chǔ)。單分子油膜實驗等實驗是上述結(jié)論的有力依據(jù)。分子直徑大約有10－10m的數(shù)量級。
�。�2）阿伏伽德羅常數(shù)是物理學(xué)中的一個重要常數(shù)，它的意義和常數(shù)數(shù)值應(yīng)該記住。
�。�3）學(xué)會計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量的，人們可以測定宏觀物理量，用阿伏伽德羅常數(shù)作為橋梁，間接計算出微觀量來。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，計算出分子直徑：
7.2分子的熱運動
三維教學(xué)目標
1、知識與技能
�。�1）知道并記住什么是布朗運動，知道影響布朗運動激烈程度的因素，知道布朗運動產(chǎn)生的原因；
�。�2）知道布朗運動是分子無規(guī)則運動的反映；
（3）知道什么是分子的熱運動，知道分子熱運動的激烈程度與溫度的關(guān)系。
2、過程與方法：分析概括出布朗運動的原因；培養(yǎng)學(xué)生概括、分析能力和推理判斷能力。從對懸浮顆粒無規(guī)則運動的原因分析，使學(xué)生初步接觸到用概率統(tǒng)計的觀點分析大量偶然事件的必然結(jié)果。
3、情感、態(tài)度與價值觀
教學(xué)重點：通過學(xué)生對布朗運動的觀察，引導(dǎo)學(xué)生思考、分析出布朗運動不是外界影響產(chǎn)生的，是液體分子撞擊微粒不平衡性產(chǎn)生的。布朗運動是永不停息的無規(guī)則運動，反映了液體分子的永不停息的無規(guī)則運動。這一連串結(jié)論的得出是這堂課的教學(xué)重點。
教學(xué)難點：學(xué)生觀察到的布朗運動不是分子運動，但它又間接反映液體分子無規(guī)則運動的特點。這是課堂上的難點。這個難點要從開始分析顯微鏡下看不到分子運動這個問題逐漸分散解疑。
教學(xué)教具：氣體和液體的擴散實驗：分別裝有二氧化氮和空氣的玻璃儲氣瓶、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) 分子的熱運動
�。ㄒ唬┮胄抡n
演示實驗：
�。�1）把盛有二氧化氮的玻璃瓶與另一個玻璃瓶豎直方向?qū)谙嘟佑|，看到二氧化氮氣體從下面的瓶內(nèi)逐漸擴展到上面瓶內(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展開來。
提問：上述兩個實驗屬于什么物理現(xiàn)象？這現(xiàn)象說明什么問題？
總結(jié)：上述實驗是氣體、液體的擴散現(xiàn)象，擴散現(xiàn)象是一種熱現(xiàn)象。它說明分子在做永不停息的無規(guī)則運動。而且擴散現(xiàn)象的快慢直接與溫度有關(guān)，溫度高，擴散現(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、介紹布朗運動現(xiàn)象
1827年英國植物學(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)則運動，后來把顆粒的這種無規(guī)則運動叫做布朗運動。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動存在。
看教科書上圖，圖上畫的幾個布朗顆粒運動的路線，指出這不是布朗微粒運動的軌跡，它只是每隔30s觀察到的位置的一些連線。實際上在這短短的30s內(nèi)微粒運動也極不規(guī)則，絕不是直線運動。
2、介紹布朗運動的幾個特點
�。�1）連續(xù)觀察布朗運動，發(fā)現(xiàn)在多天甚至幾個月時間內(nèi)，只要液體不干涸，就看不到這種運動停下來。這種布朗運動不分白天和黑夜，不分夏天和冬天（只要懸浮液不冰凍），永遠在運動著。所以說，這種布朗運動是永不停息的。（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動，說明布朗運動不取決于顆粒本身。更換不同種類液體，都不存在布朗運動。
（3）懸浮的顆粒越小，布朗運動越明顯。顆粒大了，布朗運動不明顯，甚至觀察不到運動。
�。�4）布朗運動隨著溫度的升高而愈加激烈。
3、分析、解釋布朗運動的原因
（1）布朗運動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、壓強差、液體振動等等。
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，還是無規(guī)則運動？溫度差這樣的外界因素能產(chǎn)生布朗運動嗎？
總結(jié)：液體存在著溫度差時，液體依靠對流傳遞熱量，這樣懸浮顆粒將隨液體有定向移動。但布朗運動對不同顆粒運動情況不相同，因此液體的溫度差不可能產(chǎn)生布朗運動。又如液體的壓強差或振動等都只能使液體具有定向運動，懸浮在液體中的小顆粒的定向移動不是布朗運動。因此，推理得出外界因素的影響不是產(chǎn)生布朗運動的原因，只能是液體內(nèi)部造成的。
�。�2）布朗運動是懸浮在液體中的微小顆粒受到液體各個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，因為液體分子太小。但液體中許許多多做無規(guī)則運動的分子不斷地撞擊微小懸浮顆粒，當微小顆粒足夠小時，它受到來自各個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，微小顆粒在某個方向受到撞擊作用強，它就沿著這個方向運動。在下一瞬間，微小顆粒在另一方向受到的撞擊作用強，它又向著另一個方向運動。任一時刻微小顆粒
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、知識體系
二、例題分析
例1. 如上圖為兩分子系統(tǒng)的勢能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，分子間的作用力表現(xiàn)為引力 B. 當r小于r1時，分子間的作用力表現(xiàn)為斥力 C. 當r等于r2時，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功
例2. 做布朗運動實驗，得到某個觀測記錄如圖.圖中記錄的是 () A.分子無規(guī)則運動的情況 B.某個微粒做布朗運動的軌跡
C.某個微粒做布朗運動的速度—時間圖線
D.按等時間間隔依次記錄的某個運動微粒位置的連線
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，后來有許多實驗驗證了這一規(guī)律.若以橫坐標v表示分子速率，縱坐標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，已知氣體在狀態(tài)B時的體積是8 L，狀態(tài)A時的體積是4 L，狀態(tài)D時的體積為 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內(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，請完成表格填空 .
三、課后練習(xí)
1. 假如全世界60億人同時數(shù)質(zhì)量為1 mg水的分子個數(shù)，每人每小時可以數(shù)5 000個，不間斷地數(shù)，阿
23 -1
伏加德羅常數(shù)NA取6×10mol，則完成任務(wù)所需時間最接近 ( ) 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，甲分子固定在坐標原點O，乙分子位于x軸上，甲分子對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軸上四個特定的位置，現(xiàn)把乙分子從A處由靜止釋放，則下列選項中的圖分別表示乙分子的速度、加速度、勢能、動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四個過程，其中bc的延長線通過原點，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，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.每個氣體分子的速率都不變 B.氣體分子平均動能不變 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兩點表示一定質(zhì)量的某種理想氣體的兩個狀態(tài),當氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B時( ) 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，不計分子勢能，則胎內(nèi)氣體 ( )
A.從外界吸熱 B.對外界做負功 C.分子平均動能減少 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. 對熱力學(xué)第二定律的認識，下列說法錯誤的是( ) 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，當溫度稍微升高時，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)量可忽略不計的活塞將一定質(zhì)量的理想氣體密封在汽缸中，開始時活塞距汽缸底高度
-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p0=1.0×10 Pa,不計活塞與汽缸之間的摩擦.給氣體加熱的過程中，氣體膨脹對外做功，同時吸收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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