人教版（2019）高中物理选修性必修第三册全册教案.pdf

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1、分子动理论的基本内容【教学目标】一、知识与技能1 .通过生活实例及其分析，知道什么是扩散现象，产生扩散现象的原因是什么。影响扩散快慢的因素有哪些，分别是什么关系。2 .通过实验，观察什么是布朗运动，通过分析、推理，理解布朗运动产生的原因。3.通过对比，归纳扩散现象、布朗运动和分子的无规则运动之间的联系与区别。4 .知道分子力随分子间距离变化而变化的定性规律。5.知道分子动理论的内容。二、过程与方法1.通过对概念及课本中关键词句、图片细节的观察、分析、理解，引导学生重视教材，学会研读教材，培养学生严谨的思维习惯。2.通过布朗运动的实验、观察及成因的分析、推理，体会并归纳其中的科学研究方法。3.在

2、对所设情景及实验的观察、分析中和“情景+问题”的教学方式中培养学生善于观察、勤于思考、勇于探索的良好习惯。三、情感、态度与价值观1.物理源于生活，要善于观察、勤于思考、勇于探索。2.通过科学家们对布朗运动成因的研究历程的介绍，培养相应科学精神。【教学重难点】1 .理解扩散现象、布朗运动、热运动。2.知道分子力随分子间距离变化而变化的定性规律。【教学过程】一、物体是由大量分子组成的【演示】幻灯片：扫描隧道显微镜拍摄的石墨表面原子结构照片。由于碳原子被放大了几亿倍后才被观察到，表明分子是很小的。我们在初中已经学过，物体是由大量分子组成的。需要指出的是：在研究物质的化学性质时，我们认为组成物质的微粒

3、是分子、原子或者离子。但是，在研究物体的热运动性质和规律时，不必区分它们在化学变化中所起的不同作用，而把组成物体的微粒统称为分子。我们知道，I m o l水中含有水分子的数量就达6.0 2 X 1 0 2 3个。这足以表明，组成物体的分子是大量的。人们用肉眼无法直接看到分子，就是用高倍的光学显微镜也看不到。直 至1 9 8 2年，人们研制了能放大几亿倍的扫描隧道显微镜，才观察到物质表面原子的排列。二、分子热运动1.扩散现象【演示】将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，抽去中间玻璃板，过一段时间发现，上面瓶中气体变成了淡红棕色，下面气体的颜色变浅了，最后上下两瓶气体颜

4、色一致。（1）扩散：不同物质相互接触时彼此进入对方的现象叫做扩散。（2）扩散现象随温度的升高而日趋明显。【演示】分别向冷水和热水中滴入一滴红墨水，可观察到热水很快变成红色，而冷水变成红色稍慢。（3）扩散现象在气体、液体、固体中都能发生。（4）扩散现象直接说明了组成物体的分子总是不停地做无规则运动。（5）扩散现象的应用：在真空、高温条件下在半导体材料中掺入一些其他元素来制造各种元件等。2.布朗运动【演示】把墨汁用水稀释后取出一滴，用显微放大投影仪观察液体中的小碳粒的运动，可观察到小碳粒的运动无规则，颗粒越小，这种无规则运动越明显，而且永不停止。（1）布朗运动：悬浮在液体中的固体微粒永不停息的无规

5、则运动叫做布朗运动。它首先是由英国植物学家布朗在1 8 2 7 年用显微镜观察悬浮在水中的花粉微粒时发现的。（2）布朗运动产生的原因：大量液体分子永不停息地做无规则运动时，对悬浮在其中的微粒撞击作用的不平衡性是产生布朗运动的原因。简言之：液体分子永不停息的无规则运动是产生布朗运动的原因。（3）影响布朗运动激烈程度的因素：固体微粒的大小和液体的温度。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；液体的温度越高，固体微粒周围的流体分子运动越不规则，对微粒碰撞的不均匀性越强，布朗运动越激烈。（4）布朗运动本身不是分子的无规则运动，但

6、它反映了液体分子永不停息地做无规则运动。【注意】（1）任何固体微粒悬浮在液体内，在任何温度下都会做布朗运动。（2）悬浮在气体中的微粒也存在布朗运动，它是由大量气体分子撞击微粒的不平衡性所造成的，反映了气体分子永不停息地做无规则运动。（3）布朗运动中固体微粒的运动极不规则。实验得出的每隔一定时间微粒所处位置的连线，不是固体微粒的运动轨迹。3.热运动（1）扩散现象和布朗运动都随温度的升高而越明显。表明分子的无规则运动跟温度有关。（2）热运动：分子的无规则运动叫做热运动。温度越高，分子的热运动越激烈。例 1下列关于布朗运动的说法中正确的是（）A.布朗运动是液体的分子的无规则运动B.布朗运动是指悬浮在

7、液体中的固体分子的无规则运动C.布朗运动说明了液体分子与悬浮颗粒之间存在着相互作用力D.观察布朗运动会看到，悬浮的颗粒越小，温度越高，布朗运动越剧烈【解析】布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的运动，小颗粒由许多分子组成，所以布朗运动不是分子运动，也不是指悬浮颗粒内固体分子的运动，故 A、B均错，布朗运动虽然是由液体分子与悬浮颗粒间相互作用引起的，但其重要意义是反映了液体分子的无规则运动，不是反映分子间的相互作用，故C错。观察布朗运动会看到固体颗粒越小，温度越高，布朗运动越明显。故 D正确。正确答案是D。【例 2】在较暗的房间里，从射进来的阳光中，可看到悬浮在空气中的微粒在不停地的运动，这些微粒

8、的运动是（）A.布朗运动B.不是布朗运动C.自由落体运动D.是由气流和重力引起的运动【解析】这些肉眼可以看到的微粒是相当大的，某时刻它们所受到的各方向空气分子碰撞的合力几乎为零，这些微小的合力对相当大的微粒来说，是不能使它做布朗运动的，这时微粒的运动是气体对流和重力作用引起的，所以答案是BD。【例 3】如下图所示的是做布朗运动小颗粒的运动路线记录的放大图。以小颗粒在A 点开始计时，每隔30s记下小颗粒的位置，得到B、C、D、E、F、G等点，则小颗粒在第75s末时位置，以下叙述中正确的是（）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连线中点D.可能在CD连线以外的某点上【解析

9、】图中的各点的连线不是微粒的运动轨迹，它是为了表明微粒在做极短促的无定向运动过程中的移动的顺序而做的连线。由以上分析，在第75s末，小颗粒可能在CD连线上，但不一定在CD中点，也可能在CD连线外的位置。因此选C D,正确答案CD。【小结】扩散现象是分子无规则运动的结果。布朗运动是分子无规则运动的反映，扩散现象和布朗运动，不但说明分子永不停息地做无规则运动。同时也说明分子间是有空隙的。三、分子间的作用力（一）分子间存在相互作用力【演示】（1）压紧两表面洁净的铅块，使它们合在一起，下面的铅块不下落。（2）压缩一固体（如一铅块）很不容易，物体内要产生反抗的弹力。1.分子间存在相互作用的引力（如：压紧

10、的铅块结合在一起，它们不易被拉开）2.分子间存在相互作用的斥力（如：固体和液体很难被压缩）【注意】压缩气体也需要力，不说明分子间存在斥力作用，压缩气体时需要的力是用来反抗大量气体分子频繁撞击容器壁（活塞）时对容器壁（活塞）产生的压力。3.分子间的引力和斥力同时存在，实际表现出来的分子力是分子引力和斥力的合力（分子力）。（-）分子间相互作用力的特点1.分子间的引力和斥力同时存在。2.分子间的引力和斥力只与分子间距离（相对位置）有关，与分子的运动状态无关。3.分子间的引力和斥力都随分子间的距离r的增大而减小，且斥力总比引力随r的增大衰减得快。（三）分子力与距离的关系示意图（可用课件展示）如下图所示

11、，F 0为斥力，FVO为引力，横轴上方的虚线表示分子间斥力随r的变化图线，横轴下方的虚线表示分子间引力随r的变化图线，实线为分子间引力和斥力的合力F（分子力）随r的变化图线。1.当r=ro时，分子间引力和斥力相平衡，F，产F斥，分子处于平衡位置,其中ro为分子直径的数量级，约为10 l0mo2.当rVro时，F*ro时，F g F斥，对外表现的分子力F为引力。4.当r lO r o 时，分子间相互作用力变得十分微弱，可认为分子力F 为零（如气体分子间可认为作用力为零）。（四）引起分子间相互作用力的原因分子间相互作用力是由原子内带正电的原子核和带负电的电子间相互作用而引起的。【例4】分子间的相互

12、作用力由引力F，”和斥力F 斥两部分组成，则（）A.F 巾和F 斥是同时存在的B.F 引总是大于F 斥，其合力总是表现为引力C.分子之间的距离越小，F.,越小，F 斥越大D.分子之间的距离越小，F,越大，F 睡 越 小【解析】分子间的引力和斥力是同时存在的，它们的大小和合力都与分子间距离有关，当分子间距离减小时，引力和斥力都增大，且斥力的增大更快。r r（）时，合力表现为引力。根据上述分析，该题正确的答案为A。【例 5】当两个分子间距离为r o 时，分子力为零，下列关于分子力说法中正确的是（）A.当分子间的距离为r o 时，分子力为零，也就是说分子间既无引力又无斥力B.分子间距离小于r o 时

13、，分子力增大，分子间表现出是斥力C.当分子间相互作用力表现为斥力时，分子距离变大时，斥力变大D.在分子力作用范围内，不管r r o,还是r V r o,斥力总比引力变化快【解析】本题考查分子力随分子间距离变化规律分子间同时存在引力和斥力，当r=r o 时是引力和斥力相等，所以A错。分子间引力和斥力都随分子间距离减小而增大，但斥力比引力变化的快，当r V r o时，引力和斥力都增大，但斥力增加比引力快，故 B、D正确，C错。对分子力认识，应掌握分子力随分子距离的增大而减小的关系。【例6】有甲、乙两个分子，甲分子固定不动，乙分子由无穷远处逐渐向甲靠近，直到不再靠近为止，在这整个过程中（）A.分子力

14、总对乙做正功B.乙总是克服分子力做功C.先是分子力对乙做正功，然后乙克服分子力做功D.乙先克服分子力做功，然后分子力对乙做正功【解析】当分子间距r r o时，分子力表现为引力，因此当乙分子从无穷近逐渐向甲集近过程中，当甲、乙两分子间距大于r o时，分子间作用力对乙做正功；当分子间距小于r o时，分子力表现为斥力，分子力对乙做负功。所以本题正确答案是C o【例7】试从分子动理论的观点，说明物体的三态（固态、液态、气态）为什么有不同的宏观特征？【解析】固体分子间的距离非常小，分子间的作用力很大，其分子只能在平衡位置附近做小范围的无规则运动。因此，固体不但具有一定的体积，还具有一定的形状。液体分子间

15、的距离比较小，分子间的作用力也相当大，但与固体分子相比，液体分子可在平衡位置附近做范围较大的无规则运动，而且液体分子的平衡位置是不固定的，是在不断地移动，因而液体虽然具有一定的体积，却没有固定的形状。气体分子间距离很大，由于分子力是短程力，所以，彼此间的作用力极为微小，其分子除了在与其他分子或器壁碰撞时有相互作用力外是不受其他作用力的。因而气体分子总是做匀速直线运动，直到碰撞时，才改变方向，所以，气体没有体积，也没有一定的形状，总是充满整个容器的。【小结】分子间同时存在相互作用的引力和斥力，它们都随距离r增大而减小，当r=r o （r o约为时，分子力F=0；r r o时分子力F为引力，rV

16、r o时分子力F为斥力。四、分子动理论总结本节课的所有内容，引出分子动理论：1.物体是有大量分子组成。2.分子在做永不停息的无规则热运动。3.分子间存在着相互作用的引力和斥力。从总体来看，大量分子的运动却有一定的规律，这种规律叫做统计规律。【练习巩固】1.下列现象中，能说明分子是不断运动着的是（）A.将香水瓶打开后能闻到香味B.汽车开过后，公路上尘土飞扬C.洒在地上的水，过一段时间就干了D.悬浮在水中的花粉做无规则运动答案：ACD2.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

17、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答案：C3.关于布朗运动，以下说法正确的是（）A.布朗运动是指液体分子的无规则运动B.布朗运动产生的原因是液体分子对小颗粒的吸引力不平衡引起的C.布朗运动产生的原因是液体分子对小颗粒碰撞时产生冲力不平衡引起D.在悬浮微粒大小不变情况下，温度越高，液体分子无规则运动越激烈答案：CD4.在显微镜下观察布朗运动时，布朗运动的激烈程度（）A.与悬浮颗粒大小有关，微粒越小，布朗运动越激烈B.与悬浮颗粒的分子大小有关，分子越小，布朗运动越激烈C.与温度有关，温度越高布朗运动越激烈D.与观察的时间长短有关，观察时间越长布朗运

18、动越趋于平缓答案：AD5.较大的颗粒不做布朗运动原因是（）A.液体分子停止运动B.液体温度太低C.跟颗粒碰撞的分子数较多，各方向的撞击作用相互平衡D.分子冲击力很难改变大颗粒的运动状态答案：CD6.关于布朗运动和扩散现象的说法正确的是（）A.布朗运动和扩散现象都能在气体、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.布朗运动和扩散现象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答案：CD7.在长期放着煤的墙角处，地面和墙角相当厚的一层染上黑色，这说明（）A.分子是在不停的运动着B.煤是由大量分子组成的C.分子之间是有空隙的D.物体之间有相互作用力答案：AC8.当两个分子间距

19、离为ro时，正好处于平衡状态，下面关于分子间的引力和斥力的各种说法中，正确的应是（）A.两分子间的距离rro时，它们之间只有斥力作用B.两分子间的距离3ro时，它们之间只有引力作用C.两分子间的距离r 3 A-VJ _ 4_ LTii（3）估算油酸分子直径的表达式为（1=（用测量量及已知量字母表示）。答案：（1）用滴管向量筒内加注N滴油酸酒精溶液，读出其体积V（2）1 1 5 S（3）-115NS（m+n）5.“用油膜法估测分子的大小”实验的方法及步骤如下：向体积V汕=1 m L 的油酸中加入酒精，直至总量达到V.&=5 0 0 m L；用注射器吸取中配制好的油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小

20、量筒中，当滴入n=1 0 0 滴时，测得其体积恰好是V o=1 m L；先往边长为3040cm的浅盘里倒入2cm深的水，然后将 均匀地撒在水面上；用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液，待油酸薄膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描下油酸膜的形状；将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，如图所示，数出轮廓范围内小方格的个数N,小方格的边长l=20mm。根据以上信息，回答下列问题：(1)步骤中应填写：o(2)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V，是 mLo(3)油酸分子直径是 mo答案：(1)徘子粉或细石膏粉(2)2X 10 5(3)4.5X10-1。分子运动速率分布规律【教学目标】

21、一、知识与技能1 .知道气体分子运动的特点。2 .能用气体分子动理论解释气体压强的微观意义。二、过程与方法通过让学生用气体分子动理论解释有关的宏观物理现象，培养学生的微观想象能力和逻辑思维。三、情感、态度与价值观通过对宏观物理现象与微观粒子运动规律的分析，对学生渗透“透过现象看本质”的哲学思维方法。【教学重点】气体分子运动的特点和气体压强的微观意义。【教学难点】气体压强的微观意义。【教学过程】一、复习提问、新课导入教师：(复习提问)分子动理论的基本内容是什么？待学生回答后，指出课题：气体分子的运动是怎样的？气体所遵循的宏观规律和气体的微观结构有何关系？本节我们就研究气体分子微观模型，研究分子运

22、动速率分布的规律。实验演示：伽尔顿板实验教师：通过对分子动理论的学习，我们知道，由于物体是由数量极多的分子组成的，这些分子单独来看，运动是不规则的，带有偶然性的，但从总体上看，大量分子的运动遵守一定的规律，这种规律叫做统计规律。教师：实验表明：个别事物的出现具有偶然的因素，但大量事物出现的机会，却遵从一定的统计规律。教师：请大家列举生活中你所观察到的符合统计规律的现象。学生：讨论，列举实例。如考试时，得高分的人数和低分的人数占总人数的比例相对较少，接近平均分的人数相对较多。全班同学的身高分布，也有类似的规律。二、新课教学(-)气体分子运动的特点先设问：气体分子运动的特点有哪些?师生总结：气体分

23、子运动的特点是:1 .气体间的距离较大，分子间相互作用力十分微弱，可认为气体分子除相互碰撞及与器壁碰撞外不受力作用而做匀速直线运动，所 以一定质量的气体的分子可以充满整个容器空间。2.气体分子的运动杂乱无章，在某一时刻向着任何一个方向运动的分子都有，从总体上看气体分子沿各个方向运动的机会均等，因此对大量分子而言，在任一时刻向容器各个方向运动的分子数是均等的。（二）分子运动速率分布图像教师展示分子速率分布图。教师：尽管大量分子做无规则运动，速率有大有小，但分子的速率却按一定的规律分布。1 .大量气体分子的速率是按一定规律分布，呈“中间多，两头少”的分布规律，且这个分布状态与温度有关，温度升高时，

24、平均速率会增大。2.理想气体的热力学温度T与分子的平均动能耳成正比，即T=a瓦，式中a是比例常数。此式说明，温度是分子平均动能的标志（微观意义）。例 题1：对于气体分子的运动，下列说法正确的是（BD ）A.一定温度下某理想气体的分子的碰撞虽然十分频繁但同一时刻，每个分子的速率都相等B.一定温度下某理想气体的分子速率一般不等，但速率很大和速率很小的分子数目相对较少C.一定温度下某理想气体的分子做杂乱无章的运动可能会出现某一时刻所有分子都朝同一方向运动的情况D.一定温度下某理想气体，当温度升高时，其中某10个分子的平均动能可能减少教师：知道了气体分子运动的这些特点和规律，我们就可以来解释气体压强的

25、产生和气体实验定律了。（三）气体压强的微观解释教师：从微观的角度看，气体的压强是大量气体分子频繁撞击器壁而产生的。类比：雨滴打在伞面上使伞面受到冲击力，雨滴动能越大，雨滴越密集，产生的压力就越大。实验演示：滚珠撞击电子秤实验得出结论：从微观角度来看，气体压强的大小与两个因素有关，一是气体分子的平均动能，二是分子的密集程度。前者决定温度，后者决定体积。所以：气体压强与温度和体积有关。问题：气体压强大小反映了气体分子运动的哪些特征呢？从气体对容器器壁压强产生的机制来分析，显示出如图所示的图形：如图所示是一个一端用活塞（此时表示活塞部分的线条闪烁35 次）封闭的气缸，活塞用一弹簧与一固定物相连，活塞

26、与气缸壁摩擦不计，当气缸内为真空时，弹簧长为原长。如果在气缸内密封了一定质量的理想气体。由于在任一时刻气体分子向各方向上运动的分子数相等，为简化问题，我们仅讨论向活塞方向运动的分子。进一步分析：若每个分子的质量为m,平均速率为v,分子与活塞的碰撞是完全弹性碰撞，则在这一分子与活塞碰撞中，该分子的动量变化为2 m v,即受的冲量为2mv,根据牛顿第三定律，该分子对活塞的冲量也是2 m v,那么在一段时间内大量分子与活塞碰撞多少次，活塞受到的总冲量就是2mv的多少倍。单位时间内受到的总冲量就是压力，而单位面积上受到的压力就是压强。由此可推出：气体压强一方面与每次碰撞的平均冲量2mv有关，另一方面与

27、单位时间内单位面积受到的碰撞次数有关。对确定的一定质量的理想气体而言，每次碰撞的平均冲量，2mv由平均速率v有关，v越大则平均冲量就越大，而单位时间内单位面积上碰撞的次数既与分子密度n有关，又与分子的平均速率有关，分子密度n越大，v也越大，则碰撞次数就越多，因此从气体分子动理论的观点看，气体压强的大小由分子的平均速率v和分子密度n共同决定，n越大，v也越大，则压强就越大。例题2：对于一定质量的理想气体，下列四个叙述中正确的是（B）A.当分子热运动变剧烈时，压强必变大B.当分子热运动变剧烈时，压强可以不变C.当分子间的平均距离变大时，压强必变小D.当分子间的平均距离变大时，压强必变大【练习巩固】

28、1.有关气体的压强，下列说法正确的是（）A.气体分子的平均速率增大，则气体的压强一定增大B.气体分子的密集程度增大，则气体的压强一定增大C.气体分子的平均动能增大，则气体的压强一定增大D.气体分子的平均动能增大，气体的压强有可能减小2.下列哪些量是由大量分子热运动的整体表现所决定的（）A.压强 B.温度 C.分子密度 D.分子的平均速率3.分子运动的特点是（）A.分子除相互碰撞或跟容器碰撞外，可在空间里自由移动B.分子的频繁碰撞致使它做杂乱无章的热运动C.分子沿各个方向运动的机会均等D.分子的速率分布毫无规律4.下面关于温度的叙述正确的是（）A.温度是表示物体冷热程度的物理量B.两个系统处于热

29、平衡时，它们具有一个共同的性质一一温度相同C.温度是分子热运动平均动能的标志D.温度的高低决定了分子热运动的剧烈程度5.下面关于气体压强的说法正确的是（）A.气体对器壁产生的压强是由于大量气体分子频繁碰撞器壁而产生的B.气体对器壁产生的压强等于作用在器壁单位面积上的平均作用力C.从微观角度看，气体压强的大小跟气体分子的平均动能和分子密集程度有关D.从宏观角度看，气体压强的大小跟气体的温度和体积有关参考答案：1.D2.ABD3.ABC4.ABCD5.ABCD分子动能和分子势能【教学目标】1 .知道分子的动能，知道物体的温度是分子平均动能大小的标准。2.知道分子的势能跟物体的体积有关，知道分子势能

30、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。【教学重难点】掌握三个概念（分子动能、分子势能、物体内能）。【教学过程】一、复习导入1 .分子动理论（1）物体是有大量分子组成。（2）分子在做永不停息的无规则热运动。（3）分子间存在着相互作用的引力和斥力。2 .气体压强的微观解释气体的压强是大量气体分子频繁地碰撞器壁而产生的。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无规律热运动产生的。那么热运动的能量与大量的无规律运动有什么关系呢？这是今天学习的问题。二、

31、新课教学（一）分子动能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。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。实验：扩散快慢与温度的关系结论：扩散的快慢受温度影响。温度越高，分子运动越快。布朗运动和扩散现象都与温度有关系，温度越高，布

32、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。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

33、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。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也不一定相同。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。例题1：有甲、乙两种气体，如

34、果甲气体内分子平均速率比乙气体内平均速率大，则（C）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（二）分子势能回顾我们学习的势能：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。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。重力势能与弹性势能都跟位置（距离）有关，那么分子势能与分子间距离有什么关系呢？2.分子势能与分子间距离的

35、关系出示模型（类似弹簧与小球）如果分子间距离约为101m数量级时，分子的作用力的合力为零，此距离为 ro o当分子距离小于ro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。如弹簧压缩，弹性势能Ep增大。如果分子间距离大于ro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。这种情况与弹簧被拉伸时弹性势能增大是相似的。如弹簧拉伸，Ep增大。从以上两种情况综合分析，分子间距离以ro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

36、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ro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ro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的图象中表现出来。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

37、分子势能的大小变化可通过宏观量体积来反映。例题2：如图所示，甲分子固定在坐标原点O,乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间的距离的关系如图中曲线所示。F0为斥力，F0-V【练习巩固】1.对于一定质量的气体，下列过程可能发生的是()A.气体的温度变化，但压强、体积保持不变B.气体的温度、压强保持不变，而体积发生变化C.气体的温度保持不变，而压强、体积发生变化D.气体的温度、压强、体积都发生变化答案：CD2.一定质量的气体在温度保持不变时，压强增大到原来的4倍，则气体的体积变为原来的()A.4倍 B.2倍 C.1/2D.1/4答案：D3.某容器的容积是10L,里面所盛气体的压强为2.0

38、Xl()6pA.如果温度保持不变，把这些气体装入另一个容器里，气体的压强变为L0X l()5pa,则此容器的容积是多大？答案：200L4.如图所示，三个完全相同的试管内分别由长度相同的水银柱封闭着一定质量的气体，已知大气压为po,试管的横截面积为S,管内水银柱的质量为m o当三支试管及水银均静止时，管内气体的压强分别为多少？甲 乙 因【答案】p o p o+P。-詈5.用 D I S 研究一定质量气体在温度不变时，压强与体积关系的实验装置如图甲所示，实验步骤如下：把注射器活塞移至注射器中间位置，将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机逐一连接。移动活塞，记录注射器的刻度值V,同时记录对应的由计

39、算机显示的气体压强值p o用图象处理实验数据。（1）为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是（2）为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是和O答案：（1）用润滑油涂抹活塞。（2）慢慢抽动活塞，不能用手握住注射器封闭气体的部分。气体的等压变化和等容变化【教学目标】一、知识与技能1 .知道什么是气体的等容变化过程；掌握查理定律的内容；理解p-T 图象的物理意义；知道查理定律的适用条件。2.知道什么是气体的等压变化过程；掌握盖-吕萨克定律的内容、数学表达 式；理解V-T图象的物理意义。3 .知道什么是理想气体，理解理想气体的状态方程。4 .会用气体动理论的知识解释气体实验定律。二

40、、过程与方法根据查理定律和盖-吕萨克定律的内容理解P-T图象和V-T图象的物理意义。三、情感、态度与价值观1.培养运用图象这种数学语言表达物理规律的能力。2.领悟物理探索的基本思路，培养科学的价值观。【教学重点】1 .查理定律的内容、数学表达式及适用条件。2.盖-吕萨克定律的内容、数学表达式及适用条件。【教学难点】对小丁图象和V-T图象的物理意义的理解。【教学过程】一、复习导入教师：玻意耳定律的内容和公式是什么？学生：一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强p与体积V成反比。即 pV=C 或 P/1 =p2V2。教师：应用玻意耳定律求解问题的基本思路是什么？学生：首先确定研究对象（一定质量

41、的气体，温度不变），然后确定气体在两个不同状态下的压强和体积?I、?1,?2、？?2,最后根据定律列式求解。教师点出课题：那么，当气体的体积保持不变时，气体的压强与温度的关系是怎样的呢？若气体的压强保持不变时，气体的体积与温度的关系又是怎样的呢？这节课我们学习气体的等容变化和等压变化。二、新课教学(-)气体的等压变化1 .等压变化：一定质量的某种气体，在压强不变时，体积随温度的变化。猜想：在等压变化中，气体的体积与温度可能存在着什么关系？教师介绍盖-吕萨克的猜想。盖-吕萨克1778年9月6日生于圣 莱昂特。1800年毕业于巴黎理工学校。1850年5月9日，病逝于巴黎，享 年7 2岁。1802年

42、，盖-吕萨克发现气体热膨胀定律(即盖-吕萨克定律)压强不变时，一定质量气体的体积跟热力学温度成正比。即?1/?1=?2/?2=?恒量。其实查理早就发现压强与温度的关系，只是当时未发表，也未被人注意。直到盖-吕萨克重新提出后，才受到重视。早 年 都 称“查理定律”，但为表彰盖-吕萨克的贡献而称为“查理-盖吕萨克定律”。实验：气体的等庄变化学生根据实验总结实验结论2 .盖-吕萨克定律：一定质量的某种气体，在压强不变的情/况下，其体积?与热力学温度?成正比。表达式为：V=C T或V/T=C。匚这条线称为等压线。3.等压线：一定质量的某种气体在等压变化过程中，体积?与热力学温度?的正比关系在?-?直角

43、坐标系中的图象。思考：斜率反应什么？教师：其延长线经过坐标原点，斜率反映压强大小。提问：等压线上的点表示什么？4.一定质量气体的等压线的物理意义图线上每一个点表示气体一个确定的状态，同一根等压线上各状态的压强相同。不同压强下的等压线，斜率越大，压 强 越 小（同一温度下，体积大的压强小）。如图所示?2?1。体积?与热力学温度?成正比可以表示为另外形式：以=N或立=nT1 0一/T2针对上述讲解，教师总结盖-吕萨克定律。（1）盖-吕萨克定律是实验定律，由法国科学家盖-吕萨克通过实验发现的。（2）适用条件：气体质量一定，压强不变。（3）在?/?=?中的?与气体的种类、质量、压强有关。注意：？?正比

44、于?而不正比于a（4）一定质量的气体发生等压变化时，升 高（或降低）相同的温度，增加（或减小）的体积是相同的。（5）解题时前后两状态的体积单位要统一。例 题1：如图所示，两端开口的弯管，左管插入水银槽中，右管有一段高为h的水银柱，中间封有一段空气，则（A C D ）A.弯管左管内外水银面的高度差为hB.若把弯管向上移动少许，则管内气体体积增大C.若把弯管向下移动少许，右管内的水银柱沿管壁上升D.若环境温度升高，右管内的水银柱沿管壁上升（二）气体的等容变化教师：我们已经学习了等温变化、等压变化，那么如果气体的体积不变，压强与温度又有什么关系呢？接下来我们来研究一下等容变化。1 .等容变化：一定质

45、量的某种气体，在体积不变时，压强随温度的变化。让学生猜想：在等容变化中，气体的压强与温度可能存在着什么关系？介绍查理的猜想与验证。大约在1 7 87年，查理着手研究气体的膨胀性质，发现在压力一定的时候，气体体积的改变和温度的改变成正比。他进一步发现，对于一定质量的气体，当体积不变的时候，温度每升高1 ,压力就增加它在0 时候压力的1/2 7 3。查理还用它作根据，推算出气体在恒定压力下的膨胀速率是个常数。这个预言后来由盖-吕萨克和道尔顿（1 7 6 6 7 84 4）的实验完全证实。实验：气体的等容变化学生根据实验总结实验结论。2 .查理定律：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强?与热

46、力学温度?成正比。表达式为：p=C T或巳=CL T图象为：提问：之前几个实验的图象都有过原点，为什么这个的图象没有过原点呢？教师：将线延长，与横坐标有个交点，这个交点表示什么？可以发现，图象中的坐标用的是摄氏度，如果换算成热力学温度，图象是怎样的呢？教师：此时就过原点了，为什么是虚线不是实线？绝对零度不可到达。教师：这条线我们成为等容线。3 .等容线：一定质量的某种气体在等容变化过程中，压强?跟热力学温度?的正比关系?-?在直角坐标系中的图象叫做等容线。其延长线经过坐标原点，斜率反映体积大小。4 .一定质量气体的等容线的物理意义图线上每一个点表示气体一个确定的状态，同一根等容线上各状态的体积

47、相同。不同体积下的等容线，斜率越大，体积越小（同一温度下，压强大的体积小）。如图所示，?2?i)变化到末状态(?2、?2?2)时，两个状态的状态参量之间的关系为：必=处 或 叱=cT2 T 当温度T保持不变：p V=C (T)方程具有普遍性!当体积V保持不变：p =C (V)当压强p保持不变：V f T=C (p)例题3：关于理想气体的性质，下列说法中正确的是(A B C )A.理想气体是一种假想的物理模型，实际并不存在B.理想气体的存在是一种人为规定，它是一种严格遵守气体实验定律的气体C.一定质量的理想气体，内能增大，其温度一定升高D.氢是液化温度最低的气体，任何情况下均可视为理想气体例题4

48、：如图所示，一定质量的某种理想气体从A 到 B经历了一个等温过程，从 B到C经历了一个等容过程，分别用PA、VA、TA和PB、VB、TB以及pc、Vc、Tc表示气体在A、B、C三个状态的状态参量，那么A、C状态的状态参量间有何关系呢？例题5：一定质量的理想气体，处于某一状态，经过下列哪个过程后会回到原来的温度（AD）A.先保持压强不变而使它的体积膨胀，接着保持体积不变而减小压强B.先保持压强不变而使它的体积减小，接着保持体积不变而减小压强C.先保持体积不变而增大压强，接着保持压强不变而使它的体积膨胀D.先保持体积不变而减小压强，接着保持压强不变而使它的体积膨胀（四）气体实验定律的微观解释1.玻

49、意耳定律的微观解释：一定质量的某种理想气体，温度保持不变，体积减小时，分子的数密度增大，单位时间内、单位面积上碰撞器壁的分子数就多，气体的压强增大。2.盖-吕萨克定律的微观解释：一定质量的某种理想气体，温度升高时，只有气体的体积同时增大，使分子的数密度减小，才能保持压强不变。3.查理定律的微观解释：一定质量的某种理想气体，体积保持不变时，分子的数密度保持不变。在这种情况下，温度升高时，气体的压强增大。【练习巩固】1.一定质量的气体，体积保持不变，下列过程可以实现的是（）A.温度升高，压强增大B.温度升高，压强减小C.温度不变，压强增大D.温度不变，压强减小答案：A2.图表示0.2mol的某种气

50、体的压强与温度的关系图象，图中po为标准大气压，问气体在B状态时的体积多大？答案：5.6L3.在图所示的气缸中封闭着温度为100C的空气，一重物用绳索经滑轮与缸中活塞相连接，重物和活塞均处于平衡状态，这时活塞离缸底的高度为10cm,如果缸内空气变为0,问：重物是上升还是下降？这时重物将从原处移动多少厘米？（设活塞与气缸壁间无摩擦）答案：重物上升 2.6cm4.对于一定质量的理想气体，下列状态变化中可能的是（）A.使气体体积增加而同时温度降低B.使气体温度升高，体积不变、压强减小C.使气体温度不变，而压强、体积同时增大D.使气体温度升高，压强减小，体积减小答案：A波 的 形 成【教学目标】（-）