2022年2021-2021年高中物理《分子的热运动》教案13新人教版选修3-3 .pdf

2019-2020 年高中物理分子的热运动教案13 新人教版选修 3-3一、教学目标 1 物理知识方面的要求：（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。2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。三、教具 1 气体和液体的扩散实验：分别装有二氧化氮和空气的玻璃储气瓶、玻璃片；250mL 水杯内盛有净水、红墨水。2制备好的有藤黄悬浮颗粒的水、显微镜用载物片、显微摄像头、大屏幕投影电视。四、主要教学过程（一）引入新课让学生观察两个演示实验：1把盛有二氧化氮的玻璃瓶与另一个玻璃瓶竖直方向对口相接触，看到二氧化氮气体从下面的瓶内逐渐扩展到上面瓶内。2在一烧杯的净水中，滴入一二滴红墨水后，红墨水在水中逐渐扩展开来。提问：上述两个实验属于什么物理现象？这现象说明什么问题？在学生回答的基础上总结：上述实验是气体、液体的扩散现象，扩散现象是一种热现象。它说明分子在做永不停息的无规则运动。而且扩散现象的快慢直接与温度有关，温度高，扩散现象加快。这些内容在初中物理中已经学习过了。（二）新课教学过程1介绍布朗运动现象1827年英国植物学家布朗用显微镜观察悬浮在水中的花粉，发现花粉颗粒在水中不停地做无规则运动，后来把颗粒的这种无规则运动叫做布朗运动。不只是花粉，其他的物质如藤黄、墨汁中的炭粒，这些小微粒悬浮在水中都有布朗运动存在。介绍显微镜下如何观察布朗运动。在载物玻璃上的凹槽内用滴管滴入几滴有藤黄的水滴，将盖玻璃盖上，放在显微镜载物台上，然后通过显微镜观察，在视场中看到大大小小的许多颗粒，仔细观察其中某一个很小的颗粒，会发现在不停地活动，很像是水中的小鱼虫的运动。将一台显微镜放在讲台上，然后让用显微摄像头拍摄布朗运动，经过电脑在大屏幕上显示投影成像，让全体学生观察，最好教师用教鞭指一个颗粒在屏幕上的位置，以此点为参考点，让学生看这颗微粒以后的一些时间内对参考点运动情况。让学生看教科书上图，图上画的几个布朗颗粒运动的路线，指出这不是布朗微粒运动的轨迹，它只是每隔 30s观察到的位置的一些连线。实际上在这短短的30s内微粒运动也极不规则，绝不是直线运动。2介绍布朗运动的几个特点名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 1 页，共 6 页 - - - - - - - - - （1）连续观察布朗运动，发现在多天甚至几个月时间内，只要液体不干涸，就看不到这种运动停下来。这种布朗运动不分白天和黑夜，不分夏天和冬天（只要悬浮液不冰冻），永远在运动着。所以说，这种布朗运动是永不停息的。（2）换不同种类悬浮颗粒，如花粉、藤黄、墨汁中的炭粒等都存在布朗运动，说明布朗运动不取决于颗粒本身。更换不同种类液体，都不存在布朗运动。（3）悬浮的颗粒越小，布朗运动越明显。颗粒大了，布朗运动不明显，甚至观察不到运动。（4）布朗运动随着温度的升高而愈加激烈。3分析、解释布朗运动的原因（1）布朗运动不是由外界因素影响产生的，所谓外界因素的影响，是指存在温度差、压强差、液体振动等等。分层次地提问学生：若液体两端有温度差，液体是怎样传递热量的？液体中的悬浮颗粒将做定向移动，还是无规则运动？温度差这样的外界因素能产生布朗运动吗？归纳总结学生回答，液体存在着温度差时，液体依靠对流传递热量，这样悬浮颗粒将随液体有定向移动。但布朗运动对不同颗粒运动情况不相同，因此液体的温度差不可能产生布朗运动。又如液体的压强差或振动等都只能使液体具有定向运动，悬浮在液体中的小颗粒的定向移动不是布朗运动。因此，推理得出外界因素的影响不是产生布朗运动的原因，只能是液体内部造成的。（2）布朗运动是悬浮在液体中的微小颗粒受到液体各个方向液体分子撞击作用不平衡造成的。显微镜下看到的是固体的微小悬浮颗粒，液体分子是看不到的，因为液体分子太小。但液体中许许多多做无规则运动的分子不断地撞击微小悬浮颗粒，当微小颗粒足够小时，它受到来自各个方向的液体分子的撞击作用是不平衡的。如教科书上的插图所示。在某一瞬间，微小颗粒在某个方向受到撞击作用强，它就沿着这个方向运动。在下一瞬间，微小颗粒在另一方向受到的撞击作用强，它又向着另一个方向运动。任一时刻微小颗粒所受的撞击在某一方向上占优势只能是偶然的，这样就引起了微粒的无规则的布朗运动。悬浮在液体中的颗粒越小，在某一瞬间跟它相撞击的分子数越少。布朗运动微粒大小在106m 数量级，液体分子大小在1010m 数量级， 撞击作用的不平衡性就表现得越明显，因此，布朗运动越明显。悬浮在液体中的微粒越大，在某一瞬间跟它相撞击的分子越多，撞击作用的不平衡性就表现得越不明显，以至可以认为撞击作用互相平衡，因此布朗运动不明显，甚至观察不到。液体温度越高，分子做无规则运动越激烈，撞击微小颗粒的作用就越激烈，而且撞击次数也加大，造成布朗运动越激烈。5布朗运动的发现及原因分析的重要意义（1）结合上面的讲解分析提问学生：布朗运动是悬浮在液体中的固体微粒分子的运动吗？是液体分子无规则运动吗？布朗微粒是被谁无规则撞击而造成的？布朗运动间接地反映了谁的无规则运动？综合学生回答归纳总结：（1）固体颗粒是由大量分子组成的，仍然是宏观物体；显微镜下看到的只是固体微小颗粒，光学显微镜是看不到分子的；布朗运动不是固体颗粒中分子的运动，也不是液体分子的无规则运动，而是悬浮在液体中的固体颗粒的无规则运动。无规则运动的原因是液体分子对它无规则撞击的不平衡性。因此，布朗运动间接地证实了液体分子的无规则运动。（2）布朗运动随温度升高而愈加激烈，在扩散现象中，也是温度越高，扩散进行的越快，而这两种现象都是分子无规则运动的反映。这说明分子的无规则运动与温度有关，温度越高，分子无规则运动越激烈。所以通常把分子的这种无规则运动叫做热运动。（三）课堂小结1要知道什么是布朗运动。它是悬浮在液体中的固体微粒的无规则运动，是在显微镜下观察到的。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 2 页，共 6 页 - - - - - - - - - 2知道布朗运动的三个主要特点：永不停息地无规则运动；颗粒越小，布朗运动越明显；温度越高，布朗运动越明显。3产生布朗运动的原因：它是由于液体分子无规则运动对固体微小颗粒各个方向撞击的不均匀性造成的。4布朗运动间接地反映了液体分子的无规则运动，布朗运动、扩散现象都有力地说明物体内大量的分子都在永不停息地做无规则运动。（四）课堂练习1关于布朗运动的下列说法中，正确的是 。A布朗运动就是液体分子的热运动B布朗运动是悬浮在液体中的固体颗粒内的分子的无规则热运动C温度越高，布朗运动越激烈D悬浮颗粒越小，布朗运动越激烈答案： C、D。2如图是观察记录做布朗运动的一个微粒的运动路线。从微粒在A点开始记录，每隔30s记录下微粒的一个位置，得到B 、C、D、E、 F、G等点，则微粒在75s末时的位置 。A一定在 CD 连线的中点B一定不在 CD 连线的中点C可能在 CD 连线上，但不一定在CD 连线的中点D可能在 CD 连线以外的某点答案： C、D。五、说明1本节课取得教学效果的关键是将布朗运动演示实验做好，让学生都看清楚布朗运动。即使教学设备条件差的学校，也应该准备24台生物显微镜，预先调好后，让学生轮流观察。设备条件好的学校，运用显微摄像头，对准载玻璃上有藤黄的悬浮液，拍摄的结果通过电脑在大屏幕投影电视上展现出来。用显微镜观察布朗运动全部过程也应拍摄出来，给学生展示。2对于分子的永不停息的无规则运动，要注意是无规则，而不是无规律。无规则是指由于分子之间的相互碰撞，每个分子的运动方向和速率在不断地改变，任何时刻，液体或气体内部，沿各个方向运动的分子都有，而且分子运动的速率有大有小。对于某一个分子运动是无规律的，但是热学研究的是大量分子热运动的总体效果，对于大量分子的无规则运动是有规律可遵循的，这就是统计规律。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 3 页，共 6 页 - - - - - - - - - 2019-2020 年高中物理分子的热运动教案14 新人教版选修3-3教学目标一、知识目标1. 了解扩散现象是由于分子的热运动产生的；2. 知道什么是布朗运动，理解布朗运动产生的原因；3. 知道什么是热运动.二、能力目标通过对布朗运动产生原因的分析，培养学生的分析能力.三、德育目标通过布朗运动的教学，使学生了解物体的宏观性质是由微观结构决定的，使学生知道客观事物之间的普遍联系.教学重点扩散现象和布朗运动教学难点布朗运动的产生原因教学方法实验法、讲授法教学用具投影仪、投影片、布朗运动模拟课件，广口瓶两个，一个装有红棕色二氧化氮气体，玻璃板一块、墨汁、水、显微镜课时安排1 课时教学过程投影本节课学习目标：1. 知道扩散现象；2. 知道布朗运动及其产生原因；3. 知道热运动的概念.学习目标完成过程一、引入据分子动理论， 构成物体的分子不停息地做无规则运动，这个结论也是在实验事实的基础上得到的 . 本节课我们就用实验事实说明分子的无规则运动.二、新课教学（1）扩散现象：实验 把一个装有无色空气的广口瓶倒扣在装有红棕色二氧化氮气体的广口瓶上，中间用玻璃板隔开.学生猜想可能出现的现象猜想一：二氧化氮和空气均无变化猜想二：二氧化氮颜色变淡，空气颜色变红.演示抽去玻璃板， 过一段时间发现： 红棕色的二氧化氮气体运动到上面的瓶中去了，使上面的瓶中的气体变成了淡红棕色，上面的无色气体运动到下面去了，使下面红棕色的气体颜色变淡，可以发现最后两种气体混合在一起，上下两瓶气体的颜色变得均匀一致.分析 假如气体分子是静止的，则二氧化氮和空气的扩散实验中，把装有无色空气的广口瓶倒扣在装有红棕色二氧化氮气体的广口瓶上后，由于二氧化氮的密度比空气大，二氧化氮气体将不会运动到上面瓶中去，上面瓶中的空气也不会运动到下面瓶中，应该观察到上面瓶中始终是无色的，下面瓶中的红棕色始终不会变淡.然而实验结果却恰相反，我们发现过一段时间后，两种气体混合在一起，这就证明了气体分子不是静止的，而是运动的，正是由于气体分子运动的无规则性. 使两瓶中气体分子都重新分布混合在一起，并变得均匀而无差异了.总结并板书不同的物质互相接触时彼此进入对方的现象叫扩散.教师不仅气体分子在不停地运动着, 液体分子、固体分子也在运动着，扩散现象在固体之间和液体之间也会发生.名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 4 页，共 6 页 - - - - - - - - - 学生举几个液体和固体扩散的实例向清水中滴入几滴红墨水，过一会儿整杯水都变红.在墙角堆放煤，当煤用完后，墙角变黑.教师 扩散现象可以发生在气体之间、液体之间或固体之间，那么扩散的快慢是不同的，到底扩散快慢与什么有关呢？演示取二个杯子，一只放入冷水，另一只倒入热水，分别用滴管向两杯中滴入一滴红墨水，观察哪杯水先变红.现象装有热水的那只杯子先变红结论扩散的快慢与温度有关，温度越高，扩散进行的越快.板书扩散现象的本质是分子运动.扩散现象的产生条件是两物质相接触.影响扩散快慢的因素是：温度高低.（二）布朗运动：刚才我们通过扩散现象证明了组成物体的分子在做无规则运动，下边我们再来看一个更明显地证实分子的无规则运动的现象布朗运动.实验把墨汁用水稀释后取出一滴放在显微镜下观察学生分组观察并叙述发生的现象.看到悬浮在液体中的小碳粒在不停地做无规则运动，且炭粒越小，这些运动越明显.教师讲解悬浮微粒不停地做无规则运动的现象，是1827 年英国植物学家布朗用显微镜观察悬浮在水中的花粉时发现的，后来把悬浮微粒的这种运动叫做布朗运动.投影出示图114分析：图中展示的是在显微镜下追踪一个小碳粒运动的情形，图中是每隔30 s 把观察到的炭粒的位置，然后用直线把这些位置依次连接起来得到的.由图中可以看出: 微粒的运动是无规则的.讨论图中的每一小段直线是颗粒在这30 s 内的运动轨迹吗?总结图中的每一段直线是做布朗运动的颗粒30 s内的位移 , 并不是颗粒运动的轨迹,也就是说颗粒在两个位置之间并不是做直线运动, 如果时间间隔更短, 那么每一小段直线将被几段折线所代替.从图中可知 , 各个颗粒的运动情况是不相同的, 同一颗粒在相等时间内经过的位移也是不同的 , 说明布朗运动是无规则的.分析布朗运动的产生原因学生阅读课文有关内容投影出示下列问题1. 为什么颗粒在液体中不停地改变运动方向?2. 为什么颗粒越小, 布朗运动越显著?3. 小颗粒的布朗运动能间接说明什么问题?4. 布朗运动是分子运动吗?5. 布朗运动的产生为什么不是由外界因素产生的?教师概括说明:悬浮在液体中的颗粒被液体分子包围着, 液体分子不停地做无规则运动, 使颗粒受到来自各个方向的液体分子的碰撞, 由于颗粒体积很小, 任一瞬时 , 来自各个方向的对颗粒碰撞的分子数不均衡 , 形成对颗粒某一方向的合力.但由于分子运动的不规则性, 产生某一合力是偶然的 , 因此 , 合力是时刻改变的, 并且毫无规则, 颗粒在不规则变化的合力作用下就做无规则运动 .悬浮颗粒越小，包围它的分子数就越少，来自各个方向的分子对它的碰撞就越不平衡，合力就越大，同时悬浮颗粒越小，包围它的分子数就越少，它的质量就越小，在相同的力作用下，速度越容易改变，所以悬浮颗粒越小，布朗运动就越激烈.布朗运动不是由外界因素引起的：这是因为：第一：不管观察多长时间，布朗运动总不会停止；第二： 如果外界影响引起，那么在同一条件下，观察到的不同颗粒的运动情况应该是相名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 5 页，共 6 页 - - - - - - - - - 同的，但实验结果并不是这样.强化训练关于布朗运动的下列说法中，正确的是A.布朗运动就是分子的运动B.布朗运动是组成固体微粒的分子无规则运动的反映C.布朗运动是液体或气体分子无规则运动的反映D.观察时间越长，布朗运动就越显著E.阳光从缝隙射入教室，从阳光中看到的尘埃的运动就是布朗运动.参考解答： 布朗运动指的是悬浮在液体或气体里的固体微粒的运动，不是分子本身的运动，所以A错.布朗运动是由于液体或气体分子无规则运动碰撞固体微粒产生的，因此可以从布朗运动间接反映液体或气体分子的无规则运动，所以B错， C正确 .布朗运动的激烈程度与固体微粒的大小及温度有关，与观察时间长短无关，所以 D是错误的 .本题正确的答案是C教师布朗运动的激烈程度与固体微粒的大小、液体的温度有关1. 固体微粒越小， 液体分子对它各部分碰撞的不均匀性越明显，质量越小， 它的惯性越小，越容易改变运动状态，所以运动越激烈.2. 液体的温度越高， 固体微粒周围的液体分子运动越不规则，对微粒碰撞的不均匀性更甚，布朗运动越激烈.由于扩散现象和布朗运动都说明分子在不停在做无规则运动，且都和温度有关，所以我们把分子的无规则运动叫热运动.三、小结本节课我们主要学习了能证明分子做无规则运动的两种现象：扩散现象和布朗运动，这二种现象既有相同之处，也有不同之处，相同之处在于：1. 分子永不停息的无规则运动是产生布朗运动和扩散现象的根本原因；2. 扩散现象和布朗运动都随温度的升高表现得越明显.扩散现象是两种不同物质在接触时，没有受到外力影响，而彼此进入对方里的现象，气体、液体、固体都有扩散现象，扩散快慢除去和温度有关外，还和物体的密度差，溶液的浓度有关，物体的浓度差（或密度差）越大，温度越高，扩散进行的越快，扩散现象证明了任何物质的分子不论在什么状态下都在做永不停止的无规则运动.布朗运动是悬浮在液体或气体分子中的微粒所做的无规则运动，而不是液体或气体分子的运动， 布朗运动的剧烈程度与分子碰撞颗粒的不均匀性有关，颗粒越小撞击的不均匀性越明显，这是布朗运动与扩散现象的不同之处.四、作业课本P35；练习二五、板书设计分子热运动扩散现象布朗运动本质：是分子运动产生条件：两物质相接触影响快慢因素：温度高低本质：是固体颗粒的运动，是液、气体分子运动的反映产生条件：固体颗粒悬浮在液体或气体中影响快慢因素；温度高低，颗粒大小. 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 6 页，共 6 页 - - - - - - - - -