高二物理(统编版)-分子热运动教案

教案教学基本信息课题分子的热运动学科物理学段：选修3-3年级高二教材书名：高中物理选修3-3出版社：人民教育出版社出版日期2007年4月教学设计参与人员姓名单位设计者徐金保北京市广渠门中学实施者徐金保北京市广渠门中学指导者张思宇东城区研修中心课件制作者徐金保北京市广渠门中学其他参与者马云梦北京市广渠门中学教学目标及教学重点、难点教学目标：（1）学生通过观察扩散现象，经过分析推理知道扩散现象是由分子无规则运动产生；（2）学生通过观察布朗运动，经过分析推理知道布朗运动是由分子无规则运动产生；（3）学生通过观察、分析推理分子无规则运动激烈程度跟温度有关，分子无规则运动，又叫分子的热运动。（4）通过实验和理论探究去理解分子的无规则运动，体验探究过程，学习科学探究方法，培养学生独立思考能力．教学重点学生通过观察扩散现象、布朗运动，经过分析推理知道它们是由分子无规则运动产生。教学难点通过实验和理论探究去理解分子的无规则运动，体验探究过程，学习科学探究方法，培养学生独立思考能力．教学过程(表格描述)教学环节主要教学活动设置意图1、问题引入2、扩散现象3、布朗运动4、热运动5、小结【问题1】前面的学习中我们知道：一切物体的分子总在不停的做无规则运动。你能找出哪些证据来说明这个结论呢？【实验1】二氧化氮气体的扩散【实验2】硫酸铜溶液的扩散【问题2-1】扩散现象是如何形成的呢？有同学认为是外界作用（比如重力作用、对流等）引起的，对此，你有何评价？数据：常温常压下：二氧化氮气体2.05g/L空气：1.29g/L实验中用的硫酸铜水溶液密度：2.284Kg/L水：1.000Kg/L上述实验中二氧化氮气体的密度大于空气，硫酸铜溶液的密度大于水，重力作用会使较重的二氧化氮、硫酸铜位于容器的底部，而不会发生上述现象。实验中我们也没有发现对流等现象存在，可见由外部作用的说法不成立。那我们就需要从物质内部找原因。【问题2-2】你能简述扩散现象是的形成原因吗？物体是由分子组成的，大量二氧化氮分子聚集呈现棕红色，上面的杯子从无色到棕红色，说明有大量二氧化氮分子运动过来，这说明分子在做运动。【问题2-3】分子的这种运动有规则吗？你是如何判断的？经过一段时间两瓶气体各处颜色均匀，说明分子是在无规则运动。【问题2-4】扩散的快慢和哪些因素有关？【实验3】扩散与温度墨水在热水中的扩散得较快，在冷水中扩散得较慢，这说明物体的温度越高扩散越快。【课件演示1】固体的扩散相同条件下，气体扩散最快，固体扩散最慢扩张现象在科学技术中有很多应用，比如生产半导体器件时，需要在纯净的半导体材料中掺入其他元素，这就是在高温下通过分子的扩散来完成的。机械工业中常常在某些轴、齿轮等零件表面掺上碳、氮等元素，以增加其耐磨、耐腐蚀等特殊性能。1827年英国植物学家布朗用显微镜观察悬浮在静水中的花粉，发现花粉颗粒不停顿的做无规则的跳跃运动，后人把这种运动称为布朗运动。【实验4】布朗运动【问题3-1】显微镜目镜里看到的颗粒是不是分子？数据：分子大小：是10-10m人眼能够分辨的最小物体：10-4m光学显微镜最大放大倍数是1000倍目镜下观察到小颗粒不是分子，比分子大很多，是成千上万个分子组成的。关于颗粒的运动，布朗起初认为是花粉自发运动，他后来又用了一些无机物粉末进行实验，发现只要微粒足够小，就会发生这种运动。【问题3-2】颗粒的运动是如何形成的，你的观点是什么？在布朗那个时代及其后相当长一段时间内，人们并不清楚。直到1877年，德尔索指出：微粒的运动是由于受到液体分子从四面八方撞击的不平衡所引起的。下面用课件来呈现德尔索的观点【课件演示2】布朗运动的形成液体内无规则运动的分子不断从四面八方撞击悬浮微粒，当微粒足够小时，它受到的液体分子的撞击作用是不平衡的。某一瞬间，微粒在某个方向受到的撞击作用强，它就沿着这个方向产生了速度变化。下一瞬间，微粒在另一方向受到的撞击作用强，于是它的运动状态又改变了。这样就引起了微粒的布朗运动。【问题3-3】实验中发现，布朗颗粒越大，布朗运动越不明显，你能解释吗？微粒越大，在某一瞬间跟它相撞的分子数越多，撞击作用的不平衡性越不明显，布朗运动也就越不显著。反之，微粒越小，在某一瞬间跟它相撞的液体分子越少，撞击作用的不平衡性越明显，布朗运动也就越显著。【课件演示3】布朗颗粒运动位置连线在显微镜下追踪几个颗粒，每隔30秒记录颗粒的位置，然后用直线把这些位置顺次连接起来。下面这幅图是法国物理学家佩兰在1908年记录的三个颗粒位置变化图。【问题3-4】对于布朗运动的形成原因，早期有人认为由振动、对流等外界因素引起的。根据上述实验结果，说说你的想法。无论是振动还是对流，都应该有一定的规则，而布朗颗粒的运动完全无规则。所以布朗运动不是有外界振动、对流等因素引起的。布朗颗粒的无规则运动不是分子运动，反应了液体分子的无规则运动。【问题3-5】布朗运动，其他条件不变，温度升高，颗粒的运动会如何变化？我们继续实验，会发现温度越高，布朗运动越激烈。【课件演示3】布朗运动与温度温度越高，分子运动越剧烈，对颗粒碰撞作用越强，颗粒布朗运动越明显。在扩散现象中，我们发现温度越高扩散越快，观察布朗运动时也发现温度越高，悬浮颗粒的运动越明显，这些实验表明分子无规则运动与温度有关系，温度越高这种运动越剧烈，因此我们把分子永不停息的无规则运动叫做热运动。小结：一切物质的分子都在不停做无规则运动，这节课我们为这个结论，找到了两个证据：扩散现象、布朗运动。温度越高，扩散现象越快，布朗运动越剧烈，这说明温度越高，分子无规则热运动越剧烈。我们分子永不停息的无规则运动叫做热运动。问题导向，承上启下创设情景为问题的探究搭建脚手架问题导向，引导学生的科学探究过程基于观察，依据数据科学推理知道物理规律在实际