2019-2020高中物理7.3《分子间作用力》教案新民教版选修课3-3教学目标：1、知道分子间既有吸引力也有排斥力相互作用，表现出来的分子力是吸引力和排斥力的合力。2、知道分子力随分子间距离变化的定性规律，知道分子间距离为时分子力为零，知道其数量级。3、了解固体、液体、气体三种不同物质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，得出分子间有吸引力和排斥力。这种根据事实和实验得出新结论的思维过程就是逻辑推理。通过学习这部分知识，培养学生的推理能力。重点难点分析1、重点有两点。一是通过一些关于分子间存在间隙及分子间吸引与排斥的演示实验和事实，推断分子间存在吸引与排斥；二是分子间的吸引与排斥是随着分子间距离的变化而变化的，分子力是吸引与排斥的综合力，能够正确理解分子间力与分子间距离关系曲线的物理意义。2.难点在于直观地理解分子间力与分子间距离关系曲线的物理意义。教学过程在扎实的实验基础上引入新课分子运动论，通过单分子油膜实验、用离子显微镜观察钨原子的分布等实验，知道物质是由很小的分子组成的，分子尺寸在m量级。
通过扩散、布朗运动等实验我们还知道，分子在做无规则的运动，从来不会停止。分子运动论还告诉我们，分子之间存在相互作用。这个结论的实验依据是什么？分子间相互作用的特点是什么？这就是今天要学习的问题。 教学过程设计 1、什么现象说明分子间有间隙？ 扩散、布朗运动、石墨原子、酒精和水混合1+1≠2 2、分子为什么粘不在一起？分子之间存在排斥力 3、为什么即使有间隙也能形成固体和液体？分子之间存在吸引力 4、分子间的吸引力和排斥力是如何变化的？ 1.吸引和排斥同时存在 2.当半径r增大时，吸引和排斥同时减小，且排斥减小得更快 3.当半径r减小时，吸引和排斥同时增大，且排斥增大得更快 学习资源 五、分子力在什么时候表现为吸引和排斥？ 材料欢迎-欢迎 100r = 10 m 下载 r = 10 r0r <r0r = r0r >r0r = 10 r0 吸引 < 排斥 吸引 = 排斥 吸引 > 排斥 吸引 = 排斥 = 0 排斥 = 0 排斥 = 0 弹簧振子振动的比较（类似） 六、分子间吸引和排斥的大小与分子间距离的关系 （1）通过研究发现，随着分子间距离的增大，分子间的吸引和排斥都减小。然而，随着分子间距离的增加，分子间排斥力减小得更快，如图中两条虚线所示。
排斥力 r0 吸引力 精选名师 优秀名师 第1页,共13页 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - （2）由于分子间既有吸引力，又有排斥力，所以两种力的合力又称为分子力。图1图形中，实线表示吸引力与排斥力的合力（即分子力）随距离（若取排斥方向为正）的变化。当两个分子间的距离在图的横坐标距离处时，分子间的吸引力与排斥力达到平衡，分子间力为零，数量级为m，相当于该位置称为平衡位。当分子间的距离为r时，随着距离的减小，分子间的吸引力和排斥力都增大，但排斥力增大得更快，所以分子间力表现为排斥力。展示幻灯片图2。当r时，吸引力和排斥力都随着距离的增加而减小，但排斥力减小得更快，所以分子间力即吸引力，但也随着距离的增加而迅速减小。当分子距离大于m时，分子间力就变得很弱，可以忽略不计。 七、固体、液体和气体的分子运动 分子运动论告诉我们，物体中的分子在不断地随机运动，它们之间存在着相互的作用力。分子力的作用使分子聚集在一起，而分子的随机运动使分子分散开来。由于这两个相反因素的作用，产生了固体、液体和气体三种不同的状态。 （1）问学生：固体与液体和气体相比，有何特点？总结学生作答结果，说明固体为什么有一定的形状和体积？因为在固体中，分子间距离近，数量级为m，分子间相互作用大。大多数分子只能在各自的平衡位置附近进行随机振动。
（2）液体的分子运动。固体受热后，温度升高，最终熔化为液体。对于大多数物质来说，其体积增加10%，这意味着分子之间的距离增加约3%。因此，液体分子之间的作用力与固体中非常相似。分子之间存在较强的力，分子的不规则运动主要表现为在平衡位置附近的振动。但由于分子间距离的增加，分子也是可移动的，因此液体在宏观尺度上具有一定的体积，它是流动的，没有固定的形状。（3）液体在汽化时，其体积膨胀为原体积的1000倍，这意味着分子之间的距离增加到原体积的10倍左右。因此，气体分子之间的距离为m量级。除了碰撞时分子间的相互作用力外，分子之间一般几乎没有分子力。两次碰撞之间，分子自由移动。所以气体在宏观尺度上不具有一定的体积和形状，可以充满任意容器。 精选学习资料 欢迎参加课堂练习：下载 1.利用分子运动论的知识，解释如下现象： （1）在房间里洒一点香水，很快在房间的其他地方会闻到香味。 （2）水和酒精混合后，总体积减小。 （3）高压下的油会透过钢壁渗透出去。 （4）随着温度的升高，布朗运动和扩散加剧。 （5）固体不易被压缩或拉伸。 2.在橡皮筋下端挂上一块干净的玻璃板，使玻璃板水平接触水面（如图3所示）。
如果你想让玻璃板离开水面，用手将橡皮筋向上拉，拉动玻璃板的力会大于玻璃板受到的重力吗？自己尝试一下，并解释为什么？课堂上，让学生在表演完之后回答。 精选特级教师优秀特级教师 第 2 页，共 13 页 --- --- 正确答案是：拉力会大于玻璃板的重力。 当玻璃板离开水面时，水就会分裂。因为水分子之间存在引力，所以外力必须克服这些分子引力，才能导致外来的拉力大于玻璃板的重力。 玻璃板离开水面之后，可以看到玻璃板下表面还有水，这就说明玻璃板离开水的时候，水层破裂了。精选学习2019-2020高中物理7.3《功率》教案新版必修2教材欢迎下载专题§7.3功率课型新教材（2课时）下载精选名师优秀名师3页，共13页————知识与技能1.了解功率的定义及额定功率、实际功率的定义。2.应用教学过程与方法1.通常指平均功率，也就是瞬时功率。2.分析汽车的启动，注重知识、情感、态度和价值观的转移，感悟功率在生活中的实际应用，提高学习物理科学的价值。教学教学重点理解功率的概念，灵活应用功率计算公式，计算平均功率和瞬时功率。
教学重点与难点 难点 正确区分平均功率和瞬时功率的物理意义，能运用有关公式计算平均功率和瞬时功率。 教学方法 教师启发引导，学生自主阅读、思考、讨论，交流学习成果。 方法 精选学习教材 欢迎来到学校 教学手段 下载手段 多媒体课件 精选名师 优秀名师 第 4 页 共 13 页 --- --- 教学活动 学生活动 【新课介绍】 师：学完功之后，我们再回忆一下这个问题：解力对物体所做功的公式是什么？ 生：功的定义是 W=F·L·cosa。 师：那么这个公式能不能完整地描述物体所做功的问题呢？现在我们来看一个例子。 （多媒体分别展示两幅图并进行比较） 图一：一台起重机在1分钟内以匀速将1吨货物吊到预定高度。 图二：另一台起重机在30秒内以匀速将1吨货物吊到同一高度。 师：两台起重机所作的功是不是一样大？ 生：两台起重机对物体所作的功是不是一样大。 师：那么两台起重机所作的功有没有区别？区别是什么？ 生：两台起重机所作的功是有区别的，区别在于它们做功的速度不同。 师：为了进一步研究力对物体做功的速度，我们进入本节课的主题：功率。 【新课教学】1.功率 师：就拿刚才的两台起重机来说，它们对物体所作的功有什么区别？请指出。 生（同时回答）：它们做功的速度不同。 师：怎么比较它们做功的快慢？学生：它们完成功的时间不同。第一台起重机做同样的功用的时间长，所以我们说它做功慢；第二台起重机做同样的功用的时间短，所以我们说它做功快。 师：这种研究的前提是什么？ 学生：它们做的功是一样的，在做功量相同的条件下，我们比较它们所用的时间，时间越短，做功越快。 师：还有其他比较的方法吗？ 学生：如果时间相同，我们可以比较做的功的多少，相同时间内做的功越多，做功越快。 师：比较做功的快慢有两种方法：一是比较做同样的功用的时间；二是比较相同时间内做的功。时间不同，力对物体所作的功也不同，那么怎样比较力做功的快慢呢？ 学生：我们可以用力对物体所作的功与物体所用时间的比值来表示。师：物理学中贝语网校，一个力所作的功W和完成这个功所用的时间t的比值w/t叫做功率。用p来表示，则P=w/t。那么功率的物理意义是什么呢？ 生：功率是描述力对物体做功快慢的物理量。 师：上面的公式是功率的定义，也是功率的测量方法。P和w、t之间不存在比例关系，做功的快慢由做功的物体决定。根据这个公式可以求出平均功率。同时，这个公式给我们提供了一种计算变形后做功的方法：W=pt。 根据公式，功率的单位是什么呢？ 生1：从功率的定义可以知道，功率的单位是由功的单位和时间决定的。功率的单位应该是焦耳/秒（J/s）。 生2：我记得初中学过的功的单位是瓦特高中物理3 1教案，符号是W。 师：这两种表示方法是等效的。以后我们把功率的单位改为瓦特，符号为w。除了瓦特这个单位外，还有一些常见的功率单位，如千瓦（kW），它和W的换算关系是1kW=1000W。还有一种常见的功率单位应该淘汰，就是马力，1马力=735W。 师：这种功率的定义方法叫什么？ 生：比率定义法。 师：我们以前学过的哪个物理量也是这样定义的？ 生1：这样定义的物理量很多，比如密度定义为质量和体积的比值，压强定义为压强和面积的比值，电阻定义为电压和电流的比值等等。 选生2：高中物理中速度的定义是位移和时间的比值，加速度是速度变化量和时间的比值。 师：一个物理量和时间的比值叫做这个物理量的变化率。速度是位移的变化率，加速度是速度的变化率，功率应该叫功的变化率。还能举出其他这样的例子吗? 生：一天中不同时刻温度变化的速度是不一样的，所以我们可以用温度变化率来表示温度变化的快慢。 师：刚才这位同学举的例子很好，希望同学们仔细观察，多找一些这种表达的例子。 师：p=w/t这个公式是平均功率还是瞬时功率？ 生1：p=w/t指平均功率。 名师精品课程 第6页共13页 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 生2：我觉得这个公式也可以用来表示△t→0时的瞬时功率。
当 时，表示瞬时功率。 师（微笑鼓励）：这位同学补充得很好，我们在哪里学过这个方法？ 生：我们在定义速度的时候也用到了这个方法，速度的定义是v=x/t，这个公式既可以表示平均速度，也可以表示瞬时速度。 方法是当△t→0时，公式表示的速度就是瞬时速度。 师：这个方法叫极限法，以后的学习中我们会在很多地方用到这个方法，希望大家认真体会。 师：现在大家把课本第7页“额定功率与实际功率”这段读出来，提问。你是如何理解“额定功率与实际功率”的？学生阅读课本相关内容，思考并回答老师的问题。 【交流探索】在书的封面上放一枚硬币，打开书的封面形成一个斜面，让硬币开始往下滑，如图5.3-1所示。仔细分析一下，在滑下的过程中，有多少力作用在硬币上？哪些力做正功？哪些力做负功？哪些力不做功？如果加大斜面的倾斜角度，会怎么样？倾斜角度加大时，功率是否也增大？ 2、额定功率与实际功率 生：实际功率：是指机器在工作时，实际输出的功率。 额定功率：是指机器正常工作时，机器的最大输出功率，也就是机器铭牌上的标称值。 师：额定功率与实际功率有什么关系？ 生：机器不一定在额定功率下工作，实际功率总是小于或者等于额定功率，如果实际功率大于额定功率，机器很可能会被损坏。 欢迎大家提问 师：那么在机车启动和运行过程中，发动机的功率是指牵引的功率还是联合外负载的功率？ 生：应该是指牵引的功率，因为发动机提供牵引力。师：在功的公式中，功与力和位移有关，在功率的定义中，功率与功和时间有关，那么功率和速度的关系是什么呢？我们通过几个相关公式来推导一下。 三、功率与速度（学生思考老师提出的问题，推导功率与速度的关系） 生：根据功的计算公式w=和功率的计算公式P=w/t，可得P=/t，而L/t=v，所以P=。 师：a指的是什么？什么时候a=0？ 生：a是指力的方向与速度方向的夹角，当力的方向与速度方向在一条直线上时，a=0。 师：我们把这个公式简化一下，当a＝o时，P＝Fv。这个公式表示的是平均速度还是瞬时速度？ 生：公式p＝Fv中，如果v表示时间t内的平均速度，那么p表示力F在此时间t内的平均功率；若时间t足够小，当公式P＝F中的v时，v代表某一时刻的瞬时转速，P代表该时刻的瞬时功率。 问题：汽车等交通工具在起步和行驶过程中，牵引力和行驶速度是如何变化的？ 请阅读课本中的相关内容高中物理3 1教案，并用自己的话解释。
根据公式P=Fv可知：①当功率P一定时，F与v成反比，即做功的力越大，其速度越小。当车辆的功率一定时，要想增加牵引力，就必须降低车速。所以汽车上坡时，驾驶员采用换挡的方法来降低车速，以获得更大的牵引力。②当车速v一定时，P与F成正比，即做功的力越大，其功率越大。当汽车由平路转入上坡时，若想保持车速不变，必须加大油门，加大发动机功率，才能获得更大的牵引力。③当力F一定时，功率P与车速v成正比，即车速越大，功率越大。起重机以不同的车速吊运同一物体时，输出的功率是不同的，车速越大，起重机输出的功率越大。欢迎下载【讨论交流】有同学认为：根据p=Fv，机器的功率p一定，F与v成反比，那么，当v趋向于零时，F会趋向于无穷大；当F趋向于零时，v趋向于无穷大。因此，即使是功率较小的机器，也可能获得很大的牵引力或很大的运动速度。你对此怎么看？同学们展开讨论，发表了自己的看法。【摘要】本节讲述功率的概念及功率公式的应用。功率的概念和功率的物理意义是本节的重点内容。如果学生能理解功的速度表示能量转换的快慢，自然就能认识到功率其实就是描述能量转换快慢的物理量。为了让学生准确理解p=Fv公式的含义，需要举例教学，让学生能运用基本公式进行计算，对平均功率和瞬时功率有一定的了解。瞬时功率的概念对学生来说比较难理解，这是一个难点。学生往往认为，如果物体在某一瞬间不动，就没有做功，更谈不上功率了。如果学生没有认识到功率是描述能量转换快慢的物理量，这个难点就不容易克服。因此，需要事先讲解功率的物理意义，它是理解瞬时功率的概念和物理意义的基础。关于发动机额定功率与汽车最高车速的关系，最好采用课后专题讲授的形式，这样通过分析汽车从起步到匀速行驶的物理过程，让学生养成分析物理过程的习惯，避免简单地套用公式。这里可以增加一节练习课，复习前三节，也就是第一单元，总结这几节的规律。关于功率的计算 【例1】一质量为m=3kg的物体，在光滑水平面上，受水平力F=6N作用，由静止开始运动。运动时间为t=3s。求：（1）t=3s内力F对物体所作的功。
（2）力F在t=3s内对物体所做功的平均功率。 （3）力F在3s结束时对物体所做功的瞬时功率。 分析：物体在水平力F作用下，在光滑水平面上以匀加速、初速度为零做直线运动。根据牛顿第二定律，加速度a= at =2m/s，则： 物体在3s末的速度为v=at =6m/s 物体在3s内发生的位移为s=at =9m 欢迎下载 （1）力F所作的功为W=Fs=6×9 J=54 JW （2）力F在3s内的平均功率为P= at =18 W（或W=18 W）t （3）力F在3s末的瞬时功率为P=Fv=6×6 W=36 W 关于机车的起动问题 【例2】汽车发动机的额定功率为60kW，汽车质量为5t，汽车在水平路面上行驶时，所受阻力为汽车自重的0.1倍，g取为10m/s 问题： ① 汽车从静止状态起动后，所能达到的最高速度是多少？保持额定功率的情况下汽车能静止不动吗？ 2②如果汽车保持0.5m/s的加速度做匀加速运动，这个过程能持续多长时间？ 精选大师优秀大师 第9页共13页————分析： ①当牵引力F等于阻力f时，汽车的加速度a=0，速度达到最大值vm，根据公式P=Fv可得汽车的最大速度vmP=Fv=/s ②汽车能保持匀加速的时间应该是从开始到汽车达到额定功率这段时间。设匀加速时汽车的牵引力为F牵引，阻力为f，根据牛顿第二定律有 = ＋ =0.1 ＋ =7500ＮF牵引力当汽车功率加到额定功率时，汽车匀加速过程结束。设小车此时的速度为v ′m，P Fv根据功率公式=8m/s2设小车能保持匀速加速运动的时间为t 0，则： ′vm=at 0′ 所以：t 0=vm/a=16s5.3 功率案例基本概念1.功率功率是描述做功快慢的物理量，它的定义是国际单位制中，功率的单位为，缩写为，符号为1W=。
常用单位为，与国际单位的换算关系为。欢迎下载资料二、额定功率载重载体铭牌上标注的功率值为，就是发动机工作时的功率，实际功率往往就是这个值。三、功率与速度1、物体在恒定力的作用下，从计时开始到t时刻所做的位移为l。若力的方向与物体运动方向在同一直线上，则这个力所作的功为W=，物体的平均速度为，F的平均功率为P=，用速度来表示。精选名师优师第10页，共13页————2、物体在恒定力的作用下，从计时开始到t时刻所做的位移为l。如果力的方向与物体运动方向成角α，这个力所作的功为W=，物体的平均速度为，F的平均功率为P=，用速度来表示。 3、机械发动机的功率一定时，牵引力与速度的关系为，要增加牵引力，必须增大，同时速度也可增大。 反馈练习 1.一块质量为m的木块静止在光滑的水平面上。从t=0开始，对木块施加一个水平恒定的力，大小为F，在t=T时刻，F的功率为（）ABCD 2.一辆卡车在直路上由静止开始加速，经过时间t，前进了距离s，达到最大速度。设此过程中发动机的功率恒定为P，卡车所受的阻力为f。那么在此期间，发动机所作的功就是（）A.Pt B.fs C.Pt-fs D. 3.一列火车离站，做匀加速运动，如果阻力和速度成正比，则（）A.火车发动机的功率肯定越来越大，牵引力也越来越大B.火车发动机的功率不变，牵引力也越来越小C.当火车达到一定速度后，若要保持这个速度匀速运动，此时发动机的功率要减小D.当火车达到一定速度后，若要保持这个速度匀速运动，发动机的功率肯定和负载时速度的平方成正比。 4.当以同样的方式作用于一个物体上，使它沿粗糙的水平地面和光滑的水平抛物线运动同样的距离时，这个恒定力所作的功与平均功率所做的功分别为、和。二者的关系是（ ）A. ，B. ，C. ，D. ，5.如图8-8A所示，滑轮的质量和摩擦力均忽略不计，一个质量为2kg的物体在F的作用下，由静止开始以匀加速向上运动，其速度与时间的关系如图B所示，由此可知（ ）（取g）A.物体加速度的大小为B.F的大小为21NC，4s后F的功率的大小为42WD，4s内F所做功的平均功率为42W6.设飞机在飞行过程中所遇到的阻力与它的速度的平方成正比，设飞机以v匀速飞行，其发动机功率为P，那么，当飞机以2v匀速飞行时，其发动机的功率为（ ）A. 2P B. 4P C. 8PD无法确定 7、一质量为0.5kg的物体从高处自由落体，在下落的前2s内，重力对物体所作的功为 ，在这2s内重力对物体做功的平均功率为 ，在2s末，重力对物体做功的瞬时功率为 。（取g） 8、在倾斜角为θ的斜面上，一质量为m的物体沿斜面滑下，当物体的速度为v时，重力的瞬时功率是多少？ 9、一作水平运动的物体，在某一时刻，质量为m，速度为v，与水平方向的夹角为