新版高中物理选修3-3优秀教案完全本
第 7 章 分子运动理论
7.1 物质由大量分子组成
立体教学目标
1. 知识和技能
（1）知道一般分子直径和质量的数量级；
（2）理解阿伏伽德罗常数的含义，记住它的数值和单位；
（3）懂得利用单分子油膜法估算分子的直径。
2.过程与方法：利用单分子油膜法估算和测量分子大小，使学生理解物质是由大量分子构成的。
正义的价值观。
3. 情感、态度和价值观
教学困难
（1）让学生了解并学会利用单分子油膜法估算分子大小（直径）；
（2）利用阿伏伽德罗常数估算微观量（分子体积、直径、分子数等）的方法。
教学辅助工具
（1）教学海报或幻灯片：水面上油膜单个分子的示意图；离子显微镜下看到的钨原子的分布模式；
（2）演示实验：单分子油膜的演示：油酸酒精溶液（1：20O），滴管，直径约20cm的圆形水槽，烧杯，画有网格线的透明玻璃片。
明亮的塑料片材。
教学流程：
第一节 物质是由大量分子构成的
1. 热科学简介
（1）热现象：与温度有关的物理现象。例如热膨胀和收缩、摩擦生热、水结冰、湿衣服变干等。
（2）热力学的主要内容：热传递，热膨胀，物理状态的变化，固体、液体、气体的性质等。
（3）热力学基本理论：由于热现象的本质是大量分子的无规则运动，所以研究热力学的基本理论是分子运动论、质量守恒定律、运动定律。
恒定规则。
2. 新课程教学
1、分子的大小：分子是看不见的，那么我们如何知道分子的大小呢？
（1）单分子油膜法是描述分子尺寸最粗略的方法。
演示：如果油在水面上尽可能地铺开，可以认为在水面上形成了单分子油膜，可以通过载玻片观察，并使用准备好的
在水面上放置方形透明薄膜，测量油膜面积，如图1所示。
问题：已知一滴油的体积V，水面油膜的面积S，求该油分子的直径是多少？（设分子直径为d，则油滴的体积为
V，油膜面积为S，则d=V/S，据估算，分子直径在10-10m数量级）
（2）利用离子显微镜测量分子的直径。
看看物理教科书中的彩色插图，钨针尖端的原子分布图案：插图中心的亮点直接反映了钨原子的排列。
计算得出的钨原子间距为2×10-10m。如果假设钨原子是逐个排列的，那么钨原子之间的距离L等于
钨原子的直径d如图2所示。
(3)不同方法测得的分子尺寸不完全相同，但数量级相同。
测量结果表明，一般分子直径在10-10m数量级，如水分子直径为4×10-10m，氢分子直径为2.3×10-10m。
（4）分子的球形形状是简化问题的近似模型。实际的分子结构非常复杂，但通过估计分子尺寸的数量级，我们可以
我们对分子的大小有了更深入的了解。
2. 阿伏伽德罗常数
问题：我们在化学课上学到的阿伏伽德罗常数是什么意思？它的值是多少？有多少粒子（包括原子、
分子数、离子数等都是相同的，这个数叫做阿伏伽德罗常数，可以用符号NA来表示，NA=6.02×10
23
件/摩尔，大致
计算可用NA = 6×10
23
阿伏伽德罗常数是一个基本常数，科学家一直在用各种方法测量它，以得到它的准确值。
。
问题：摩尔质量和摩尔体积含义是什么？
如果已经知道分子的大小，粗略计算阿伏伽德罗常数并不困难。例如，1 mol 水的质量为 0.018 kg，体积为 1.8×10
-5
。
每个水分子的直径为4×10
-10
m，其体积为（4×10－10）m
=3×10
-29
如果你想象一下水分子是一个一个地排列着。
怎样计算1mol水所含水分子数？
3. 微观物理量的估算
如果知道阿伏伽德罗常数，就可以估算出液体和固体的分子大小。我们假设液体和固体的分子大约为
逐一排列（对于气体则不能这么假设）。
问题：1mol水的质量为M=18g，那么如何计算每个水分子的质量？
问题：已知铁的相对原子质量为56，铁的密度为7.8×10
公斤／米
，尝试找出质量为 1g 的铁块中铁原子的数量（取 1 个位置
还有一个问题：是否可以计算出铁原子的直径？
摘要：以上计算分子数目、分子直径都需要借助阿伏伽德罗常数，因此可以说阿伏伽德罗常数是微观世界与微观世界的纽带。
它是连接宏观世界与微观世界的桥梁，它把摩尔质量、摩尔体积等宏观量与分子质量、分子体积（直径）等微观量联系起来。
绑起来。
课堂练习：
（1）体积为10
-4
厘米
如果把一滴油滴到水中，铺展成单分子油膜，油膜面积的数量级为（B）
A.10
厘米
B.10
厘米
C.10
厘米
D.10
厘米
（2）铜的密度为8.9×10
公斤／米
铜的摩尔质量为63.5×10
-3
kg/mol。体积为4.5立方厘米
一块铜块里含有多少原料？
并估计铜分子的大小。（3.8×10
23
、3×10
-10
米）
课程总结
（1）物体是由很小的分子构成的。这一结论有着坚实的实验基础。单分子油膜实验等实验就是上述结论的有力证据。
分子直径为10-10m数量级。
（2）阿伏伽德罗常数是物理学中的一个重要常数，它的意义和值要牢记。
（3）学习计算微观世界物理量（如分子数目、分子质量、分子直径等）的一般方法。
人们可以测量宏观物理量，并利用阿伏伽德罗常数作为桥梁，间接计算出微观量，例如，可以通过物质的摩尔质量来计算分子量m。
质量 M 和阿伏伽德罗常数 NA 得出 m=M/NA。分子直径可以通过物质的摩尔质量 M、密度 ρ 和阿伏伽德罗常数 NA 计算得出：
7.2 分子的热运动
立体教学目标
1. 知识和技能
（1）了解并记住什么是布朗运动，知道影响布朗运动强度的因素，知道布朗运动产生的原因；
（2）知道布朗运动是分子随机运动的体现；
（3）了解什么是分子热运动，以及分子热运动强度与温度的关系。
2.过程与方法：分析总结布朗运动的原因，培养学生总结、分析、推理的能力。
通过对事故原因的分析，学生可以初步接触运用概率统计的方法分析大量偶然事件的必然结果。
3. 情感、态度和价值观
教学重点：通过学生对布朗运动的观察，引导学生思考和分析布朗运动不是由于外界影响而引起的，而是由于液体分子撞击微观粒子引起的。
布朗运动是一种永无休止的不规则运动，反映了液体分子永无休止的不规则运动。这一系列结论
结论是本课的教学重点。
教学难点：学生观察到的布朗运动不是分子运动，但间接反映了液体分子不规则运动的特点，这是课堂上的一个难点。
这个困难要从分析显微镜下看不到分子运动的问题入手，逐步解决。
教具：气体与液体的扩散实验：玻璃气瓶和玻璃片，分别盛有二氧化氮和空气；250mL水杯，盛有清水，红色
墨水。
教学流程：
第二节 分子的热运动
1. 推出新课程
演示实验：
（1）将盛有二氧化氮的玻璃瓶垂直放置，与另一个玻璃瓶接触高中物理选修3-5，你会看到二氧化氮气体从下瓶逐渐膨胀到上瓶。
在脸瓶里。
（2）将一至两滴红墨水滴入烧杯中的清水中，红墨水在水中逐渐扩散。
问：上述两个实验属于什么物理现象？这些现象说明了什么？
摘要：以上实验是气体和液体的扩散现象。扩散是一种热现象。它表明分子在不断进行无规则运动。
扩散的速度和温度有直接的关系，温度越高，扩散越快，这个内容初中物理学过。
2. 新课程教学
1.布朗运动现象简介
1827年，英国植物学家布朗用显微镜观察悬浮在水中的花粉，发现花粉粒在水中不停地作不规则的运动。
这种粒子的不规则运动称为布朗运动。不仅是花粉，还有其他物质，如墨水中的藤黄和碳粒子，这些悬浮在水中的小颗粒
存在布朗运动。
看课本上的图，图上画了几个布朗粒子的轨迹，指出这不是布朗粒子的轨迹，只是每隔30秒观察一次而已。
事实上在这短短的30秒的时间里，粒子的运动也是非常不规则的，绝对不是直线运动。
2. 介绍布朗运动的几个特点
（1）对布朗运动的连续观察表明，在几天甚至几个月的时间内，只要液体不干涸，运动就不会停止。
布朗运动永远不会停止，无论白天还是黑夜，夏天还是冬天（只要悬浮液没有结冰）。
（2）不同类型的悬浮颗粒，例如花粉、藤黄以及墨水中的碳颗粒，都表现出布朗运动，这表明布朗运动不依赖于颗粒本身。
如果改变液体的类型，就不会发生布朗运动。
（3）悬浮颗粒越小，布朗运动越明显，当颗粒较大时，布朗运动不明显，甚至观察不到。
(4) 随着温度的升高，布朗运动变得更加剧烈。
3.分析并解释布朗运动的原因
（1）布朗运动不是由外界因素引起的，所谓外界因素是指温度差、压力差、液体振动等的存在。
问：如果液体两端有温差，液体如何传热？液体中的悬浮颗粒会定向运动还是随机运动？
这样的外界因素能产生布朗运动吗？
摘要：当液体中存在温差时，液体会通过对流传递热量，使悬浮颗粒随液体有方向性的移动，而布朗运动对不同颗粒的运动没有影响。
运动条件不同，所以液体的温度差不能产生布朗运动，例如液体的压力差或者振动只能使液体产生定向运动。
悬浮在液体中的小颗粒的定向运动不是布朗运动。因此，可以推断，外界因素的影响不是布朗运动的原因，而只是
这是由里面的液体引起的。
(2)布朗运动是由于液体分子从各个方向对悬浮在液体中的微小颗粒进行不平衡撞击而引起的。
液体分子太小，肉眼无法看见，但液体中无数随机运动的分子却不断相互碰撞。
当微小悬浮颗粒足够小时，它会受到来自各个方向的液体分子的撞击，失去平衡。如教科书中的插图所示
显示。
在某一时刻，微小粒子在某个方向上受到重击贝语网校，于是它就向这个方向运动。下一刻，微小粒子又向另一个方向运动。
如果粒子在某个方向上受到的撞击较强，它就会朝另一个方向移动。粒子在某一时刻受到的撞击在某个方向上较强，这只是偶然现象。
这导致粒子的不规则布朗运动。
悬浮在液体中的粒子越小，在给定时刻与其碰撞的分子就越少。布朗运动粒子的尺寸约为10-6m。
当颗粒尺寸在10-10m数量级时，撞击的不平衡现象更加明显，因而布朗运动更加明显。
粒子越大，某一时刻与其碰撞的分子数越多，碰撞效应的不平衡性就越不明显，从而可以认为碰撞效应是平衡的。
因此，布朗运动并不明显，甚至无法观察到。
液体的温度越高，分子的随机运动越剧烈，微小颗粒间的碰撞越剧烈，碰撞越频繁，引起布朗运动。
运动越激烈。
5.布朗运动的发现意义及原因分析
（1）布朗运动是悬浮在液体中的固体粒子的运动吗？它是液体分子的随机运动吗？是什么导致布朗粒子随机地相互碰撞？
布朗运动引起的不规则运动是什么？
总结：
（1）固体颗粒是由大量分子组成的高中物理选修3-5，仍是宏观物体，在显微镜下看到的只是微小的固体颗粒，光学显微镜看不到分子。
布朗运动不是固体颗粒中分子的运动，也不是液体分子的随机运动，而是悬浮在液体中的固体颗粒的随机运动。
不规则运动的产生，是由于液体分子不规则运动对其影响的不平衡所致，因此布朗运动间接地证实了液体分子的不规则性。
然后锻炼。
（2）布朗运动随温度升高而加剧。在扩散中，温度越高，扩散越快。这两种现象都是分子
由此可见，分子的不规则运动与温度有关，温度越高，分子的不规则运动越剧烈。
这种不规则的运动称为热运动。
课程总结：
（1）你需要知道什么是布朗运动。它是悬浮在液体中的固体颗粒的随机运动，在显微镜下可以观察到。
（2）了解布朗运动的三个主要特点：永无休止的无规则运动；粒子越小，布朗运动越明显；温度越高，布朗运动越强烈。
明显的。
（3）布朗运动的原因：是由于液体分子不规则的运动对固体微小颗粒在各个方向上的不均匀撞击而引起的。
（4）布朗运动间接反映了液体分子的无规则运动。布朗运动和扩散现象有力地表明，物体内部有大量分子在不断运动。
不停地做不规则的动作。
课堂练习：
（1）下列关于布朗运动的论述中，哪一个是正确的？（C，D）
A.布朗运动是液体分子的热运动。B.布朗运动是悬浮在液体中的固体颗粒中分子的随机热运动。
C.温度越高，布朗运动越剧烈。D.悬浮颗粒越小，布朗运动越剧烈。
7.3 分子间相互作用
教学目标
（1）知道分子之间既有吸引力，也有排斥力，分子力是吸引力与排斥力的合力；
（2）知道分子力随分子间距离变化的定性规律，知道当分子间距离为R0时分子力为零，知道R0的数量级；
（3）了解物质在固态、液态、气态三种不同状态下分子运动的特点；
（4）通过一些基本的物理事实和实验推理，得出分子之间存在着引力和排斥力。这是一个基于事实和实验的新结论。
思维过程就是逻辑推理，通过学习这部分知识，可以培养学生的推理能力。
教学重点：
（1）首先，通过一些实验和事实证明分子之间存在间隙，分子之间存在引力和排斥力，从而推断分子之间存在引力。
和排斥。
（2）其次，分子间的吸引力和排斥力是随着分子间距离的变化而变化的，分子力就是吸引力和排斥力的综合作用。
力与距离关系曲线的物理意义。
教学难点：直观地理解分子间力与分子间距离关系曲线的物理意义。
教学辅助工具：
（1）证明分子之间存在间隙的实验：一根长约1米、直径约1厘米的玻璃管，20至30毫升加红色颜料的酒精和水，以及一块橡胶
15厘米长的U形玻璃管，支架，橡胶塞，红色墨水。
（2） 演示分子间引力存在的实验：两个圆柱形铅块（两端光滑，两端刮擦）、一个支架和若干个挂钩。一块平板玻璃用细线绑住，
一个直径20厘米的玻璃槽，里面装满水和一个弹簧秤。
（3）图：r=R0，r>R0，r时分子力随分子间距离及两分子间距离变化的曲线 教学过程：
第 3 节 分子间相互作用
（一）开设新课程
分子动力学理论建立在坚实的实验基础之上，我们进行了单分子油膜实验、离子显微镜观察钨原子分布等实验。
通过经验，我们知道物质是由非常小的分子组成的，分子大小为10
-10
m 数量级。我们还从扩散和布朗运动等实验中知道，分子
分子处于不断的无规则运动中，分子运动论也告诉我们分子之间存在相互作用，这个结论的实验依据是什么？
相互作用力有哪些特点呢?这就是我们今天要学习的问题。
（二）新课程教学
1、分析推断已知的实验事实，得出分子之间存在引力的结论。
（1）演示实验：
① 将水与酒精分别注入长玻璃管中，混合后总体积减小。
②U型管两臂内装有一定量的水（未装满水），堵住右端橡皮塞，继续向左管内注入水，右管内水面以上的空气被压缩。