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物理教案-分子動理論

    06-21 12:36:27    瀏覽次數: 993次    欄目:高三物理教案

標簽:高三物理復習教案,高三物理復習課教案,http://www.562527.site 物理教案-分子動理論,
 一、教學目標

1.在物理知識方面要求:

(1)知道分子的動能,分子的平均動能,知道物體的溫度是分子平均動能大小的標志。

(2)知道分子的勢能跟物體的體積有關,知道分子勢能隨分子間距離變化而變化的定性規律。

(3)知道什么是物體的內能,物體的內能與哪個宏觀量有關,能區別物體的內能和機械能。

(4)知道做功和熱傳遞在改變物體內能上是等效的,知道兩者的區別,了解熱功參量的意義。

2.在培養學生能力方面,這節課中要讓學生建立:分子動能、分子平均動能、分子勢能、物體內能、熱量等五個以上物理概念,又要讓學生初步知道三個物理規律:溫度與分子平均動能關系,分子勢能與分子間距離關系,做功與熱傳遞在改變物體內能上的關系。因此,教學中著重培養學生對物理概念和規律的理解能力。

3.滲透物理學方法的教育:在分子平均動能與溫度關系的講授中,滲透統計的方法。在分子間勢能與分子間距離的關系上和做功與熱傳遞關系上都要滲透歸納推理方法。

二、重點、難點分析

1.教學重點是使學生掌握三個概念(分子平均動能、分子勢能、物體內能),掌握三個物理規律(溫度與分子平均動能關系、分子勢能與分子之間距離關系、熱傳遞與功的關系)。

2.區分溫度、內能、熱量三個物理量是教學上的一個難點;分子勢能隨分子間距離變化的勢能曲線是教學上的另一難點。

三、教具

1.壓縮氣體做功,氣體內能增加的演示實驗:

圓形玻璃筒、活塞、硝化棉。

2.幻燈及幻燈片,展示分子間勢能隨分子間距離變化而變化的曲線。

四、主要教學過程

(一)引入新課

我們知道做機械運動的物體具有機械能,那么熱現象發生過程中,也有相應的能量變化。另一方面,我們又知道熱現象是大量分子做無規律熱運動產生的。那么熱運動的能量與大量的無規律運動有什么關系呢?這是今天學習的問題。

(二)教學過程的設計

1.分子的動能、溫度

物體內大量分子不停息地做無規則熱運動,對于每個分子來說都有無規則運動的動能。由于物體內各個分子的速率大小不同,因此,各個分子的動能大小不同。由于熱現象是大量分子無規則運動的結果,所以研究個別分子運動的動能是沒有意義的。而研究大量分子熱運動的動能,需要將所有分子熱運動動能的平均值求出來,這個平均值叫做分子熱運動的平均動能。

學習布朗運動和擴散現象時,我們知道布朗運動和擴散現象都與溫度有關系,溫度越高,布朗運動越激烈,擴散也加快。依照分子動理論,這說明溫度升高后分子無規則運動加劇。用上述分子熱運動的平均動能來說明,就是溫度升高,分子熱運動的平均動能增大。如果溫度降低,說明分子熱運動的平均動能減小。因此從分子動理論觀點來看,溫度是物體分子熱運動的平均動能的標志!皹酥尽钡暮x是指物體溫度升高或降低,表示了物體內部大量分子熱運動的平均動能增大或減小。溫度不變,就表示了分子熱運動的平均動能不變。其他宏觀物理量如時間、質量、物質種類都不是分子熱運動平均動能的標志。但是,溫度不是直接等于分子的平均動能。

另一方面,溫度只與物體內大量分子熱運動的統計意義上的平均動能相對應,對于個別分子或幾十個、幾百個分子熱運動的動能大小與溫度是沒有關系的。

我們知道,溫度這個物理量在宏觀上的意義是表示物體冷熱程度,而它又是大量分子熱運動平均動能大小的標志,這是溫度的微觀含義。

2.分子勢能

分子間存在著相互作用力,因此分子間具有由它們的相對位置決定的勢能,這就是分子勢能。

如果分子間距離約為10-10m數量級時,分子的作用力的合力為零,此距離為r0。

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當分子距離小于r0時,分子間的作用力表現為斥力,要減小分子間的距離必須克服斥力做功,因此,分子勢能隨分子間距離的減小而增大。這種情形與彈簧被壓縮時彈性勢能增大是相似的。如圖1中彈簧壓縮,彈性勢能Ep增大。

如果分子間距離大于r0時,分子間的相互作用表現為引力,要增大分子間的距離必須克服引力做功,因此,分子勢能隨分子間的距離增大而增大。這種情況與彈簧被拉伸時彈性勢能增大是相似的。如圖1中彈簧拉伸,Ep增大。

從以上兩種情況綜合分析,分子間距離以r0為數值基準,r不論減小或增大,分子勢能都增大。所以說,分子在平衡位置處是分子勢能最低點。如果分子間距離是無限遠時,取分子勢能為零值,分子間距離從無限遠逐漸減少至r0以前過程,分子間的作用力表現為引力,而且距離減少,分子引力做正功,分子勢能不斷減小,其數值將比零還小為負值。當分子間距離到達r0以后再減小,分子作用力表現為斥力,在分子間距離減小過程中,克服斥力做功,使分子勢能增大。其數值將從負值逐漸變大至零,甚至為正值。分子勢能隨分子間距離r的變化情況可以在圖2的圖象中表現出來。從圖中看到分子間距離在r0處,分子勢能最小。

既然分子勢能的大小與分子間距離有關,那么在宏觀上什么物理量能反映分子勢能的大小變化情況呢?如果對于確定的物體,它的體積變化,直接反映了分子間的距離,也就反映了分子間的勢能變化。所以分子勢能的大小變化可通過宏觀量體積來反映。

3.物體的內能

(1)物體中所有分子熱運動的動能和分子勢能的總和,叫做物體的內能。一切物體都是由不停地做無規則熱運動并且相互作用著的分子組成,因此任何物體都是有內能的。

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