《高中物理新课标版人教版选修1-2课件：1.0《分子理论 内能》》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理新课标版人教版选修1-2课件：1.0《分子理论 内能》（76页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第一章 分子理论内能 1 1 分子及其热运动 教学目标 1 知识方与能力要求 1 知道并记住什么是布朗运动 知道影响布朗运动激烈程度的因素 知道布朗运动产生的原因 2 知道布朗运动是分子无规则运动的反映 3 知道什么是分子的热运动 知道分子热运动的激烈程度与温度的关系 通过对布朗运动的观察 发现其特征 分析概括出布朗运动的原因 培养学生概括 分析能力和推理判断能力 从对悬浮颗粒无规则运动的原因分析 使学生初步接触到用概率统计的观点分析大量偶然事件的必然结果 二 重点 难点分析1 通过学生对布朗运动的观察 引导学生思考 分析出布朗运动不是外界影响产生的 是液体分子撞击微粒不平衡性产生的 布朗运动
2、是永不停息的无规则运动 反映了液体分子的永不停息的无规则运动 这一连串结论的得出是这堂课的教学重点 2 学生观察到的布朗运动不是分子运动 但它又间接反映液体分子无规则运动的特点 这是课堂上的难点 这个难点要从开始分析显微镜下看不到分子运动这个问题逐渐分散解疑 古希腊 德谟克利特 万物都是由极小的不可分的微粒构成的 这种微粒叫做原子 中国 墨家学派 对物质进行分割时 分割到 端 就不能再分割下去了 原子理论的萌芽 原子是可以再分的 原子还能够结合成分子 分子是具有一定化学性质的最小物质微粒 构成物质的单元是多种多样的 原子 离子 分子 统称为分子 科学研究表明 一 分子的大小 怎样能看到分子 光
3、学显微镜 电子显微镜 扫描隧道显微镜 怎样确定分子的大小 油膜法 理想化处理 把滴在水面上的油酸层当作单分子油膜层 把分子看作球形且一个挨一个排列 一个思想 通过测量宏观量来测量微观量 除一些有机大分子外 一般物质直径的数量级 10 10m 水分子的直径为4 10 10m 氢分子的直径为2 3 10 10m 结论 例1 将1cm3的油酸溶于酒精 制成200cm3的油酸酒精溶液 已知1cm3溶液有50滴 现取1滴油酸酒精溶液滴在水面上 随着酒精溶于水 油酸在水面上形成一单分子薄层 已测出这一薄层的面积为0 2m2 由此可估测出油酸分子的直径为多少 解 V 1 50 1 200 10 6m3 10
4、 10m3d V S 10 10 0 2 5 0 10 10m 二 阿伏加德罗常数 1 NA 6 0221367 1023mol 1 一般取NA 6 02 1023mol 1 3 联系微观量和宏观量的桥梁 2 物体是由大量分子组成的 1cm3水中含有的分子数约为3 3 1022个 假如全世界60亿人都来数这些分子 每人每秒数1个 需要17万年左右的时间才能数完 摩尔质量 M 摩尔体积 V摩尔体积V M 1个分子体积V分子 V NA 不适合气体 所含有的分子数 摩尔数 NA1个分子质量m M NA 例2 从下列哪组数据可以算出阿伏加德罗常数 A 水的密度和水的摩尔质量B 水的摩尔质量和水分子的体
5、积C 水分子的体积和水分子的质量D 水分子的质量和水的摩尔质量 D 例3 一滴露水的体积大约是6 0 10 7cm3 它含有多少个水分子 如果一只极小的虫子来喝水 每分钟喝进6 0 107个水分子 需要多长时间才能喝完这滴露水 解 露水的质量m 6 0 10 7 10 6m3 103kg m3 6 10 10kg 含有的分子数nn 6 10 10 18 10 3 6 02 1023 2 1016 t 2 1016 6 0 107 3 3 108min 630年 三 分子的热运动 分子做永不停息的无规则运动 扩散现象 温度越高 扩散越快 十天 二十天 三十天 硫酸铜和水的扩散 布朗运动 人们把液
6、体或气体中悬浮微粒的无规则运动叫做布朗运动 布朗运动产生的原因 液体 或气体 分子永不停息的无规则运动 温度越高 微粒越小 布朗运动越明显 布朗运动和扩散现象说明分子永不停息地做无规则热运动 例4 关于布朗运动和扩散现象的下列说法中正确的是 A 布朗运动和扩散现象都在气体 液体 固体中发生B 布朗运动和扩散现象都是分子的运动C 布朗运动和扩散运动都是温度越高越明显D 布朗运动和扩散现象都是永不停息的 CD 四 分子的动能温度 1 定义 分子由于做无规则运动而具有的动能 叫做分子的动能 2 理解 组成物体的大量分子都有与其无规则运动相对应的动能 在相同的物理状态下 大量分子做无规则运动 速率有的
7、大 有的小 因此动能也有大有小 由于碰撞 各个分子的动能还会发生变化 3 平均动能 物体所有分子的动能平均值 叫做分子热运动的平均动能 4 温度 宏观上来看 温度表示物体的冷热程度 微观上来看 温度高低反映分子热运动的剧烈程度 温度是分子平均动能大小的标志 注意 温度是大量分子热运动平均动能的宏观表现 对个别分子而言 温度没有实际意义 温度相同的物质 其分子的总动能不一定相等 思考 物体内部分子不停地运动 为什么固体和液体中分子不会飞散开 总是聚合在一起 思考 布朗运动和扩散现象说明分子在永不停息地做无规则热运动 还能说明什么 分子间是有空隙的 分子间有引力 思考 既然分子间有引力 为什么分子
8、并没有因此而亲密无肩 分子间有斥力 五 分子间的相互作用 1 分子间是有空隙 2 分子间有引力 3 分子间有斥力 r0 0 引力 斥力 当r r0时 引力 斥力 分子力等于0 当r r0时 引力 斥力 分子力表现出引力 当r r0时 引力 斥力 分子力表现出斥力 r0的数量级10 10m 例5 关于分之间作用力 下面说法中正确的是A 两个分子间的距离小于r0时 分子间只有斥力B 两个分子间距离大于r0时 分子间只有引力C 压缩物体时 分子间斥力增大 引力减小D 拉伸物体时 分子斥力和引力都减小 D 六 分子势能 1 定义 分子间存在相互作用力 分子间具有由它们的相对位置决定的势能 就叫做分子势
9、能 2 微观上 分子势能与分子间距r有关 宏观上 分子势能与物体的体积有关 不考虑气体的分子势能 七 物体的内能 1 定义 物体中所有分子做热运动的动能和分子势能的总和 叫做物体的热力学能 也叫内能 2 理解 1 任何物体都具有内能 因为一切物体都由大量分子组成 而分子在永不停息地做无规则运动 2 物体的内能与物体的温度 体积以及物质的量有关 3 一般来说 物体的状态发生变化 物体的内能也随着变化 分子动理论 物体是由大量分子组成的 分子永不停息地做无规则热运动 分子之间存在着相互作用力 1 2 物体的内能 教学目的 知识与能力 1 知道分子的动能 分子的平均动能 知道物体的温度是分子平均动能
10、大小的标志 2 知道分子的势能跟物体的体积有关 知道分子势能随分子间距离变化而变化的定性规律 3 知道什么是物体的内能 物体的内能与哪个宏观量有关 能区别物体的内能和机械能 4 知道做功和热传递在改变物体内能上是等效的 知道两者的区别 在培养学生能力方面 这节课中要让学生建立 分子动能 分子平均动能 分子势能 物体内能 热量等五个以上物理概念 又要让学生初步知道三个物理规律 温度与分子平均动能关系 分子势能与分子间距离关系 做功与热传递在改变物体内能上的关系 因此 教学中着重培养学生对物理概念和规律的理解能力 学方法的教育 在分子平均动能与温度关系的讲授中 渗透统计的方法 在分子间势能与分子间
11、距离的关系上和做功与热传递关系上都要渗透归纳推理方法 重点 难点分析1 教学重点是使学生掌握三个概念 分子平均动能 分子势能 物体内能 掌握三个物理规律 温度与分子平均动能关系 分子势能与分子之间距离关系 热传递与功的关系 2 区分温度 内能 热量三个物理量是教学上的一个难点 分子势能随分子间距离变化的势能曲线是教学上的另一难点 三 教具1 压缩气体做功 气体内能增加的演示实验 圆形玻璃筒 活塞 硝化棉 2 幻灯及幻灯片 展示分子间势能随分子间距离变化而变化的曲线 一 引入新课 我们知道做机械运动的物体具有机械能 那么热现象发生过程中 也有相应的能量变化 另一方面 我们又知道热现象是大量分子做
12、无规则热运动产生的 那么热运动的能量与大量的无规则运动有什么关系呢 这是今天学习的问题 二 教学过程 1 分子的动能 温度物体内大量分子不停息地做无规则热运动 对于每个分子来说都有无规则运动的动能 由于物体内各个分子的速率大小不同 因此 各个分子的动能大小不同 由于热现象是大量分子无规则运动的结果 所以研究个别分子运动的动能是没有意义的 而研究大量分子热运动的动能 需要将所有分子热运动动能的平均值求出来 这个平均值叫做分子热运动的平均动能 学习布朗运动和扩散现象时 我们知道布朗运动和扩散现象都与温度有关系 温度越高 布朗运动越激烈 扩散也加快 依照分子动理论 这说明温度升高后分子无规则运动加剧
13、 用上述分子热运动的平均动能来说明 就是温度升高 分子热运动的平均动能增大 如果温度降低 说明分子热运动的平均动能减小 因此从分子动理论观点来看 温度是物体分子热运动的平均动能的标志 标志 的含义是指物体温度升高或降低 表示了物体内部大量分子热运动的平均动能增大或减小 温度不变 就表示了分子热运动的平均动能不变 其他宏观物理量如时间 质量 物质种类都不是分子热运动平均动能的标志 但是 温度不是直接等于分子的平均动能 另一方面 温度只与物体内大量分子热运动的统计意义上的平均动能相对应 对于个别分子或几十个 几百个分子热运动的动能大小与温度是没有关系的 我们知道 温度这个物理量在宏观上的意义是表示
14、物体冷热程度 而它又是大量分子热运动平均动能大小的标志 这是温度的微观含义 2 分子势能 分子间存在着相互作用力 因此分子间具有由它们的相对位置决定的势能 这就是分子势能 如果分子间距离约为10 10m数量级时 分子的作用力的合力为零 此距离为r0 当分子距离小于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 这种情形与弹簧被压缩时弹性势能增大是相似的 如图1中弹簧压缩 弹性势能Ep增大 如果分子间距离大于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 这种情况与弹簧被
15、拉伸时弹性势能增大是相似的 如图1中弹簧拉伸 Ep增大 从以上两种情况综合分析 分子间距离以r0为数值基准 r不论减小或增大 分子势能都增大 所以说 分子在平衡位置处是分子势能最低点 如果分子间距离是无限远时 取分子势能为零值 分子间距离从无限远逐渐减少至r0以前过程 分子间的作用力表现为引力 而且距离减少 分子引力做正功 分子势能不断减小 其数值将比零还小为负值 当分子间距离到达r0以后再减小 分子作用力表现为斥力 在分子间距离减小过程中 克服斥力做功 使分子势能增大 其数值将从负值逐渐变大至零 甚至为正值 分子势能随分子间距离r的变化情况可以在图2的图象中表现出来 从图中看到分子间距离在r
16、0处 分子势能最小 既然分子势能的大小与分子间距离有关 那么在宏观上什么物理量能反映分子势能的大小变化情况呢 如果对于确定的物体 它的体积变化 直接反映了分子间的距离 也就反映了分子间的势能变化 所以分子势能的大小变化可通过宏观量体积来反映 3 物体的内能 1 物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和 叫做物体的内能 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组成 因此任何物体都是有内能的 提问学生 宏观量中哪些物理量是分子热运动的平均动能和分子势能的标志 根据学生的回答 引导到一个确定的物体 分子总数是固定的 那么这物体的内能大小是由宏观量 温度和体积决定的 如果不是确定的物体 那么物体的内能大小是由质量 温度 体积和物态来决定 课堂讨论题 一块铁由15 升高到55 比较内能 质量是lkg50 的铁块与质量是0 lkg50 的铁块 比较内能 质量是lkg100 的水与质量是lkg100 的水蒸气 比较内能 2 物体机械运动对应着机械能 热运动对应着内能 任何物体都具有内能 同时还可以具有机械能 例如在空中飞行的炮弹 除了具有内能 还具有机械能 动能和重力势能 提问学生
