人教版物理（中职）类 3.1《分子动理论》 导学案（无答案）

ﻬ热现象及应用第1节《分子动理论》课前自主学习任务单基础层次(Ａ层次）一、学习目标1、了解分子动理论的基本观点。2、了解温度与温标。3、了解气体压强的形成及与固、液压强的区别。４、掌握热力学能的基本知识。二、学习过程:任务一:分子动理论的基本观点1、宏观物体是由＿＿____＿_＿__________＿________；分子永不停息地__＿＿__＿_______________；分子之间有__＿____＿;分子间存在着相互作用的＿＿＿____和__＿＿___＿＿。2、分子的无规则运动与_＿_＿__有关，______越高,分子运动越剧烈。因此，我们把大量分子的这种运动叫做分子的____＿____。任务二：温度与温标1、温度是表示物体__＿_______的物理量。温度的数值表示方法叫_________。２、常用的温标有两种，即____＿＿__温标和___＿___温标(也叫_______温标)。3、摄氏温标的单位是________,热力学温标的单位是___＿___＿_。4、热力学温标的单位大小（即度与度之间的间隔）与摄氏温标相同,比如,在常压下，用摄氏温标表示，水的沸点比冰点高1000C,在热力学温标中，水的沸点同样比冰点高１０0K。不同的是它们的0度规定的起点不同，摄氏温标以水的冰点为起点,即水的冰点规定为00C,而热力学温标是把宇宙中的最低温度规定为0Ｋ,这个温度叫做______零度。国际上公认为宇宙中的最低温度为___＿__0C,为了计算方便，物理学中规定,★注意:热力学温标的单位K是国际单位制单位,而摄氏温标的单位0C５、热力学温标的符号用大写字母_____表示,摄氏温标的符号用小写字母____＿，它们之间的数值关系(即换算公式）为__＿＿_＿_____。比如，水的冰点温度用摄氏温标表示t=０0C,如果用热力学温标表示水的冰点温度T＝ｔ+2７3=（０+27３）Ｋ＝２７3K;水的冰点温度用摄氏温标表示ｔ=1０0０Ｃ，如果用热力学温标表示水的冰点温度T＝t+27３=(1任务三:气体的压强1、气体压强的形成(1）气体分子间的间隙很大,已经接近或超过10r0，所以分子间的相互作用力十分微弱，几乎可以忽略不计，气体分子可以自由地运动(不像液体和固体,受到周围分子的束缚)。常温下多数气体的分子的速率都可达到数百米每秒——相当于子弹的速率。(２）单个分子对器壁的撞击力很小，而且不连续，但大量分子对器壁的撞击却可以产生大而连续的压力。（就像下雨天打伞,一滴雨点打在伞上我们毫无感觉,但大量雨点打在伞上我们却会感到很大的压力。）气体的压强是气体垂直作用在器壁单位面积的压力。(3)由于气体压强是由于气体分子撞击器壁而引起的，而分子运动是无规则的，大量的分子表现为在各个方向上撞击的几率是相等的。所以，气体在各个方向上产生的压强是相等的。２、气体压强与固体、液体压强的区别3、气体压强的单位在国际单位制中，压强的单位是帕斯卡(Pa）,1Pａ=1N/m.;气体压强的单位在实际中还会见到“标准大气压”(符号是atm）和“毫米汞柱”（符号是ｍmHg）,1标准大气压=1.013×１０５Ｐa，760mmHg=1标准大气压任务四:热力学能１分子动能构成物体的分子都是做永不停息地无规则运动的，因而运动的分子所具有的动能叫做分子动能。2、分子势能在分子力作用范围内，分子具有由它们的相对位置决定的势能,这种势能叫做分子势能。3、热力学能物体中所有分子的动能和势能的总和，叫做物体的热力学能。4、热力学能与温度和体积有关分子的动能与温度有关(温度越高，分子运动越快，分子动能越大）；分子势能与物体的体积有关(分子势能是由分子间的距离决定的,分子间的距离又决定着物体的体积)；因此物体的热力学能与物体的＿___＿__＿_和＿＿_____有关。5、热力学能的改变物体的热力学能是可以改变的,当物体的温度升高时,分子的动能增加，物体的热力学能也随之增加；当物体的温度降低时，物体的热力学能也随之减少。当物体的体积改变时，分子势能发生了变化，物体的热力学能也随之改变。６、改变物体热力学能的途径改变物体热力学能的途径有两种：_＿___＿____和＿_＿_______。（1)做功可以改变物体的热力学能冬天手嫌冷，我们可以把双手来回的搓,过一会儿手就热了，说明做功使手的热力学能增加。给自行车打气,打完气后摸一下气筒，会发现气筒变热，说明打气时的做功,使气筒的热力学能增加。夏天使用罐装全无敌,如果使用时间较长时，你会发现罐体的温度明显下降，这说明内部的压缩气体在膨胀时对外做功，热力学能减少。概括起来，当外界对物体做功时,物体的热力学能＿_____;当物体对外界做功时，物体的热力学能__＿＿_____。(2）热传递也可以改变物体的热力学能①热传递的概念灼热的火炉可以使它上面和周围的物体温度升高,热力学能增加；倒在茶杯中的热水逐渐冷却,热力学能减少。在这样的过程中，物体的热力学能改变了，但是并没有物体做功。▲这种不通过做功而使物体的热力学能改变的过程,叫做热传递。在热传递过程中热力学能改变的多少叫做热量。概括起来,当外界向物体传递热量时，物体的热力学能___＿__;当物体向外界传递热量时，物体的热力学能_＿＿____。②热传递的类型热传递有三种方式:传导、对流和辐射。烧铁条的一端（如火叉）,另一端也会热起来,这种热传递的方式叫做传导。加热壶中的水时，由于热水密度低,冷水密度高,被加热的水上升,较冷的水下降,不断地循环;空气也是这样,地面的温度高,热空气上升,冷空气下降。这种热传递方式叫对流。距火炉一定距离的物体也能被火炉烘烤得温度上升,这种热传递方式叫热辐射。太阳的能量传到地面,就是通过热辐射实现的。③热传递的规律请大家思考一下:是不是一定是水多的容器流向水少的容器?——不一定,而是水位高的容器流向水位低的容器。同样的道理,在热传递过程中，不一定是热力学能多的传递给热力学能少的。热量总是从＿＿__＿＿物体转移到__＿___物体，或者从物体中的_＿___部分转移到_____部分,直到它们的＿__＿__＿__相等为止。★特别强调:做功和热传递在改变物体的热力学能方面是等效的,但是它们之间还是有本质的区别。做功改变物体的热力学能，是其他形式的能和热力学能之间的转化。而热传递则是物体间热力学能的转移。三、检测反馈1、认真阅读课本,找出能说明下列观点的现象。（１)气体分子在永不停息地做无规则的运动：_＿＿＿__＿__________________＿＿__＿＿＿__＿_＿__。(２)液体分子在永不停息地做无规则的运动:___＿＿_____＿＿_______＿____＿＿____＿_________。(３)固体分子也在永不停息地做无规则的运动:＿＿_________＿_____＿____＿____＿__＿_____＿。(4)气体分子间存在空隙:____＿＿＿____＿_______＿_＿＿_________＿____＿＿_＿______。(5)液体分子间存在空隙：_＿＿＿_＿＿_＿＿__＿＿＿________＿_＿＿__＿_＿____＿____＿＿＿_＿_。(6）固体分子间存在空隙:___＿＿______＿_＿__________＿＿＿_＿____＿__＿____＿_____。（7)液体分子间存在引力:_＿＿_______＿__＿_＿＿_____＿_＿_＿__＿___＿＿＿＿__________。（8)液体分子间存在斥力:__＿___＿___＿＿＿_＿_＿______________＿＿_＿_＿__＿＿__＿_＿_＿__。（9)固体分子间既存在引力,也存在斥力:_＿_________＿＿＿__＿＿_＿＿＿＿＿____＿____＿___＿_＿。2、请将20０3、下列现象中,哪些是通过热传递的方法改变物体内能的（）Ａ.打开电灯开关，灯丝的温度升高，内能增加B．夏天喝冰镇汽水来解暑C.冬天搓搓手，会感觉到手变得暖和起来D.太阳能热水器阳光照射下，水的温度逐渐升高4、关于物体的热力学能,下列说法中正确的是()。A.手感到冷时，搓搓手就会感到暖和些，这是利用做功来改变物体热力学能B.将物体举高或使它们的速度增大,是利用做功使物体的热力学能增大Ｃ.阳光照晒衣服,衣服的温度升高,是利用热传递来改变物体的热力学能Ｄ．用打气筒打气，筒内气体变热,是利用热传递来改变物体的热力学能。应用层次(B层次）一、学习目标（在Ａ层次的基础上增加）1、了解数量级及分子的大小。２、了解布朗运动。3、知道气体压强与温度体积的关系。4、知道热量与热力学能的区别5、了解热力学能和机械能的区别二、学习过程：任务一:数量级及分子的大小１、数量级:我们把10的乘方数叫做数量级,通常用或表示。比如:和，其数量级都是,即属同一数量级。2、分子的大小一般分子直径的数量级是。物理学上用A（埃）表示。1A=＝0.1纳米。3、测定分子的大小可以用单分子油膜法组成物质的分子是很小的,不但肉眼不能直接看到它们,就是用光学显微镜也看不到它们,那么怎样知道它们的大小呢?一种粗略测分子大小的方法：把油滴滴到水面上,油在水面上散开，形成单分子油膜,如果把分子看成球形,单分子油膜的厚度就可以认为等于油分子的直径，事先测出油滴的体积，再测出油膜的面积，就可以算出油分子的直径。测定结果表明,分子直径的数量级是。任务二:布朗运动1、布朗运动现象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。如图，是二个做布朗运动的小颗粒的运动路线，其中的每根折线都是一个小颗粒间隔3０ｓ所处位置的连线。可以看出,小颗粒的运动路线是无规则的。2、布朗运动的特点（1)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，甚至观察不到。（2）布朗运动随着温度的升高而愈加剧烈。３、布朗运动原因分析英国植物学家布朗用显微镜观察悬浮在水中的植物花粉的形态，发现花粉颗粒在水中做无规则运动——怀疑受空气扰动及热对流的影响，于是把液体封闭起来，但运动仍然存在。因此可以排除空气扰动及热对流的影响的因素。他又怀疑花粉的生命运动,于是分别换用100年前的枯死花粉和一些无机物的微粒，再做实验,结果这种运动依然存在。说明布朗运动不取决于颗粒的本身。当时布朗实在无法解释,80年后，爱因斯坦给出了合理的解释。（1)布朗运动中的小颗粒的运动，既不是空气流动的因素，也不是颗粒本身的生命因素；(2）小颗粒之所以运动，是因为水分子在不停地运动形成的。由于水分子在运动过程中对小颗粒各个方向上的撞击力不平衡，导致小颗料的运动；（3)小颗粒在做永不停息的做无规则运动,说明水分子的运动也是永不停息的、无规则的；(４）颗粒越大，惯性越大,水分子撞击颗粒使其运动越难,所以布朗运动现象越不明显；（5)温度越高,水分子运动越剧烈,布朗运动越明显。4、布朗运动的意义表明组成物体的分子在永不停息地做无规则的热运动，且温度越高,这种运动越剧烈。★特别注意:布朗运动本身不是分子运动（因为颗粒本身不是分子，而是由大量分子组成的）,它只是说明水分子在不停地做无规则的热运动。任务三:气体压强与温度体积的关系气体跟固体和液体不同，它没有固定的体积或容积,给多大的容器它都能充满。因此,气体的体积是指用来装它的容器的容积。(1)当体积不变时,气体的压强随着温度的升高而增大温度升高，分子运动加快，会产生两个效果:一是单个分子的每次的撞击力变大，二是分子的撞击次数变多，故压强变大。比如,在炎热的夏天，打足了气的自行车行驶在滚烫的路面上,有时会爆胎，就是因为温度升高,压强增大造成的。（２)当温度不变时，气体的压强随体积的减小而增大体积减小，容器中分子密度变大，撞击在单位面积器壁上的分子数变多,故气体的压强增大。比如，用力按充足了气的气球，会使气球爆炸,就是因为减小了体积，使压强变大的缘故。任务四：热量与热力学能的区别“热量”和“热力学能”是有区别的。“热力学能”是状态量,是物体拥有分子动能和分子势能的总和，一般来说不需要算出明确的数值，只需要知道高和低或增加和减少变行了。物体拥有热力学能的多少，除与温度和体积有关外,还与质量和状态有关。“热量”是过程量，在热传递过程中,传递能量的多少叫热量。是热力学能增加或减少的数量,也就是我们常说的“吸热”或“放热”,“热量”在计算过程中,一般是可以算出一个明确的数值的。物体本身没有热量,绝不能说某物体具有多少热量,也不能比较两物体含有热量的多少。任务五:热力学能和机械能的区别1、热力学能是大量分子的热运动和分子间的相对位置所决定的能量;而机械能是由于物体做机械运动而具有的能量。2、任何物体的内能一定不等于0,而机械能可以为０。3、物体可以同时具有内能和机械能。三、检测反馈１、将1cm３的油酸溶于酒精,制成200cm3的油酸酒精溶液.已知1cm3的溶液有50滴,现取1滴油酸酒精溶于水,油酸在水面上形成一单分子薄层,已测出这一薄层的面积为０.2ｍ２，由此可估算油酸分子的直径为_＿2.关于布朗运动，下列叙述中不正确的是(）。A、布朗运动就是分子的热运动B、悬浮在液体中颗粒越小,布朗运动就越明显C、布朗运动是分子做无规则运动的反映Ｄ、温度越高，布朗运动就激烈３、前面我们讲,液压千斤顶利用的是液体的不易压缩性，说明液体分子间存在着斥力。那么能不能用气体很难被压缩，证明气体分子间存在斥力？为什么？４、对于热量、功、内能三个物理量,下列说法中正确的是(）A.热量、功、内能三个物理量的物理意义相同B.热量、功两个物理量都可以作为物体内能的量度C．热量、功、内能三个物理量的单位都相同D．热量、功是由过程决定的,而内能是由物体的状态决定5、下列说法中正确的是()。A、做功和热传递都可以改变物体的热力学能Ｂ、做功和热传递在改变物体的热力学能方面是等效的，因此，对物体做功就是对物体传热C、热力学能大的物体,它的热量也大D、高温物体具有的热量多，低温物体具有的热量少拓展层次(C层次)一、学习目标（在A、B两层次的基础上增加)1、了解分子间作用力大小的变化规律;2、进一步认识分子动能和分子势能二、学习过程：任务一:分子间的作用力１、物质是由分子组成的,可是,要把固体的一部分跟另一部分分开却是很困难的,这说明分子之间___＿____＿___＿___＿;虽然分子间存在空隙，但固体和液体都很难压缩，这又说明分子间还_____＿____＿__＿___________＿＿_＿＿_。2、分子间的引力F引和斥力F斥是同时存在的,实际表现出来的分子间力，是分子引力和斥力的合力。3、分子间作用力大小的变化规律（1）无论引力和斥力都随着分子间的距离增大而减小,随着分子间的距离减小而增大；(2）当分子间距离r=ｒ0=10–10m(其间距跟分子的直径差不多大)时,Ｆ引=F斥,（３）当分子间的距离由平衡位置变大时,分子间的引力和斥力都变小,但斥力小得更快,引力大于斥力，分子力表现为引力。(4）当分子间的距离由平衡位置变小时，分子间的引力和斥力都变大，但斥力大得更快，斥力大于引力,分子力表现为斥力。(5）一般当分子间的距离大于1０时,引力和斥力都十分微弱,分子力可以忽略不计。（一般气体分子间的距离都大于10,即大于分子直径的10倍，所以气体分子间的作用力可以忽略不计，气体的分子可以自由运动)任务二:分子的动能和分子的势能（一)分子动能上一章我们已经讲过，一切运动的物体都具有动能,。与此类比，永不停息地做无规则的热运动的物体分子也具有动能。由于物体是由大量的分子组成的,分子的运动又是无规则的,这就导致单个的分子运动的速率在不断地变化着。因此要弄清楚每个分子的动能几乎是不可能的,当然也是不必要的。我们要考虑的是物体里所有分子的动能的平均值。这个平均值叫做分子的平均动能。▲温度越高,分子的热运动越激烈，分子的平均动能就越大；反之,温度越低,分子的热运动越缓慢,分子的平均动能就越小。研究表明,分子的平均动能只与温度有关,温度是分子平均动能的标志。★特别提醒所有的物质的分子只要温度相同,其分子平均动能是相同的。比如同温下的氢气分子和氧气分子的平均动能是相同的，但由于氢分子比氧分子质量小，所以氢分子的平均速率比氧分子大得多。所以，温度的物理意义可分为宏观和微观两个方面。温度的宏观物理意义:描述物体冷热程度的物理量。温度的微观物理意义：是分子平均动能的标志。(二)分子势能▲我们先来分析一下，前面我们学过重力势能。谈到重力势能,必须与两个物体有关:一是地球，二是离地面有一定高度的物体。且地球和物体之间有引力(即重力）作用。物体自由下落时，速度越来越快，说明动能越来越大。而我们知道能量是不可能凭空产生的，动能的增加必须有一个能量在减小，这个与物体的高度有关（即物体与地球间相对位置有关）的能叫重力势能。▲再来分析一下弹性势能谈到弹性势能，必与两个物体有关：一是弹簧，二是振子，当振子离开平衡位置时,振子总会受到一个指向平衡位置的力的作用。在振子振动过程中，在力的作用下，速度肯定会发生变化,说明动能发生了变化。根据能量守恒定律，必然存在着一个振子相对与平衡位置有关的能，这个能就是弹性势能。振子经过平衡位置时速度最大，即动能最大,势能最小;振子运动到两端时速度为零,即动能为零，此时势能最大。▲进一步推广,只要两个物体之间存在着引力、斥力或弹力的作用，只在这种力的作用下，随着相对位置的改变，速度肯定会发生变化，即动能会发生变化。因此，由这两个物体的相对位置必然决定一种能，这种能就叫做势能。★再回过头来看分子，分子之间存在着引力和斥力,因此由它们的相对位置也必然决定着一种势能,这种势能就是分子势能。提问：1、分子势能在什么位置最小？2、分子间的距离大于ｒ0时，是不是距