2024-2025学年高中物理 第7章 分子动理论 3 分子间的作用力教案3 新人教版选修3-3

2024-2025学年高中物理第7章分子动理论3分子间的作用力教案3新人教版选修3-3课题：科目：班级：课时：计划1课时教师：单位：一、教材分析《2024-2025学年高中物理第7章分子动理论3分子间的作用力教案3新人教版选修3-3》课程内容紧密围绕分子间作用力的本质和特性展开。本节课以课本中关于分子间作用力的基础知识为出发点，深入探讨分子间的引力和斥力，以及vanderWaals力等微观粒子相互作用力。结合教材中的实例和图示，使学生理解分子间作用力对物质性质的影响，如固体、液体的结构和性质，以及实际应用中的相变现象。课程强调理论与实验相结合，通过分析教材中的实验数据，引导学生掌握分子间作用力的定量计算方法，培养其解决实际问题的能力，确保教学内容与学科知识深度相匹配。二、核心素养目标本节课的核心素养目标致力于通过分子动理论的学习，深化学生对物理概念的理解，培养其科学思维和探究能力。学生将能够运用分子间作用力的知识，解释日常生活中的物理现象，提高对物质世界的认识。课程着重于提升学生的模型建构能力，使其能够建立分子间作用力的模型，预测物质的行为和变化。此外，通过分析实际问题，加强学生的数据解析和科学论证能力，促进科学态度和责任的养成，培育学生解决复杂科学问题的综合素质，紧密联系课本内容，为学生的终身学习和科学探索奠定基础。三、重点难点及解决办法重点：分子间作用力的类型及其对物质性质的影响，分子间作用力的定量计算。

难点：分子间作用力模型的建立，实验数据的分析处理。

解决办法及突破策略：通过直观的动画和模型展示，帮助学生形象理解分子间作用力的类型和作用机制。结合课本中的实例，引导学生运用科学方法，如比较、归纳，总结分子间作用力与物质性质的关系。针对定量计算难点，设计梯度性问题，逐步引导学生掌握计算方法，特别是在临界状态的判断和处理上，采用图示和数学推导相结合的方式，帮助学生突破理解障碍。此外，组织小组合作讨论，鼓励学生交流思路，相互启发，以提高数据分析和问题解决能力。四、教学资源1.硬件资源：显微镜、分子模型、实验室设备、多媒体投影仪。

2.软件资源：物理教学软件、分子间作用力模拟动画、数据处理软件。

3.课程平台：校园网络教学平台、数字化教室。

4.信息化资源：电子教材、教学PPT、在线互动问答系统。

5.教学手段：小组合作、实验探究、案例教学、互动讨论、即时反馈系统。五、教学流程一、导入新课（用时5分钟）

同学们，今天我们将要学习的是《分子间的作用力》。在开始之前，我想先问大家一个问题：“你们在冰冷的冬天是否遇到过两张纸很难分开的情况？”这个问题与我们将要学习的内容密切相关。通过这个问题，我希望能够引起大家的兴趣和好奇心，让我们一同探索分子间作用力的奥秘。

二、新课讲授（用时10分钟）

1.理论介绍：首先，我们要了解分子间作用力的基本概念。分子间作用力是……（详细解释概念）。它是决定物质性质的关键因素，如固体和液体的结构等。

2.案例分析：接下来，我们来看一个具体的案例。这个案例展示了分子间作用力在材料科学中的应用，以及它如何帮助我们理解物质的相变。

3.重点难点解析：在讲授过程中，我会特别强调分子间的引力和斥力这两个重点。对于难点部分，我会通过分子模型的比较和实验数据的分析来帮助大家理解。

三、实践活动（用时10分钟）

1.分组讨论：学生们将分成若干小组，每组讨论一个与分子间作用力相关的实际问题。

2.实验操作：为了加深理解，我们将进行一个简单的分子间作用力实验操作。这个操作将演示分子间作用力的基本原理。

3.成果展示：每个小组将向全班展示他们的讨论成果和实验操作的结果。

四、学生小组讨论（用时10分钟）

1.讨论主题：学生将围绕“分子间作用力在实际生活中的应用”这一主题展开讨论。他们将被鼓励提出自己的观点和想法，并与其他小组成员进行交流。

2.引导与启发：在讨论过程中，我将作为一个引导者，帮助学生发现问题、分析问题并解决问题。我会提出一些开放性的问题来启发他们的思考。

3.成果分享：每个小组将选择一名代表来分享他们的讨论成果。这些成果将被记录在黑板上或投影仪上，以便全班都能看到。

五、总结回顾（用时5分钟）

今天的学习，我们了解了分子间作用力的基本概念、重要性和应用。同时，我们也通过实践活动和小组讨论加深了对分子间作用力的理解。我希望大家能够掌握这些知识点，并在日常生活中灵活运用。最后，如果有任何疑问或不明白的地方，请随时向我提问。六、知识点梳理1.分子间作用力的概念

-分子间作用力是物质内部微观粒子之间相互作用的一种力。

-包括分子间的引力、斥力和vanderWaals力等。

2.分子间作用力的类型

-引力：分子间的吸引作用，如氢键、范德华力等。

-斥力：分子间的排斥作用，通常与电子云的排斥有关。

3.分子间作用力与物质性质的关系

-分子间作用力影响物质的熔点、沸点、密度等物理性质。

-分子间作用力的不同导致了固体、液体和气体等不同物态的存在。

4.分子间作用力的定量计算

-分子间作用力的势能模型，如Lennard-Jones势能函数。

-分子间距离与作用力的关系，临界点的判断。

5.分子间作用力的应用

-解释和预测物质相变现象，如凝固、融化、吸附等。

-材料科学中分子间作用力的调控，如高分子材料、纳米材料等。

6.实验研究方法

-基于分子间作用力的实验方法，如光散射、黏度测量、扩散测量等。

-实验数据的处理和分子间作用力的分析。

7.科学思维与探究

-建立分子间作用力的模型，通过模型预测实验结果。

-分析分子间作用力的变化，培养科学推理和论证能力。

8.科学态度与责任

-理解科学研究的过程，培养严谨的科学态度。

-认识到分子间作用力研究在科技发展和社会应用中的重要性。

9.分子动理论的发展历程

-分子动理论的起源和发展，从古典物理学到量子力学。

-重要的科学家和研究进展，如Avogadro、Boltzmann等。

10.分子间作用力的教学策略

-采用直观的教学方法，如分子模型、动画等，帮助学生形象理解。

-设计实验和案例教学，增强学生的实践操作和问题解决能力。

-组织小组合作和讨论，促进学生交流，提高科学思维能力。七、重点题型整理1.解释分子间作用力的概念及其在物质性质中的作用。

答案：分子间作用力是物质内部微观粒子之间相互作用的一种力，包括引力、斥力和vanderWaals力等。分子间作用力在物质性质中起到关键作用，如决定物质的熔点、沸点、密度等。

例题：请简述分子间作用力的概念及其在物质性质中的作用。

解答：分子间作用力是微观粒子之间的一种相互作用力，包括引力、斥力和vanderWaals力等。它对物质的熔点、沸点、密度等性质产生重要影响。例如，分子间作用力较强的物质通常具有较高的熔点和沸点。

2.列举三种分子间作用力的类型，并分别解释其作用原理。

答案：分子间作用力的类型包括：

（1）引力：如氢键、范德华力等，由于分子间的电荷分布不均匀，产生吸引作用。

（2）斥力：通常与电子云的排斥有关，当分子间距离过近时，电子云之间的排斥作用增强。

（3）vanderWaals力：包括取向作用力和诱导作用力，是由于分子瞬时偶极矩引起的。

例题：请分别解释分子间引力、斥力和vanderWaals力的作用原理。

解答：

（1）分子间引力：如氢键、范德华力等，由于分子间的电荷分布不均匀，产生吸引作用。例如，水分子间的氢键作用使水具有较高的沸点。

（2）分子间斥力：当分子间距离过近时，电子云之间的排斥作用增强。如，气体分子在高压下表现出较强的斥力。

（3）vanderWaals力：包括取向作用力和诱导作用力。取向作用力是由于分子瞬时偶极矩引起的，如甲烷分子间的vanderWaals力。

3.分析分子间作用力与物质性质之间的关系，以两种物质为例进行说明。

答案：分子间作用力与物质性质密切相关。例如，分子间作用力较强的物质通常具有较高的熔点、沸点和密度；分子间作用力较弱的物质，其熔点、沸点和密度相对较低。

例题：请分析分子间作用力与物质性质之间的关系，并以两种物质为例进行说明。

解答：分子间作用力与物质性质密切相关。例如，氢氧化钠（NaOH）的分子间作用力较强，导致其具有较高的熔点（318℃）和沸点（1390℃）；而氢氟酸（HF）的分子间作用力较弱，其熔点为-83.6℃，沸点为19.5℃。

4.根据Lennard-Jones势能函数，计算两个分子间的势能和作用力。

答案：Lennard-Jones势能函数为：

V(r)=4ε[(σ/r)^12-(σ/r)^6]

其中，V(r)表示分子间势能，ε表示势能阱深度，σ表示分子直径，r表示分子间距离。

例题：假设两个分子间的Lennard-Jones势能参数为ε=1.65×10^-21J，σ=3.4×10^-10m，求当分子间距离为r=4×10^-10m时，两个分子间的势能和作用力。

解答：

（1）计算势能：

V(r)=4ε[(σ/r)^12-(σ/r)^6]

=4×1.65×10^-21J×[(3.4×10^-10m/4×10^-10m)^12-(3.4×10^-10m/4×10^-10m)^6]

≈-2.21×10^-21J

（2）计算作用力：

F(r)=-dV/dr

=-d/dx[4ε[(σ/x)^12-(σ/x)^6]]

≈8.05×10^-11N

5.针对以下实验现象，分析分子间作用力的变化，并解释原因。

答案：实验现象：在温度升高的情况下，液态氮的沸点降低，蒸发速率增加。

例题：请分析温度升高时，液态氮分子间作用力的变化，并解释原因。

解答：温度升高时，液态氮分子间作用力减弱，导致沸点降低，蒸发速率增加。原因如下：

（1）温度升高，分子热运动加剧，分子间距离增大，分子间引力减弱。

（2）蒸发过程中，液态氮分子从液面逃逸，分子间距离进一步增大，作用力减弱，从而导致沸点降低，蒸发速率增加。八、板书设计1.分子间作用力的概念与类型

-分子间作用力：物质内部微观粒子间的相互作用力

-类型：引力、斥力、vanderWaals力

2.分子间作用力与物质性质

-影响因素：熔点、沸点、密度等

-实例分析：氢键、范德华力

3.分子间作用力的定量计算

-Lennard-Jones势能函数

-势能与分子间距离的关系

4.分子间作用力的应用

-解释物质相变现象

-材料科学中的应用

5.实验研究方法

-光散射、黏度测量、扩散测量等

-数据处理与分析

6.科学思维与探究

-建立分子间作用力模型

-科学推理与论证

7.科学态度与责任

-理解科学研究过程

-认识分子间作用力研究的重要性

板书设计以简洁明了的方式呈现，突出教学内容的重点，使学生能够清晰地了解分子间作用力的概念、类型、与物质性质的关系、定量计算方法、应用领域以及实验研究方法等。同时，通过板书设计，激发学生的学习兴趣，培养科学思维与探究能力，提高科学态度与责任感。课堂-通过提问、观察、测试等方式，了解学生的学习情况，及时发现问题并进行解决。

-在课堂上，教师可以设计一些问题来检验学生对分子间作用力概念、类型、与物质性质的关系、定量计算方法、应用领域以及实验研究方法等知识点的掌握程度。例如，教师可以提问学生分子间作用力的定义、不同类型的分子间作用力以及它们对物质性质的影响等。

-观察学生的学习态度、参与度和合作精神。通过观察学生的课堂表现，教师可以了解学生的学习态度是否积极，是否愿意主动参与课堂讨论和实验活动，以及是否能够与同学进行有效的合作。

-测试学生的学习效果。教师可以通过小测验或课堂练习来检验学生对分子间作用力知识的掌握程度。测试题目可以包括选择题、填空题、解释题和应用题等，以全面评估学生的学习成果。

-及时发现问题并进行解决。在课堂评价过程中，教师应该关注学生的学习进度和遇到的困难，及时发现学生存在的问题，并采取相应的教学策略和辅导措施来帮助学生解决问题。

二、作业评价

-对学生的作业进行认真批改和点评，及时反馈学生的学习效果，