-年高中物理7.2《分子的热运动》教案新人教版选修3-3

1、2021-2021 年高中物理7.2分子的热运动教案新人教版选修 3-3教学目标1 物理学问方面的要求：（1）知道并记住什么是布朗运动，知道影响布朗运动猛烈程度的因素，知道布朗运动产生的缘由；（2）知道布朗运动是分子无规章运动的反映；（ 3）知道什么是分子的热运动，知道分子热运动的猛烈程度与温度的关系；2通过对布朗运动的观看，发觉其特点，分析概括出布朗运动的缘由；培育同学概括、分析才能和推理判定才能；从对悬浮颗粒无规章运动的缘由分析，使同学初步 接触到用概率统计的观点分析大量偶然大事的必定结果；重点、难点分析1 通过同学对布朗运动的观看，引导同学摸索、分析出布朗运动不是外界影响产生的，是液体分

2、子撞击微粒不平稳性产生的；布朗运动是永不停息的无规章运动，反映了液体分子的永不停息的无规章运动；这一连串结论的得出是这堂课的教学重点；2同学观看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章运动的特点；这是课堂上的难点；这个难点要从开头分析显微镜下看不到分子运动这个问题逐步分散解疑；主要教学过程 引入新课让同学观看两个演示试验：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步扩展到上面瓶内；2在一烧杯的净水中，滴入一二滴红墨水后，红墨水在水中逐步扩绽开来；上述试验是气体、液体的扩散现象 （ 不同物质相互接触时彼此进入对方的现象），扩散现象是一种

3、热现象；它说明分子在做永不停息的无规章运动；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；新课教学过程一介绍布朗运动现象1827年英国植物学家布朗用显微镜观看悬浮在水中的花粉，发觉花粉颗粒在水中不停地做无规章运动，后来把颗粒的这种无规章运动叫做布朗运动；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；让同学看教科书上图，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 观看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章，绝不是直线运动；二介绍布朗运动的几个特点（ 1）连续观看布朗运动，发觉在多天甚至几个月

4、时间内，只要液体不干枯，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），永久在运动着；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，甚至观看不到运动；（ 4）布朗运动随着温度的上升而愈加猛烈；三分析、说明布朗运动的缘由（ 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；问：如液体两端有温度差，液体是怎样传递热量的？液

5、体中的悬浮颗粒将做定向移动，仍是无规章运动？温度差这样的外界因素能产生布朗运动吗？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形不相同，因此液体的温度差不行能产生布朗运动；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缘由，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稳造成的；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，由于液体分子太小；但液体中许很多多做无规章运动的分子不断地

6、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稳的；在某一瞬时，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；在下一瞬时，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章的布朗运动；悬浮在液体中的颗粒越小，在某一瞬时跟它相撞击的分子数越少；布朗运动微粒大小在 10 6m数量级，液体分子大小在10 10m数量级，撞击作用的不平稳性就表现得越明显，因此，布朗运动越明显；悬浮在液体中的微粒越大，在某一瞬时跟它相撞击的分子越多，撞击作用的不平稳性就表现得越不明显，

7、以至可以认为撞击作用相互平衡，因此布朗运动不明显，甚至观看不到；液体温度越高，分子做无规章运动越猛烈，撞击微小颗粒的作用就越猛烈，而且撞击次数也加大，造成布朗运动越猛烈；四布朗运动的发觉及缘由分析的重要意义（ 1）布朗运动是悬浮在液体中的固体微粒分子的运动吗？是液体分子无规章运动吗？布朗微粒是被谁无规章撞击而造成的？布朗运动间接地反映了谁的无规章运动？固体颗粒是由大量分子组成的，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章运动，而是悬浮在液体中的固体颗粒的无规章运动；无规章运动的缘由是液体分子对它无规章撞击的不

8、平稳性；因此，布朗运动间接地证明了液体分子的无规章运动；（ 2）布朗运动随温度上升而愈猛烈，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章运动的反映；这说明分子的无规章运动与温度有关，温度越高，分子无规章运动越猛烈；所以通常把分子的这种无规章运动叫做热运动；多维链接1. 布朗（ robert brown ， 1773 1858）英国植物学家；1773 年 12 月 21 日产生于苏格兰的蒙特罗斯；布朗从小就很聪慧，性格倔强；他先在阿巴丁的马里歇尔学院学习，毕业后进入爱丁 堡高校攻读医学；1795 年应征入伍，前往爱尔兰服役，在英军中任助理外科医师；服役期间，他边为军队工

9、作，边进行自修；他利用业余时间收集各种植物，制作标本；1789 年布朗来到伦敦， 一个偶然的机会，拜见了英国伦敦皇家学会公长尤素福.彭克斯，并跟随他作了一段争论工作； 1800 年布朗取得博士学位，后由彭克斯介绍参与澳大利亚远洋考察船“调查者号”，负责争论植物；1801 年开头远行，在大洋洲进行了为期五年的考察活动，收集近 3900 种的标本，系统地整理写入澳洲植物志一书中，对植物分类学作出奉献；布朗在物理学中的奉献是发觉了闻名的布朗运动；1827 年 6 月，布朗用显微镜观看克拉花花粉，发觉悬浮在液面上的花粉微粒在杂乱无章地、不断地运动；布朗对这个现象进行了反复争论；开头，他错误地认为，花粉

10、虽然死了，但是似乎有一种具有生命潜力的东西遗留下来，促使花粉微粒不断地运动；他这样写道：“它们（花粉微粒）的运动既不是由液体的流淌引起的，也不是液体慢慢蒸发引起的、而是由于微粒本身的缘由引起的；”接着，他把这个争论推广到各种各样的植物，观看了他收集到的全部新奇花粉，都看到了类似现象；后来布朗又对煤粉、玻璃粉、各种岩石粉、金属粉等无生命物质的微粒进行了观看，也都看到了类似花粉的不停地运动的现象，各种粉末都存在着某种活性；布朗感到问题不那么简洁，一时无法正确说明这个现象；1828 年 6 月到 8 月，布朗接连发表了论植物花粉中的微粒 、论有机物和无机物中活性分子的普遍存在两篇文章，宣布了他的重大

11、发现；以后人们就把这种现象叫做“布朗运动”；对于布朗运动，直到1860 年才由英国物理学家麦克斯韦依据他自己建立的分子运动论作出初步的说明，他认为这种杂乱无章的运动是水分子对悬浮微粒不断撞击引起的；布朗运动的发觉，给物质是由分子组成的理论供应了第一个直接的证据；1811 年布朗当选为英国伦敦皇家学会会员；1820 年，任大英博物馆馆长；1822 年当选为柯尼斯学会会员，1849 到 1853 年任会长；布朗仍兼任几个国家的科学院院士；2.能否说“某个分子的热运动”？提示：某个分子的热运动这种说法是不正确的；由于单个分子的运动，从原就上讲是遵循力学规律的；设想我们追踪气体中某个分子的运动，那会看

12、到这个分子忽左、忽右、忽前、忽后；有时速度快，有时速度慢.其动能也时大时小；其轨迹是一条极不规章的折线.总之，对个别分子来说，速度、能量以及运动路程都是偶然的量值；我们讲的热运动是指大量分子的无规章运动；随着分子数量的增加，它们的运动就逐步偏离力学规律；它们的运动出现出纷乱状态，不再遵循力学规律，而遵从统计规律.这时，对个别分子的运动来说，是完全偶然的；大量分子的运动虽然是无序的，但并不是无规律的，它们也能表现出一些必定的规律；2021-2021 年高中物理7.2功教案新人教版必修2课 题§ .2功课 型新授课（ 2 课时）1学问与技能(1) 懂得功的概念和做功两个要素；(2) 会利

13、用公式进行有关运算2过程与方法教(1) 懂得正、负功的含义，能说明相关现象学(2) w=flcosa要敏捷运用目3情感、态度与价值观标(1) 生产、生活中到处表达了功的问题(2) 合理、正确地做“功”有益于社会教教学重点学点重懂得功的概念及正负功的意义；、难教学难点点利用功的定义式解决有关问题；教学教学方法方老师启示、引导，同学自主阅读、摸索，争论、沟通学习成果；法教学教学工具手段运算机、投影仪、cai 课件、录像片教 学 活 动学 生 活 动（一）引入新课老师活动：中学我们学过做功的两个因素是什么.同学摸索并回答：一是作用在物体上的力，二是物体在力的方向上移动的距离；扩展：高中我们已学习了位

14、移，所以做功的两个要素我们可以认为是：作用在物体上的力；物体在力的方向上移动的位移；导入：一个物体受到力的作用，且在力的方向上移动了一段位移，这时，我们就说这个力对物体做了功；在中学学习功的概念时，强调物体运动方向和力的方向的一样性，假如力的方向与物体的运动方向不一样呢？相反呢？力对物体做不做功？如做了功， 又做了多少功？怎样运算这些功呢？本节课我们来连续学习有关功的学问，在中学的基础上进行扩展；（二）进行新课1、推导功的表达式老师活动：假如力的方向与物体的运动方向一样，该怎样运算功呢？投影问题一：物体m在水平力f 的作用下水平向前行驶的位移为s，如图甲所示，求力f 对物体所做的功；同学活动：

15、摸索老师提出的问题，依据功的概念独立推导；在问题一中， 力和位移方向一样，这时功等于力跟物体在力的方向上移动的距离的乘积；w=fs老师活动：假如力的方向与物体的运动方向成某一角度，该怎样运算功呢？投影问题二： 物体 m在与水平方向成角的力f 的作用下， 沿水平方向向前行驶的距离为s，如图乙所示，求力f 对物体所做的功；同学活动：摸索老师提出的问题，依据功的概念独立推导；在问题二中， 由于物体所受力的方向与运动方向成一夹角，可依据力 f 的作用成效把f 沿两个方向分解：即跟位移方向一样的分力f1， 跟位移方向垂直的分力f2，如下列图：据做功的两个不行缺少的因素可知：分力 f1 对物体所做的功等于

16、f1s ；而分力f2 的方向跟位移的方向垂直，物体在f2 的方向上没有发生位 移，所以分力f2 所做的功等于零；所以，力f 所做的功w=w1 w2=w1=f1s=fscos 老师活动：展现同学的推导结果，点评、总结，得出功的定义式；力 f 对物体所做的功等于力的大小、位移的大小、 力和位移夹角的余弦这三者的乘积；即：w=fscos w表示力对物体所做的功，f 表示物体所受到的力，s 物体所发生的位移，力f 和位移之间的夹角；功的公式仍可懂得成在位移方向的分力与位移的乘积，或力与位移在力的方向的重量的乘积；在 si 制中，功的单位为焦；1j= 1n·m在用功的公式运算时，各量要求统一采

17、纳国际单位制；2、对正功和负功的学习老师活动：指导同学阅读课文p5 的正功和负功一段；通过上边的学习，我们已明确了力f 和位移 s 之间的夹角， 并且知道了它的取值范畴是°180°；那么，在这个范畴之内，cos 可能大于0，可能等于0，仍有可能小于0，从而得到功w也可能大于 0、等于0、小于0；请画出各种情形下力做功的示意图，并加以争论；同学活动：仔细阅读教材，摸索老师的问题；当 = /2 时， cos =0， w=0；力 f 和位移 s 的方向垂直时，力f不做功；当 /2 时， cos 0， w 0；这表示力f 对物体做正功；当 /2 时，cos 0，w 0；这表示力f

18、对物体做负功；老师活动：投影同学画图情形，点评、总结；点评：培育同学分析问题的才能；老师活动：指导同学阅读课文；提出问题，力对物体做正功或负功时有什么物理意义呢？结合生活实际，举例说明；同学活动：阅读课文，懂得正功和负功的含义；回答老师的问题；老师活动：倾听同学回答，点评、总结；功的正负表示是动力对物体做功仍是阻力对物体做功功的正负由力和位移之间的夹角打算，所以功的正负决不表示方向，而只能说明做功的力对物体来说是动力仍是阻力；当力对物体做正功时，该力就对物体的运动起推动作用；当力对物体做负功时，该力就对物体运动起阻碍作用；功的正负是借以区分谁对谁做功的标志功是标量，只有量值，没有方向；功的正、

19、负并不表示功的方向，而且也不是数量上的正与负；我们既不能说 “正功与负功的方向相反”，也不能说“正功大于负功”，它们仅表示相反的做功成效；正功和负功是同一物理过程从不同角度的反映；同一个做功过程，既可以从做正功的一方来表述也可以从做负功的一方来表述；一个力对物体做负功，往往说成物体克服这个力做功；打个比如，甲借了乙10 元钱，那么从甲的角度表述，是甲借了钱；从乙的角度表述，乙将钱借给了别人；例如：一个力对物体做了-6j 的功，可以说成物体克服这个力做了6j 的功；3、几个力做功的运算老师活动： 刚才我们学习了一个力对物体所做功的求解方法，而物体所受到的力往往不只一个，那么，如何求解这几个力对物

20、体所做的功呢.投影例题： 如下列图， 一个物体在拉力f1 的作用下， 水平向右移动位移为s，求各个力对物体做的功是多少.各个力对物体所做功的代数和如何 . 物体所受的合力是多少.合力所做的功是多少.同学活动：仔细审题，解决问题；老师活动：投影同学解题过程，点评总结；解析：物体受到拉力 f1、滑动摩擦力 f2、重力 g、支持力 f3 的作用；重力和支持力不做功， 由于它们和位移的夹角为 90°；f1 所做的功为： w1=fscos ，滑动摩擦力 f2 所做的功为： w2=f2scos180 ° =- f2s；各个力对物体所做功的代数和为：w=（ f1cos - f2） s依据

21、正交分解法求得物体所受的合力f=f1 cos - f2 合力方向向右，与位移同向；合力所做的功为：w=fscos ° =（f1 cos - f2）s总结： 当物体在几个力的共同作用下发生一段位移时，这几个力对物体所做的功可以用下述方法求解（ 1）求出各个力所做的功，就总功等于各个力所做功的代数和；（ 2）求出各个力的合力，就总功等于合力所做的功；老师活动：投影例题：一个质量m=2kg 的物体，受到与水平方向成37°角斜向 上方的拉力f1=10n，在水平地面上移动的距离s=2m；物体与地面间的滑动摩擦力f2=4.2n；求外力对物体所做的总功；同学活动：仔细审题，解决问题；老师

22、活动：投影同学解题过程，点评总结；解析：拉力 f1 对物体所做的功为 w1= f1scos37 ° =16j；摩擦力 f2 对物体所做的功为 w2= f2scos180 ° = -8.4j ；外力对物体所做的总功 w=w1 w2=7.6j ；（另解：先求合力，再求总功）点评：通过实际问题的应用，培育同学独立分析问题的才能；（三）课堂总结、点评老师活动：让同学概括总结本节的内容；请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评判黑板上的小结内容；同学活动：仔细总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方；点评

23、 ：总结课堂内容，培育同学概括总结才能；老师要放开，让同学自己总结所学内容，答应内容的次序不同，从而构建他们自己的学问框架；（四）实例探究 对“功”的懂得8例1水流从高处落下，对水轮机做3× 10 j 的功，对这句话的正确懂得是（）a水流在对水轮机做功前，具有3×108j 的能量8b水流在对水轮机做功时，具有3 ×10 j 的能量8c水流在对水轮机做功后，具有3 ×10 j 的能量8d水流在对水轮机做功的过程中，能量削减3× 10 j解析：此题考查了功和能的关系，并且同实际中的科技应用联系起来；解：依据“功是能量转化的量度”可知，水流在对水轮机做功的过程中，有能量88参与转化，水流对水轮机做了3× 10 j 的功，就有3× 10 j 的机械能削减了；故答案应选 d；点拨：功是能量转化的量度是指做功的过程就是能量转化的过程；做了多少功，就有多少能量发生转化，绝不能说功是能量的量度； 关于“功”的运算例 2以肯定的初速度竖直向上抛出一小球，小球上升的最大高度为h，空气阻力的大小恒为f ，就从抛出