分子动理论4篇

网友发表时间 2024-02-02 18:36:59 1517454

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分子动理论1

一、教学目标

1.在物理知识方面要求：

（1）知道分子的动能，分子的平均动能，知道物体的温度是分子平均动能大小的标志。

（2）知道分子的势能跟物体的体积有关，知道分子势能随分子间距离变化而变化的定性规律。

（3）知道什么是物体的内能，物体的内能与哪个宏观量有关，能区别物体的内能和机械能。

（4）知道做功和热传递在改变物体内能上是等效的，知道两者的区别，了解热功参量的意义。

2.在培养学生能力方面，这节课中要让学生建立：分子动能、分子平均动能、分子势能、物体内能、热量等五个以上物理概念，又要让学生初步知道三个物理规律：温度与分子平均动能关系，分子势能与分子间距离关系，做功与热传递在改变物体内能上的关系。因此，教学中着重培养学生对物理概念和规律的理解能力。

3.渗透物理学方法的教育：在分子平均动能与温度关系的讲授中，渗透统计的方法。在分子间势能与分子间距离的关系上和做功与热传递关系上都要渗透归纳推理方法。

二、重点、难点分析

1.教学重点是使学生掌握三个概念（分子平均动能、分子势能、物体内能），掌握三个物理规律（温度与分子平均动能关系、分子势能与分子之间距离关系、热传递与功的关系）。

2.区分温度、内能、热量三个物理量是教学上的一个难点；分子势能随分子间距离变化的势能曲线是教学上的另一难点。

三、教具

1.压缩气体做功，气体内能增加的演示实验：

圆形玻璃筒、活塞、硝化棉。

2.幻灯及幻灯片，展示分子间势能随分子间距离变化而变化的曲线。

四、主要教学过程

（一）引入新课

我们知道做机械运动的物体具有机械能，那么热现象发生过程中，也有相应的能量变化。另一方面，我们又知道热现象是大量分子做无规律热运动产生的。那么热运动的能量与大量的无规律运动有什么关系呢？这是今天学习的问题。

（二）教学过程的设计

1.分子的动能、温度

物体内大量分子不停息地做无规则热运动，对于每个分子来说都有无规则运动的动能。由于物体内各个分子的速率大小不同，因此，各个分子的动能大小不同。由于热现象是大量分子无规则运动的结果，所以研究个别分子运动的动能是没有意义的。而研究大量分子热运动的动能，需要将所有分子热运动动能的平均值求出来，这个平均值叫做分子热运动的平均动能。

学习布朗运动和扩散现象时，我们知道布朗运动和扩散现象都与温度有关系，温度越高，布朗运动越激烈，扩散也加快。依照，这说明温度升高后分子无规则运动加剧。用上述分子热运动的平均动能来说明，就是温度升高，分子热运动的平均动能增大。如果温度降低，说明分子热运动的平均动能减小。因此从观点来看，温度是物体分子热运动的平均动能的标志。“标志”的含义是指物体温度升高或降低，表示了物体内部大量分子热运动的平均动能增大或减小。温度不变，就表示了分子热运动的平均动能不变。其他宏观物理量如时间、质量、物质种类都不是分子热运动平均动能的标志。但是，温度不是直接等于分子的平均动能。

另一方面，温度只与物体内大量分子热运动的统计意义上的平均动能相对应，对于个别分子或几十个、几百个分子热运动的动能大小与温度是没有关系的。

我们知道，温度这个物理量在宏观上的意义是表示物体冷热程度，而它又是大量分子热运动平均动能大小的标志，这是温度的微观含义。

2.分子势能

分子间存在着相互作用力，因此分子间具有由它们的相对位置决定的势能，这就是分子势能。

如果分子间距离约为10-10m数量级时，分子的作用力的合力为零，此距离为r0。

当分子距离小于r0时，分子间的作用力表现为斥力，要减小分子间的距离必须克服斥力做功，因此，分子势能随分子间距离的减小而增大。这种情形与弹簧被压缩时弹性势能增大是相似的。如图1中弹簧压缩，弹性势能Ep增大。

如果分子间距离大于r0时，分子间的相互作用表现为引力，要增大分子间的距离必须克服引力做功，因此，分子势能随分子间的距离增大而增大。这种情况与弹簧被拉伸时弹性势能增大是相似的。如图1中弹簧拉伸，Ep增大。

从以上两种情况综合分析，分子间距离以r0为数值基准，r不论减小或增大，分子势能都增大。所以说，分子在平衡位置处是分子势能最低点。如果分子间距离是无限远时，取分子势能为零值，分子间距离从无限远逐渐减少至r0以前过程，分子间的作用力表现为引力，而且距离减少，分子引力做正功，分子势能不断减小，其数值将比零还小为负值。当分子间距离到达r0以后再减小，分子作用力表现为斥力，在分子间距离减小过程中，克服斥力做功，使分子势能增大。其数值将从负值逐渐变大至零，甚至为正值。分子势能随分子间距离r的变化情况可以在图2的图象中表现出来。从图中看到分子间距离在r0处，分子势能最小。

既然分子势能的大小与分子间距离有关，那么在宏观上什么物理量能反映分子势能的大小变化情况呢？如果对于确定的物体，它的体积变化，直接反映了分子间的距离，也就反映了分子间的势能变化。所以分子势能的大小变化可通过宏观量体积来反映。

3.物体的内能

（1）物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和，叫做物体的内能。一切物体都是由不停地做无规则热运动并且相互作用着的分子组成，因此任何物体都是有内能的。

提问学生：宏观量中哪些物理量是分子热运动的平均动能和分子势能的标志？

根据学生的回答，引导到一个确定的物体，分子总数是固定的，那么这物体的内能大小是由宏观量——温度和体积决定的。如果不是确定的物体，那么物体的内能大小是由质量、温度、体积和物态来决定。

课堂讨论题：下列各个实例中，比较物体的内能大小，并说明理由。

①一块铁由15℃升高到55℃，比较内能。

②质量是1kg50℃的铁块与质量是℃的铁块，比较内能。

③质量是1kg100℃的水与质量是1kg100℃的水蒸气，比较内能。

（2）物体机械运动对应着机械能，热运动对应着内能。任何物体都具有内能，同时还可以具有机械能。例如在空中飞行的炮弹，除了具有内能，还具有机械能——动能和重力势能。

提问学生：一辆汽车的车厢内有一气瓶氧气，当汽车以 60km/h行驶起来后，气瓶内氧气的内能是否增加？

通过此问题，让学生认识内能是所有分子热运动动能和分子势能之总和，而不是分子定向移动的动能。另一方面，物体机械能增加，内能不一定增加。

4.物体的内能改变的两种方式

（1）列举锯木头和用砂轮磨刀具，锯条、木头和刀具温度升高，说明克服摩擦力做功，可以使物体的内能增加。如果外力对物体做功全部用于物体内能改变的情况下，外力做多少功，物体的内能就改变多少。如果用W表示外界对物体做的功，用ΔE表示物体内能的变化，那么有W=ΔE。功的单位是焦耳，内能的单位也是焦耳。

演示压缩空气，硝化棉燃烧。说明外力压缩空气过程，对气体做功，使气体的内能增加，温度升高到棉花的燃点而使其燃烧。

以上实例说明做功可以改变物体的内能。

（2）在炉灶上烧热水，火炉烤热周围物体，这些物体温度升高内能增加。这些实例说明依靠热传递方式也可以使物体的内能改变。物体吸收热量，内能增加。物体放出热量，物体的内能减少。如果传递给物体的热量用Q表示，物体内能的变化量是ΔE，那么，Q=ΔE。

热量的计算公式有：Q=mcΔt，Q=ML，Q=mλ（后面的两个公式分别是物质熔解和汽化时热量的计算式）。热量的单位是焦耳，过去的单位是卡。

所以做功和热传递是改变物体内能的两种方式。

（3）做功和热传递对改变物体的内能是等效的。

一杯水可以用加热的方法（即热传递方式）传递给它一定的热量，使它从某一温度升高到另一温度。这过程中这杯水的内能有一定量的变化。也可以采取做功的方式，比如用搅拌器在水中不断搅拌，也可以使这杯水从相同的初温度升高到同一高温度，这样，水的内能会有相同的变化量。两种方式不同，得到的结果是相同的。除非事先知道，否则我们无法区别是哪种方式使这杯水的内能增加的。

因此，做功和热传递对改变物体的内能是等效的。

（4）虽然做功和热传递对改变物体的内能是等效的，但是这两种方式的物理过程有本质的区别。做功使物体内能改变的过程是机械能转化为内能的过程。而热传递的过程只是物体之间内能的转移，没有能量形式的转化。

课上练习：

1.判断下面各结论是否正确？

（1）温度高的物体，内能不一定大。

（2）同样质量的水在100℃时的内能比60℃时的内能大。

（3）内能大的物体，温度一定高。

（4）内能相同的物体，温度一定相同。

（5）热传递过程一定是从内能大的物体向内能小的物体传递热量。

（6）温度高的物体，含有的热量多，或者说内能大的物体含有的热量多。

（7）摩擦铁丝发热，说明功可以转化为热量。

答案：（1）、（2）是对的。

2.在标准大气压下，100℃的水吸收热量变成同温度的水蒸气的过程，下面的说法是否正确？

（1）分子热运动的平均动能不变，因而物体的内能不变。

（2）分子的平均动能增加，因而物体的内能增加。

（3）所吸收的热量等于物体内能的增加量。

（4）分子的内能不变。

答案：以上四个结论都不对。

（三）课堂小结

（1）这节课上新建立了三个物理概念：分子热运动的平均动能、分子势能、内能。要知道这三个概念的确切含义，更为重要的是能够区分温度、内能、热量，知道内能与机械能的区别和联系。

（2）要掌握三个物理规律：分子热运动的平均动能与温度的关系、分子间的相互作用力与分子间距离的关系、做功与热传递在使物体内能改变上的关系。

（四）说明

这节课是概念性很强的课，又不是从物理实验或物理现象直接得出结论的课。对于概念要知道引入的目的、确切含义、与其他概念的区别和联系。所以课上要讲分子热运动平均动能、内能、热量等概念的意义，并且要通过实际例题，让学生通过判断、推理来加深对这些概念的认识。

分子动理论的初步知识2

教学目标

a. 知道物质是由分子构成的；分子不停地做无规则运动；分子的体积和质量都非常小，在一般物体里含有的分子数非常多。

b. 能识别并会解释扩散现象，知道扩散现象表明了分子不停地做无规则运动。

c. 知道分子间存在作用力，分子间作用力与分子间距离有关，知道一些分子间相互作用力的实例。

d. 理论联系实际，培养学生用所学知识解决实际问题的能力。

教学建议

教材分析

分析一：本节首先介绍了有关分子和分子运动的初步知识，并对分子大小进行了讨论，使学生对分子体积小、数量大留下深刻印象。然后从观察实验，分析宏观现象出发，通过推理去探索微观世界的思路，依次介绍了分子的无规则运动和相互作用力。

分析二：分子运动论是从本质上认识各种热现象的理论。按照分子运动论的观点，一切热现象都是由构成物体的大量分子无规则运动引起的，温度就是大量分子无规则运动剧烈程度的标志。利用分子运动论，可以成功地解释大量的热现象。

分析三：分子运动论的基本内容：物质由大量分子构成，分子体积极小，直径只有10-10米左右，一滴水约含有×1021个水分子，分子之间有空隙，气体分子的间隙最大，液体次之，固体分子间隙最小；分子做永不停息的无规则运动，这种运动与温度有关，一般温度高的物体内部分子运动剧烈，所以人们把分子的这种无规则运动叫做热运动，扩散现象是分子无规则运动的例证；分子之间有引力和斥力同时存在，分子间距离小于平衡位置时，斥力大于引力，分子间作用力表现为斥力，分子间距离等于平衡位置时，斥力等于引力，分子间作用力为零，分子间距离大于平衡位置时，斥力小于引力，分子间作用力表现为引力，由于分子间的引力，使固体能保持一定的形状和体积，而由于分子间的斥力，使分子间保持一定的空隙，也使得固体和液体较难压缩。

教法建议

建议一：可以从机械能向内能的转化的实验引入课题，例如关掉动力的汽车慢慢停下来，掉到地面的乒乓球最终停在地面，它们的机械能到哪儿去了？从而将学生注意力从宏观分析转移到微观分析上来。

建议二：分子运动论从“微观”的角度认识热现象，即从物体内部微小粒子的运动情况分析问题，可以从本质上解释有关的热现象。进行解释时，要认真分析题意，明确与题目相关的物理知识，然后在用分子运动论的相应观点，特别是分子间的相互作用力、分子无规则运动这两个观点进行解释。

建议三：根据分子运动论的观点，物质由大量分子构成，这一点可以借用化学里的一些知识加以说明。另外，构成物质的分子直径非常小，肉眼无法直接观察到，为了形象地说明这一点，可以用宏观物体间的尺寸比来说明。

建议四：构成物体的分子在不停地做无规则运动，这也是我们肉眼无法观测到地，因此要做好演示实验，例如打开香水瓶瓶盖后，满教室都能闻到香味；红墨水在水中的扩散等。另外，我们还可以用课件来模拟气体分子的无规则运动和扩散现象，使这种看不见的运动在学生心目中形象化、具体化，有利于学生的理解和记忆。我们还可以比较不同温度下的扩散快慢，如观察红墨水滴入冷水和热水中扩散的快慢。

建议五：分子间作用力较难、较复杂，尤其是分子间引力与斥力同时存在，学生较难理解，因此教学时要求不要太高，只要学生能知道分子间引力与斥力同时存在，且知道什么时候分子间表现出引力，什么时候分子间表现出斥力即可。另外要做好两个铅块间的分子引力实验。

教学设计示例

课题：

分子运动论的初步知识

教学重点：

知道分子动理论的三个基本观点和相对应实验事例，并能用分子动理论的观点进行解释。

教学难点：

对分子间作用力的理解，以及用微观理论定性解释宏观现象。

教学手段：

讲授、实验

教具：

烧杯、红墨水、清水、香水、乒乓球、集气瓶、NO2气体、铅块、计算机

知识内容

教师活动

学生活动

一、引入课题

二、物质由分子构成

构成物质的分子一般很小，直径一般在10-10m左右，物体内含有的分子数目一般很多

三、分子的运动

分子总在做不停的无规则的运动，在不同的物质相互接触时，彼此进入对方的现象叫扩散。

四、分子间的作用力

分子间存在相互作用力，分子间同时存在引力和斥力。当分子间距离等于平衡位置时，分子间引力等于斥力，作用力为零；当分子间距离小于平衡位置时，分子间引力小于斥力，作用力表现为斥力；当分子间距离大于平衡位置时，分子间引力大于斥力，作用力表现为引力。

固体和液体很难压缩、固体较难被拉伸，都是由于分子间作用力的原因。

五、思考题（能力提高）

扩散快慢跟什么因素有关？

将一乒乓球由一定高度静止释放，提出问题：乒乓球运动的机械能上哪儿去了？

讲解、举例

通过实例讲解分子数目巨大，让学生体会分子非常小。

打开香水瓶盖，提问：为什么我们能闻到香味？香料分子是怎样进入我们的鼻子？

演示NO2气体与空气间的扩散过程

演示红墨水在清水中的扩散现象

教师解释原因

计算机模拟演示气体分子的无规则运动

计算机模拟演示扩散过程

教师讲解

做铅块间分子作用力的演示实验

演示实验：比较红墨水在冷水和热水中扩散快慢实验

观察乒乓球的运动情况，并回答问题。

联系化学中有关分子的知识思考

学生思考并回答问题，

学生举例说明日常生活中的相似现象

学生观察实验，发散思维

作业：P14—练习1、2

“分子动理论”探究活动

专题讨论：哪些现象说明了分子在不停地做无规则运动？

专题调查研究活动：有哪些方法可以帮助我们观察到微小事物？可上网或图书馆查询相关资料，或请教专家，将这些方法的原理、特征及优、缺点写成科技小文章相互交流。

分子动理论3

1.本章主要是研究物体的组成、分子热运动、分子间的作用力以及物体的内能。

2.本章主要内容为分子动理论，以分子动理论为基础，将宏观物理量温度和物体的内能联系起来。属模块中高考必考内容。

3.高考中以选择题形式考查对基础知识的理解，以计算题形式进行宏观量与微观量间的计算。

第一课时分子动理论

教学要求

1.知道物体是由大量分子组成的，理解阿伏加德罗常数。

2.知道分子热运动，分子热运动与布朗运动关系。

3.知道分子间的作用力和一些宏观解释。

知识再现

一、物质是由大量分子组成的

1.分子体积很小，它的直径数量级是 m.

2.油膜法测分子直径：d=V/S，V是，S是水面上形成成的单分子油膜的面积。

3.分子质量很小，一般分子质量的数量级是

4.分子间有空隙。

5.阿伏加德罗常数：1 mol的任何物质都含有相同的粒子数，这个数的测量值NA= mol—1。阿伏加德罗常数是个十分巨大的数字，分子的体积和质量都很分小，从而说明物质是由大量分子组成的。

二、分子永不停息地做无规则热运动

1.扩散现象：相互接触的物质彼此进入对方的现象，温度越高，扩散 .

2.布朗运动：在显微镜下看到的悬浮在液体中的的永不停息的无规则运动，颗粒越小，运动越 ;温度越高，运动越 .布朗运动不是液体分子的运动。

三、分子间存在着相互作用力

1.分子间同时存在相互作用的和

，合力叫分子力。

2.特点：分子间的引力和斥力都随分子间的

增大而减小，随分子间距离的减小而增大，但斥力比引力变化更。

知识点一微观量与宏观量关系的计算

微观量与宏观量间的关系，以阿伏加德罗常数为联系的桥梁。解题时应抓住宏观量中的质量、体积、摩尔质量、摩尔体积、分子数目等，微观量中的分子质量、分子大小(体积与直径)，气体问题一般用正方体模型，固体、液体分子一般用球模型。

应用1( 07南京调研)铜的摩尔质量为，密度为，阿伏加德罗常数为，则下列说法正确的是( 　)

铜所含的原子数是

个铜原子的质量是

个铜原子所占的体积是

导示： 1kg铜的量为，原子数是，A错。1m3铜质量为，摩尔数为，原子数是，B错。1摩尔铜原子的质量是M，1个铜原子的质量是，C对。1摩尔铜的体积为，一个铜原子所占的体积为，D对。故本题选CD。

物质密度等于质量与体积之比，也等于摩尔质量与摩尔体积之比。摩尔质量为分子质量的×23倍。摩尔体积为分子占据体积的×23倍。

知识点二布朗运动的理解

布朗运动是花粉小颗粒的运动，它体现了分子运动的特点，不是分子运动。由于分子运动，对花粉小颗粒产生随机的碰撞，这种不平衡，使得花粉小颗粒运动起来。

应用2(08镇江调查)用显微镜观察水中的花粉，追踪某一个花粉颗粒，每隔 10s 记下它的位置，得到了 a 、 b 、 c 、 d 、 e 、f、 g 等点，再用直线依次连接这些点，如图所示，则下列说法中正确的是( )

A.这些点连接的折线就是这一花粉颗粒运动的径迹

B.它说明花粉颗粒做无规则运动

C.在这六段时间内花粉颗粒运动的平均速度大小相等

D.从 a 点计时，经 36s ，花粉颗粒可能不在 de 连线上

导示：花粉颗粒的运动是杂乱无章的，10s内的径迹是复杂的，这些点连接的折线不一定是这一花粉颗粒运动的径迹，A错。它只能说明花粉颗粒做无规则运动，B正确。六段时间的位移大小不等，所以花粉颗粒运动的平均速度大小不等，C错。从d点再运动6s时间，花粉颗粒可能不在 de 连线上，体现花粉颗粒运动的无规则性，D正确。故选BD。

知识点三分子间的作用力与分子势能

分子间同时存在相互作用的斥力与引力，它们都随分子间距离的增大而减小，斥力减小得快。斥力与引力的合力为分子间的作用力，又分别表现为斥力和引力。所以这里的概念容易引起混淆。A.分子间的引力比分子间的斥力减小得快，分子力增大

B.分子间的引力比分子间的斥力减小得快，分子力减小

C.分子间的斥力比分子间的引力减小得快，分子力增大

D.分子间的斥力比分子间的引力减小得快，分子力减小

导示：当分子距离r=r0时，分子间引力和斥力相等，距离再增大时，表现为引力，斥力减小得快，但分子力减小，ABC错，D对，故选D。

讨论分子间斥力与引力时，应区别斥力、引力和作用力三者之间的关系以及它们在不同距离段上的特点。

类型一分子力与宏观力的关系

与分子力特点有关的习题主要有三类：一是判断对分子力特点的描述是否正确。二是利用分子力特点研究分子力做功，分子的加速度。三是与实际相关联的问题。要正确分析这些问题，必须准确把握分子力的特点，熟知分子间斥力、引力及合力随分子间距离的变化规律。应弄清楚是分子力原因还是其它力作用的结果，切不可见了相斥、相吸就与分子力联系。

例1如图所示，使玻璃板的下表面与水接触，再向上用力把玻璃板缓慢拉离水面，当玻璃板离开水面时 ( )

A.玻璃板只受重力和拉力作用，所以对玻璃板的拉力与玻璃板的重力大小相等

B.因为玻璃板的下表面附着了一层水，所以对玻璃板的拉力比玻璃板的重力稍大一些，大的值与这层水的重力相当

C.玻璃板受重力、拉力和浮力作用，所以对玻璃板的拉力小于玻璃板的重力

D.玻璃板离开水面时，水层发生了分裂，为了克服大量水分子间的引力和大气压力，拉力明显大于玻璃板的重力

导示：本实验中，弹簧秤的拉力明显大于玻璃板的重力。形成这种现象的原因就是璃板离开水面时，水层发生了分裂，为了克服大量水分子间的引力和大气压力而产生的。答案D。

宏观力现象往往与微观分子间的作用力有关，例如固体抗压、抗拉等，是由分子力而产生的，而气体的压强则是由分子无规则运动而产生的。

类型二估算题的解题思路

估算题解题时，要抓住对应物理量之间的关系，建立要近似的模型，列出相关等式来求解。

例2将的香水散在12×7×的教室空间，那么每立方米空间有多少个香水分子？

导示：香水分子的总数为：××1023个，每立方米空间有个香水分子。

在宏观环境下计算出的微观量，其数值是一个较大的值，这也是粗略判断结果是否正确的方法之一。

类型三宏观现象与微观理论的对应关系

例3将下列实验事实与产生的原因对应起来。

导示：水与酒精混合体积变小是因为分子间存在间隙，则A与e对应。固体很难被压缩是因为分子间存在斥力，B与d对应。细绳不易被拉断是因为分子间存在引力C与c对应。糖在热水中溶解很快

是因为分子运动剧烈程度与温度有关，D与b对应。冻食品也会变干是因为固体分子也在不停地运动，E与a对应。

1.(07靖江联考)下列叙述正确的是 ( )

A.只要知道水的摩尔质量和水分子的质量，就可以计算出阿伏伽德罗常数

B.物体的温度越高，分子热运动的平均动能越大

C.悬浮在液体中的固体微粒越大，布朗运动越明显

D.吸热的物体，其内能一定增加

2.(07广东普宁)一艘油轮装载着密度为9×102kg/m3的原油在海上航行。由于故障而发生原油泄漏。如果泄漏的原油有9t，海面上风平浪静时，这些原油造成的污染面积可达到( )

3.(07启东)在用油膜法估测分子的大小的实验中，已经油的摩尔质量为M，密度为ρ，油滴质量为m，油滴在液面上扩散后的面积为S，阿伏加德罗常数为N，以上各量均为国际单位。则 ( )

A.油滴分子直径d=

B.油滴分子直径d=

C.油滴所含分子数n=

D.油滴所含分子数n=

4.如图所示，设有一分子位于图中的坐标原点O处不动，另一分子可位于x 轴上不同位置处。图中纵坐标表示这两个分子间分子力的大小，两条曲线分别表示斥力和吸力的大小随分子间距离的变化关系，e为两曲线的交点，则( )

A、ab表示吸力， cd表示斥力，e点坐标可能为10-15m

B、ab表示斥力， cd表示吸力，e点坐标可能为10-10m

C、ab表示吸力， cd表示斥力，e点坐标可能为10-10m

D、ab表示斥力， cd表示吸力，e点坐标可能为10-15m

参考答案：

分子动理论的初步知识4