人教版物理九(上) 第13章 内能 第1节 分子热运动（导学案）

第第页人教版物理九(上)第13章内能第1节分子热运动（导学案）第十三章内能

三环：自学展示反馈

本章是在学习了机械能的基础上，把对能量的研究拓展到内能.首先说明物质是由分子、原子构成的，进一步引出分子动理论；接着讲述物体内部所有分子具有的分子动能和分子间相互作用的势能的总和——内能，通过实验说明利用内能可以做功，以及改变内能的两种不同方法，反映了内能和其他形式的能之间的相互转化；最后通过实验探究不同物质的吸热本领，引出比热容的概念；知道比热容是物质的基本属性，并进一步学习关于比热容的热量计算.

本章共分3节：

1.第1节“分子热运动”，首先介绍了有关物质是由分子、原子构成的知识，通过对分子的大小进行讨论，使学生对分子的体积小、分子数目多，留下深刻的印象.接着提出分子是静止的还是运动的问题，并通过实验探究——观察红墨水在热水和冷水中扩散的快慢，得出组成物质的大量分子处于永不停息的运动之中，且温度越高，分子运动越剧烈.然后通过生活实例引导学生知道分子之间存在着相互作用的引力和斥力，并利用微观结构的知识来解释宏观的固、液、气三态之间的变化，为从分子结构角度理解物体内能的本质打下基础.

2.第2节“内能”，内能是物体内所有分子热运动的动能与分子势能的总和.教学中先通过生活中利用内能做功的实例引出内能的概念，并进一步分析内能的影响因素（将宏观物理量温度和微观机理分子无规则运动的激烈程度联系起来），然后讲述改变内能的两种方式做功和热传递，在分析热传递过程中提出热量的概念.

3.第3节“比热容”，这节是先从日常生活常识出发，讨论出物体在温度升高时吸收的热量与它的质量及升高温度的度数之间的关系.通过探究活动加深学生对比热容是物质的一种特性的理解，让学生对常见物质的比热容大小有一个具体的印象.

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【教学目标】

1.在知识目标方面：①让学生知道物质是由分子、原子构成的，能识别扩散现象，能用分子动理论的观点解释日常生活现象，知道分子间存在着相互作用的引力和斥力，能用分子的微观结构（分子间的距离及分子间的作用力）去解释物体固、液、气三态之间的转化；②知道内能、热量的概念，知道改变内能的两种方法：做功和热传递；③了解比热容的概念，能根据比热容进行简单的热量计算.

2.在能力目标方面：通过演示实验说明一切物质的分子都在不停地做无规则运动，通过与弹簧的弹力进行类比，使学生了解分子之间既存在斥力又存在引力；通过实验探究找到改变内能的两种方法；通过探究，认识到不同物质的吸热能力的不同.

3.在素养目标方面：通过实验演示培养学生观察、分析问题的能力，通过阅读“科学世界”扩展学生的知识面.

【教学重点】

分子动理论的初步认识，内能和热量的概念，比热容的概念和热量的有关计算.

【教学难点】

分子间的相互作用力，做功与热传递，利用比热容解释生活中的现象.

【课时建议】本章共有3节，建议7课时：

第1节分子热运动…………1.5课时

第2节内能……2课时

第3节比热容………………2.5课时

第1课时比热容的概念及理解

第2课时比热容的应用及相关的热量计算

本章复习和总结……………1课时

1.比较法：例如，通过比较热运动和机械运动的相异性，进一步认识热运动是不同于机械运动的微观分子运动.

2.类比法：例如，将分子间作用力类比弹簧，使我们对分子作用力有一个具体形象的认识.

3.转换法：水中花粉小颗粒的无规则运动反映水分子的运动.

4.模型法：固液气的特点也可以用模型法来解释：固体分子的排列和作用力像教室里坐着的学生，液体分子的排列和作用力像课间教室里走动的学生，气体分子的排列和作用力像操场上自由跑动的学生.

第1节分子热运动

课题分子热运动课型新授课

教学目标知识目标1.知道物质是由分子、原子构成的，知道一切物质的分子都在永不停息地做无规则运动,知道分子热运动.2.能识别扩散现象，并能用分子运动论的观点进行解释.3.知道分子之间存在相互作用力，能利用分子之间的相互作用力解释固、液、气三态之间的关系.

能力目标通过观察和实验，学会运用想象和类比等研究方法，培养学生的观察和分析、概括能力.

素养目标用演示实验激发学生对大千世界的兴趣,使学生知道可以通过直接感知的现象推测无法直接感知的事实.

教学重点通过观察和实验，了解分子热运动，并能用其解释某些热现象教具准备教师：多媒体课件、一块冰糖、废旧的玻璃杯、蜡烛、铅柱、一杯大米、若干条小鱼、两只温度计、洋葱、花露水、空气清新剂、装有二氧化氮气体的瓶子、空瓶子学生：一杯凉水、一杯热水、一把药匙、少量红墨水（或黑墨汁）等

教学难点分子热运动剧烈程度与温度的关系教学课时1.5课时

课前预习1.物质的构成：常见的物质是由分子和原子构成的，分子的直径很小，只有百亿分之几米.

2.扩散：不同的物质在互相接触时，彼此进入对方的现象叫做扩散.扩散现象表明一切物质的分子都在不停地做无规则运动.

3.分子热运动：大量分子的无规则运动叫做分子的热运动.分子的热运动与温度有关.温度越高，分子热运动越剧烈.

4.分子间的作用力：分子之间存在相互作用的引力和斥力.固体、液体、气体分子间的距离从大到小的排列次序是气体、液体、固体；分子间的作用力从大到小的排列次序是固体、液体、气体.

教师用多媒体播放视频课件1“大量分子无规则运动”，并提问:(1)可以判断出是什么物质在运动吗？(2)这与我们前面研究过的汽车等物体的运动相同吗？(3)这种运动有什么规律？生：这是极细小的粒子的运动.

备课笔记

特别提醒：

分子非常小，用肉眼是看不到的，即便使用一般的显微镜也看不到，只有在电子显微镜下才能看到，所以能用肉眼看到的物体，无论多小都不是分子，它们在外力作用下的运动属于机械运动.例如，扫地时尘土飞扬，这里的尘土属于固体小颗粒.分子用肉眼是看不到的，它们的运动是自发的，而且是无规则、永不停息的，属于微观粒子的运动.

小组问题探讨：

1.物质可以无限地分下去吗？

2.有比分子、原子更小的微粒吗？

新课导入教师对学生的回答予以肯定.师这些细小的粒子其实是分子，分子是保持物质原来性质（化学性质）的最小微粒.下面我们一起来学习有关分子的相关知识.

进行新课物质的构成师广阔无垠的宇宙大得难以想象，那么，构成物质的小微粒究竟小到什么程度呢？换句话说，物质又是由什么构成的呢？从古到今，人们一直在探寻着这个问题的答案.古希腊人认为宇宙万物是由水、火、土、气四元素组成；我们的祖先认为宇宙万物是由金、木、水、火、土五行组成.但这些看法都不科学,到底物质是由什么构成的呢？好，下面请大家分组做分割物质实验，进行探究:小组1：撕纸，看哪一组撕得最碎.小组2：打碎废旧的玻璃杯（提醒学生注意安全，千万不要喷撒到眼睛里，可以用布包住玻璃杯后，用锤子敲打）.每打碎一次拿出来看看，探究打得更碎时，玻璃有何变化？小组3：打碎冰糖(用锤子敲打),每打碎一次拿出来看看，探究打得更碎时，冰糖味道有何变化？小组代表回答：无论纸撕得多么细小，纸还是纸；玻璃无论研磨得多么细小还是玻璃；冰糖无论研磨得多么细小还是冰糖(分割后仍然具有甜味).师那是因为我们分得还不够细小，如果分到我们肉眼不能看到的细小微粒，它们会是如何呢？将纸、玻璃、冰糖等不停地分割下去，当分割到一定限度时，即它们的直径只有10-10米时(当然，肉眼不能看到，只能借助电子显微镜观察),纸就不再是纸，玻璃不再是玻璃，冰糖不再具有甜味.因此，分割到这一限度时，小粒子保持了物质原来的性质,我们称这些粒子叫做分子.（意大利物理学家阿伏加德罗第一个把这些粒子叫做分子）师除了分子以外，我们还要知道一种粒子——原子，原子是由原子核和核外电子构成的，这些知识我们以后将学习，本节课我们主要学习分子的相关知识，因此关于原子本课就不多讲了.板书：常见物质是由分子、原子构成的，分子是保持物质化学性质的最小微粒，分子很小，直径大约是百亿分之几米，通常以10-10m为单位来量度.【例1】下列说法中不正确的是（）A.物质是由分子、原子构成的B.分子是保持物质化学性质的最小微粒C.分子是不可再分的最小微粒D.分子的直径约为10-10m解析：物质是由分子、原子构成的，分子是保持了物质原来性质（化学性质）的最小微粒，分子很小，直径约10-10m，肉眼无法看到，必须借助电子显微镜才能观察.分子不是最小的微粒，分子由原子构成.随着科学技术的发展，人类对分子的研究已经不断深入.答案：C

分子热运动1.探究分子的运动与温度的关系师既然分子这么小，我们用肉眼无法直接观察到，那怎么研究它的运动呢？我

备课笔记

进行新课们前面学过类似的研究方法吗？学生讨论，回忆研究方法：转换法、模型法、类比法等.教师可以打比方，来确定研究方法.展示实物：一杯大米、有一条小鱼的一杯水、有许多条小鱼的一杯水，引导学生确定与分子运动相似的物体.学生观察交流，找到与分子运动相似的物体运动：水中运动的大量小鱼.师我们就用这种类比的方法来研究分子是如何运动的.展示实物：两杯盛有等量水和小鱼的水杯.（两水杯分别装有冷水和热水,且热水的温度不能太高,水温可以使小鱼能够承受).让学生仔细观察，发现两个水杯中小鱼运动快慢明显不同，学生觉得好奇，不妨请一个学生用手摸下两个水杯，感受有何不同.这样让学生有个猜测：小鱼的运动快慢与水的温度有关；水的温度越高，小鱼运动的越快.教师引导学生类推分子的运动与温度的关系.板书：分子的运动快慢与物体的温度有关：温度越高，分子运动越剧烈.2.扩散现象教师请学生做实验：将红墨水滴入两杯不同温度的清水中，观察水颜色变化的快慢.（进一步强化学生理解分子的运动快慢与温度有关.）教师顺便介绍，两种不同物质相互接触时，彼此进入对方的现象叫做扩散现象.实验演示：教师演示教材P3“演示”中的二氧化氮和空气互融的实验，并引导学生思考为什么最后两个瓶子的颜色变得均匀了？生：因为分子是运动的，二氧化氮分子做无规则运动时和上面瓶子中的空气互相接触后彼此进入了对方.师同学们回答得很好，下面请大家根据自己的观察举例说明分子是在运动的.生：（发言火热）桂花开放时，十里飘香；路过炒菜的厨房闻到辣椒味扑鼻而来；切洋葱时辣味难闻……师扩散现象是分子的运动，那么扩散现象可以在哪些物体间进行呢？请大家结合身边的现象举例加以说明.学生讨论,并进行实验：（1）在教室里喷空气清新剂，很快就能闻到香味（扩散现象可以在气体与气体间进行）；（2）清水中滴入红墨水，水变红（扩散现象可以在液体与液体间进行）；（3）堆放煤的墙角不久变黑了（扩散现象可以在固体与固体间进行）.教师引导学生归纳，并从上述实验中得出结论:扩散现象可以在固体、液体或气体之间进行.教师总结：由于分子的这种运动跟温度有关，所以这种无规则运动叫做分子的热运动.温度越高，分子热运动越剧烈.板书：（1）扩散现象可以在固体、液体、气体彼此间进行.（2）扩散现象表明分子在不停地运动.（3）分子热运动与温度有关.【例2】在刚刚装修好的房间内，能闻到强烈的甲醛气味，这是由于甲醛分子

备课笔记

课外拓展：

布朗运动

布朗运动是证明分子永不停息地做无规则运动的实验基础，它是悬浮在液体（或气体）中的固体微粒的运动，是液体（或气体）分子无规则运动的反映，它的剧烈程度与微粒的大小及液体（或气体）的温度有关.

1827年，英国植物学家布朗用显微镜观察水中悬浮的花粉，发现这些花粉颗粒不停地做无规则的运动.这种运动后来就叫做布朗运动.不只是花粉，对于液体中各种不同的悬浮微粒，都可以观察到布朗运动，就连悬浮在静止气体中的尘粒也在不停地做无规则运动.而且微粒越小，运动越明显.

从观察的结果可以知道，布朗运动是绝不会停止的.在显微镜下观察水中的悬浮微粒，随时都可以看到布朗运动.

做布朗运动的小颗粒虽然不是分子，但布朗运动是分子无规则运动的一种间接表现形式.

进行新课造成的.研究表明吸入或接触甲醛会对人体造成多种危害，因此应尽量避免吸入或接触甲醛.解析：进入刚装修完的房间内，能闻到强烈的甲醛气味，是由于甲醛分子在不停地做无规则运动的缘故，这种现象叫做扩散现象.答案：无规则运动

分子间的作用力1.分子间的引力师既然分子在不停地运动，固体、液体分子为什么不会分散开，而总是聚合在一起保持一定的体积呢？教师用多媒体展示课件4：用力挤压两块铅柱，然后下面加挂上重物的实验.（参照教材P4“演示”）学生思考、讨论.教师引导分析，得出结论：分子间存在引力，正是这种引力才使得固体、液体保持一定的体积，使它们里面的分子不至于散开.板书：分子之间存在引力.2.分子间的斥力教师演示实验：压缩铅块、压缩装满水的矿泉水的瓶子.请学生观察并分析为什么固体\,液体难被压缩，然后得出结论.生：物质处于固态和液态时,分子间还存在斥力，使得固体、液体很难被压缩.师是不是其他状态下分子间就没有引力和斥力呢？生讨论，师引导，作答：气体分子之间同样有引力和斥力，只不过相对来说比较小.师（教师出示与弹簧连接的2个小球）请大家阅读教材P5第1自然段，类比老师手中的两个与弹簧连接的小球（如图），理解分子间既有引力又有斥力，分析分子之间的引力与斥力如何变化？学生根据小球间距离的变化，体会分子之间作用力的表现方式.师就学生回答进行整理、归纳.板书：（1）当分子间的距离减小时，引力和斥力都增大，但斥力增大得多些，对外表现出斥力.（2）当分子间的距离增大时，引力和斥力都减小，但斥力减小得快些，对外表现出引力.（3）如果分子相距很远（大于10倍分子直径），那么引力和斥力都变得十分微弱，可以忽略.3.用分子动理论的知识解释固态、液态、气态的微观模型师同学们，请大家回忆下，我们在物态变化的章节学习中知道了物质通常有几种状态？生：有三种状态，即固态、液态和气态.师那么同种物质处于不同状态时具有的物理性质相同吗？请举例说明.

备课笔记

小组问题探讨：

1.分子间的引力和斥力与分子间的距离有关吗？

2.分子间的引力和斥力会消失吗？

课外拓展：

分子间作用力与分子间距离的关系

分子间的引力和斥力是同时存在的，引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，都随分子间距离的减小而增大.当分子间的距离为某一值r0时，引力等于斥力；当分子间的距离大于r0时，引力和斥力都要减小，但斥力减小得更快，表现为引力；当分子间的距离小于r0时，引力和斥力都要增大，但斥力增大得更快，表现为斥力.当分子间距离大于分子直径的10倍时，作用力变得十分微弱，可以忽略不计.

进行新课生：不同.例如水，当温度降低时，水结冰，温度升高时变成水蒸气.水结冰后变硬，有一定的形状；变成水蒸气后体积明显增大.而且液态水和水蒸气都没有形状，具有流动性.师回答得很好.同学们，请大家猜想为什么固、液、气三态会具有这样的宏观特点？生：这可能是与物质的分子的相互作用力（或分子之间的距离）有关.师好，下面，我们分组进行实验探讨:小组1：把一节蜡烛放在金属筒中进行加热使其熔化，接着冷却，观察由固态到液态，再到固态，体积有何变化？小组2：把一块冰（事先准备好，从冰箱里取出）放入金属筒中进行加热使其熔化，接着放入冰箱冷却，观察由固态到液态，再到固态，体积有何变化？(学生可以先猜想假设，然后进行实验探究，并得出结论.)师大多数物质从液态变为固态时，体积变小.板书：物质的状态变化时，体积发生变化，主要是由于构成物质的分子之间的距离及相互作用力（或分子排列方式）发生了变化.教师引导学生总结分子动理论的相关知识，并进行板书.板书：分子动理论包括3个部分：（1）常见物质是由大量分子、原子构成的；（2）物质内的分子在不停地做热运动；（3）分子之间存在相互作用的引力和斥力.师同学们，我们通过本节课的学习知道了物质是由大量分子、原子构成的；分子在不停地做无规则运动；分子间存在引力和斥力.这些可以通过我们的视觉、嗅觉等感知的现象来推断出来.而且有些在生产、生活中得到了广泛的应用,如洗衣粉放在热水里比放在冷水中溶解要快.你们还有哪些收获呢？请相互交流、讨论.生1：通过学习，我明白了：分子的运动是一种热运动，可以通过它对外的现象体现出来.生2：扫地时，看到灰尘飞扬，这是分子运动吗？师这个问题提得好，这不是分子的运动，因为分子的运动是不需要外部提供条件，它是每时每刻都在运动，是自身的无规则运动，而且分子是看不见的.灰尘飞扬是灰尘颗粒在外界的驱动力作用下被动地运动.生3：扩散现象可以在固体、液体和气体之间进行，但我们通常感觉到气体之间进行的速度会比较快，如八月桂花开放时，很快就能十里飘香.而固体、液体之间却需要长点的时间，这又是为什么？生4：既然说不同的分子之间可以扩散，那分子之间是不是有间隙？生5：物质的分子间既有引力又有斥力，为什么没有抵消呢？师同学们说得很好，课后你们可以根据刚才自己提出的问题去探究，找到正确的答案.

备课笔记

特别提醒：

水结冰时体积变大.例如，寒冷的冬天，暴露在室外的自来水管因结冰而胀破.

教学板书

课堂小结同学们，我们通过这节课的学习，不仅收获不少知识，更重要的是学会了两种研究问题的方法——转换法和类比法.通过直接感知的现象，推测无法直接感知的事实，这是物理学中常用的方法.分子热运动的知识在生产\,生活中也有广泛的应用,只要大家平时多关注生活\,留心观察生活中的现象,勤于思考,就能轻松地学好物理.好，谢谢大家！

教材习题解答动手动脑学物理(P6)1.把分子看成球体，一个挨着一个紧密平铺成一层（像每个围棋格子中放一个棋子一样），组成一个单层分子的正方形，边长为1cm.该正方形中约有多少个分子？这些分子数目大约是全球人口数目的多少倍？解：正方形的边长为1cm=10-2m，分子直径约10-10m，每一排的分子数约为10-2m/（10-10m）=108个，所以正方形中的分子总数约为108×108=1016个；全球人口约70亿=7×109，所以这些分子数目大约是全球人口数目的1016/（7×109）≈1.4×106倍.2.扩散现象跟人们的生活密切相关，它有时对人们有用，例如腌制鸭蛋就是通过扩散使盐进入蛋中；它有时又对人们有害，如人造木板黏结剂中的甲醛扩散在空气中造成环境污染.请你分别列举一个扩散现象有用和有害的实例.解：扩散现象有用的实例：用空气清新剂喷洒在房间，使房间空气变得清新；扩散现象有害的实例：房间内有人吸烟，其他人会吸二手烟.（答案合理即可）3.两个杯子中分别盛有质量相同的冷水和热水，向其中分别放入同样的糖块，经过一段相同的时间（两杯中的糖块都还没有全部溶解），品尝杯中的水，哪一杯更甜？为什么？解：热水中更甜，因为热水温度高，糖分子扩散得更快.4.把干净的玻璃板吊在弹簧测力计的下面（例如用吸盘吸住玻璃板或用细线绑住玻璃板），读出测力计的示数.使玻璃板水平接触水面，然后稍稍用力向上