1、課題第三章熱現象及應用第一節分子動理論2課時教 學 目 標知識目標1. 了解分子動理論的基本觀點；2. 了解溫度、氣體的壓強、熱力學能的概念；3. 了解改變物體熱力學能的方法。能力目標1. 通過對溫度、氣體的壓強的學習，知道其在生產、生活中 的測量方法；2. 通過對熱力學能的學習，知道生產、生活中改變物體熱力 學能的方法；3. 通過對本節的學習，能夠從微觀角度解釋生活中的一些宏 觀現象，增強分析問題的能力。情感目標1. 通過對溫度等概念的學習，了解環境保護的重要性，增強 對環境保護的緊迫感；2. 通過本節的學習，培養學生的可持續發展的觀念。重點分子動理論、熱力學能的概念；改變物體熱力學能的方法

2、難點熱力學能的概念教具多媒體展示系統、（冷、熱水中分子運動快慢不同的演示實驗裝置）主要教學過程學生活動教 學 過 程 設 計一、引入課題用多媒體展示系統展示教材圖 3- 1。提問：將一杯20 °C的水和一杯30 °C的水放在桌子上， 如果不許用手摸，你能分辨出哪一杯水的溫度高嗎？（一般情況下，學生回答不出來。因為溫度的高低不能 通過用眼觀察而分辨出來，如果用紅外線測溫儀是可以的。） 引入課題：為了弄清楚這些與溫度有關的問題，我們需要繼續學習 有關熱力學的知識一一第三章熱現象及應用第一節分子動理論。二、分子動理論觀看圖片學生思考并回答板書板書所有物體都是由分子構成的。一般物質

3、分子的直徑，都 是以納米（1 nm = 1X10-9 m）為數量級的。如氫分子的直徑 為0.23 nm,水分子的直徑為0.4 nm,蛋白質分子的直徑最大， 也只有幾納米。近幾十年來，人們已經能夠用放大200萬倍的離子顯微鏡直接觀察分子的大小，甚至能夠用放大3億倍的掃描隧道顯微鏡實現“操縱原子”的夢想，如下圖所示就 是用鐵原子在銅上組成的漢字“原子”。板書觀察實驗在一間封閉的房間里，打開香水瓶蓋，不一會兒，香水 的氣味就會彌漫到房間的每個角落；在一杯靜置的清水中， 輕輕滴入一滴紅墨水，慢慢就會發現杯中的水全部變紅了； 長期堆放在墻腳的煤會滲進墻面中，使墻面變黑 這些都 是擴散現象。擴散現象可以說

4、明分子不停地做無規則的運動。演示實驗 往一杯熱水（約90 °C）和一杯冷水（約10 °C） 中分別滴入一滴紅墨水。提問：這個演示實驗說明什么？學生回答板書學生觀看（分子的無規則運動與溫度有關，溫度越高，分子運動 越劇烈。）因此，我們把大量分子的這種運動叫做分子的熱運動。用多媒體展示系統展示教材圖 3- 2。從微觀的角度看，在固體中，分子只能處于確定的位置 上做微小的振動。如果給固體加熱，固體會熔化為液體。在 液體中，分子與臨近分子擁擠在一起，可以發生位置的交換。 如果繼續給液體加熱，液體會汽化為氣體。在氣體中，分子學生觀看學生回答板書結合技術學生觀看學生回答板書學生回答板書

5、學生回答板書板書板書可以自由地運動。用多媒體展示系統展示有關“氣體很容易被壓縮，水和 酒精混合后總體積減小，高壓下的油透過鋼壁滲出”視頻。提問：這類事實說明什么？（不論是氣體、液體，還是固體，組成它們的分子之間 是存在間隙的。）在生產技術上，為了增強鋼表面的硬度和耐磨性能而進 行的滲碳處理，為了改變半導體材料的物理性能而摻入雜質 等，都是對分子間隙的一種利用。用多媒體展示系統展示有關“從水龍頭里慢慢滲出的水 總是一滴一滴地往下滴，荷葉上的露水也總是呈現出一個近 似的球形，洗衣服時也總會形成一個個的肥皂泡”的視頻或 圖片。提問：這類事實說明什么？（液體分子間存在著引力。）提問：液壓千斤頂利用的則

6、是液體的不易壓縮性，這說 明液體分子間存在著什么力？（存在著斥力。）提問：固體一般都具有固定的形狀，它既不易被拉伸也 不易被壓縮的性質說明它的分子間存在著什么力？（既存在著引力，也存在著斥力。）綜上所述，宏觀物體是由大量分子組成的；分子永不停 息地做無規則的熱運動；分子間有空隙；分子之間存在著相 互作用的引力和斥力。這就是 分子動理論的基本觀點。三、溫度溫度是表示物體冷熱程度的物理量。溫度數值的表示方 法，叫做溫標。常用的溫標有：攝氏溫標、華氏溫標和熱力 學溫標（也叫絕對溫標）。世界上大多數地區使用攝氏溫標，美國通常使用華氏溫標。攝氏溫標是瑞典天文學豕攝爾修斯（17011744）創立 的，單位

7、是C （攝氏度）；華氏溫標是荷蘭物理學家華倫海特（16861736）創立的，單位是T （華氏度）。這兩種溫標都 是以水的冰點和沸點作為特征溫度的：在攝氏溫標中這兩個 溫度被定為0 c和100 C；在華氏溫標中這兩個溫度被定為 32 T和 212 To這兩種溫標之間的關系可以用下面的公式表示：Tf = 1.8Tc + 32用多媒體展示系統展示一個平常使用的溫度計。我們平 常使用的溫度計上往往都有這兩種溫標。在物理學上還有一種熱力學溫標（或絕對溫標），它是由 英國物理學家開爾文創立的，單位是 K （開）。熱力學溫標的 單位大小與攝氏溫標的相同。因此，熱力學溫標中水的沸點 同樣比冰點高100 K。只

8、是熱力學溫標把宇宙中的最低溫度定 義為0 K，這個溫度叫做絕對零度。國際上公認的絕對零度為 273.15 C。熱力學溫度是國際單位制中七個基本量之一， 用符號T表示。熱力學溫度和攝氏溫度在數值上有如下關系：T = Tc + 273例如，水的冰點用熱力學溫度表示為273 K，水的沸點用 熱力學溫度表示為373 Ko隨著科學技術的發展，人們對溫度計的要求也越來越高。 科學家們發明了多種形式的新型溫度計。如在工業和科學研 究中使用的電阻溫度計，就是根據金屬的電阻隨溫度升高而 增大的原理制成的，它的測溫范圍為一190650 C。在低溫 物理、航空技術和宇宙航行研究中采用的半導體溫度計，是 根據半導體的

9、電阻隨著溫度升高而減小的特性制成的。在 600 C以上的高溫測量中，要使用熱電溫度計和光學高溫計， 測量10 000 c以上的溫度都是用原子光譜的譜線與溫度的關板書學生觀看板書板書板書 結合技術系來計算，測量遙遠星球的表面溫度要用一種叫做光度計的 儀器。四、氣體的壓強氣體分子之間有很大的空隙，氣體分子間的相互作用力 十分微弱，氣體分子可以自由地運動，常溫下多數氣體分子 的速率都可達到數百米每秒 相當于子彈的速率。單個分子的撞擊力很小，而且是不連續的，但大量分子 對器壁的撞擊卻可以產生大而連續的壓力。氣體的壓強是氣體垂直作用在器壁單位面積上的壓力。氣體在各個方向上產 生的壓強都是相等的。從微觀角

10、度來看，溫度升高時，分子的熱運動變得劇烈， 分子撞擊器壁的作用變大，所以氣體的壓強增大。在炎熱的 夏天，打足了氣的自行車行駛在滾燙的路面上，有時會爆胎， 這是輪胎中氣體溫度升高，壓強增大造成的。用多媒體展示系統展示內燃機的工作原理動畫。汽車、拖拉機的內燃機，就是利用氣體的壓強與溫度有 關的道理工作的，當燃油燃燒使得汽缸內氣體的溫度急劇升 高時，壓強急劇增大，從而推動活塞做功。壓強用p表示，壓強的SI單位是Pa （帕）。用多媒體展示系統展示教材圖 3- 3。測量大氣壓的儀器叫做氣壓計。氣壓計的種類很多，實 驗室常用的是動槽式（福廷式）氣壓計。它是用一支長90 cm 的玻璃管封閉上端，管中裝滿水銀

11、，開口端插入下部汞槽中， 管中的汞由于重力作用而下降，因而在封閉的玻璃管上部出 現一段真空，汞槽與大氣相通。盛汞的玻璃管裝在黃銅管中， 黃銅管上部刻有主標尺并在相對兩邊開有長方形小窗，在窗 內裝一可上下滑動的游標尺，以便較準確地讀出水銀柱的高 度，即大氣壓值。汞槽底部為一皮囊，可以借助下端的螺旋 調節其中汞面的高度，汞面的高度應正好與固定在汞槽頂端板書板書學生觀看板書學生觀看的象牙針尖接觸，這個汞面就是測定汞柱高度的零點”也就是銅管上主標尺的 零點”金屬管中部還附有溫度計。用多媒體展示系統展示教材圖 3- 4。在工業上用來測量氣體壓強的儀表通常叫做壓力表。壓 力表采用彈簧管、膜片、膜盒及波紋管

12、等彈性敏感元件并按 此分類。表中的彈性敏感元件隨著壓力的變化而產生彈性變 形，通過齒輪傳動機構放大，就會在表盤上顯示出氣體壓強 值。用多媒體展示系統展示教材圖 3- 5。壓力表按其測量范圍，分為真空表、微壓表、低壓表、 中壓表及咼壓表等。五、熱力學能物體由固體轉化為液體與由液體轉化為氣體的過程中， 需要吸收能量。因此可知，對同一種物質來說，液體分子的 能量比固體分子的能量多，氣體分子的能量比液體分子的能 量多。我們把物體中的分子由于運動和相互作用而擁有的能 量，叫做物體的熱力學能。所有物體均含有熱力學能。物體的熱力學能與物體的溫 度和體積都有關系。傳統的溫度計，應用了水銀或者酒精的 特性。水銀

13、一類的物質在溫度升高時，它的分子的運動就變 得越激烈，體積就會膨脹，在管子中水銀液面會升高。因此， 管子中水銀體積的大小可以作為溫度的指示。用多媒體展示系統展示有關鉆木取火、摩擦生熱、柴油 機的工作原理的視頻。古人鉆木取火，就是通過對木頭不斷做功的方法，使木 頭的溫度不斷升咼，最后達到燃點，這就是做功可以改變物 體的熱力學能的最早的例證。現代工廠中，經常看到工人用 砂輪磨制工件或切割型材時，火星飛濺。這些現象也說明， 做功可以改變物體的熱力學能。我們日常生活中，使用的火學生觀看學生觀看板書板書學生觀看柴、打火機利用的也是這個道理。拖拉機和大卡車上使用的 柴油機，就是利用這個道理工作的，它首先通

14、過活塞做功， 壓縮柴油和空氣的混合氣體，使之溫度升咼，達到燃點而發 生燃燒的。夏天，我們在手持殺蟲氣霧劑噴灑時，總會感覺到噴灑 后罐體的溫度比噴灑前下降了許多。這是因為內部的壓縮氣 體在膨脹時對外做功，溫度降低，熱力學能減少。蒸汽機、 內燃機汽缸內高溫高壓的氣體膨脹時對外做功，溫度降低， 氣體的熱力學能減少。熱量總是從溫度高的物體轉移到溫度低的物體，或者從 物體中溫度高的部分轉移到溫度低的部分，直到它們的溫度 相等時才會停止。即通過熱傳遞，原來溫度高的物體的熱力 學能減少了，原來溫度低的物體的熱力學能增加了。從以上的例子可以歸納出，改變物體熱力學能的物理過 程有兩種：做功和熱傳遞。當外界對物體

15、做功時，物體的熱 力學能增加；當物體對外界做功時，物體的熱力學能就減少。 當外界向物體傳遞熱量時，物體的熱力學能就增加；當物體 向外界傳遞熱量時，物體的熱力學能就減少。結合生活板書小結分子動理論1 分子動理論宏觀物體是由大量分子組成的；分子永不停息地做無規 則的熱運動；分子間有空隙；分子之間存在著相互作用的引 力和斥力。2溫度溫度是表示物體冷熱程度的物理量。溫度數值的表示方 法，叫做溫標。常用的溫標有：攝氏溫標、華氏溫標和熱力 學溫標（也叫絕對溫標）。在攝氏溫標中溫度的單位是攝氏度C）;在華氏溫標中 溫度的單位是華氏度（T）。回顧本節 知識；體會 思考方法； 感受情感 態度。華氏溫度和攝氏溫度

16、在數值上有如下關系：Tf = 1.8Tc + 32在熱力學溫標中溫度的單位是 K (開)。 熱力學溫度和攝氏溫度在數值上有如下關系：T = Tc + 2733 氣體的壓強氣體的壓強是氣體垂直作用在器壁單位面積上的壓力。 壓強用p表示，壓強的SI單位是Pa (帕)。4熱力學能 物體中的分子由于運動和相互作用而擁有的能量叫做物 體的熱力學能。所有物體均含有熱力學能。物體的熱力學能與物體的溫 度和體積都有關系。做功和熱傳遞都可以改變物體的熱力學能。隨堂練習練習3- 11答 (1)采用高壓的手段將石墨粉(碳粉)壓縮達到碳分子 力相互作用的有效距離時，碳分子就在分子引力作用下結合形成片狀 結構的墨塊。(

17、2) 棉花纖維之間有很大空隙，所以很容易被壓縮。 但當棉花被壓縮到一定程度時，分子之間由于相互的排斥力就會抵抗外力的作用，使棉花不能無限地壓縮下去。(3) 氣體分子的無規則運動速度雖然可以達到幾百米每秒，但由 于氣體分子運動是無規則的， 它的運動軌跡不是直線而是雜亂無章的， 因此，分子要擴散到一定空間需要一段時間。(4) 因為當溫度升高時， 分子運動加快，所以它在其它氣體、 液 體或固體中的擴散會加劇。(5) 固體分子之間的既存在著較強的引力，也冋時存在著較強的 斥力，所以固體很難被壓縮和拉伸。2.答 盤式掛鉤的吸盤緊貼在墻壁上時，排除了吸盤與墻壁之思考并回答間的大部分空氣，致使外界空氣的壓強

18、大于吸盤與墻壁之間殘留氣體 的壓強，于是掛鉤被大氣壓緊緊地壓附在墻壁上。3.答 (1)、( 3)、( 5)、( 7)是通過熱傳遞方式改變物體熱力學能的；(2)、(4)、( 6)、(8)通過做功方式改變物體熱力學能的。課后 作 業學生復習鞏固所學內容課題第三章熱現象及應用學生實驗三測量氣體的壓強2課時教 學 目 標知識目標1. 練習使用福廷式氣壓計測量大氣壓強；2. 練習使用U形管測量兩側氣體的壓強差；3. *探究體積不變時，氣體的壓強與溫度的關系。能力目標1. 通過實驗，學會測量容器中氣體壓強的方法；2. 通過實驗，提高動手操作能力；3. 通過對數據的計算分析，提高分析問題的能力。情感目標1.

19、 培養學生熱愛生活，觀察生活，積極實踐，樂于探究的精神；2. 激發在科學方面的學習興趣，培養學習科學的積極態度。重點理解溫度對氣體壓強的影響難點探究溫度與氣體壓強間的數量關系教具多媒體展示系統主要教學過程學生活動教 學 過 程 設 計一、檢查預習、引入課題用多媒體展示系統展示教材圖 3- 7。提問：1. 此時左側容器中氣體的壓強是多少？(P = P0 + Ph)用多媒體展示系統展示教材圖 3- &提問：2. 此時左側容器中氣體的壓強是多少？(P = P0- Ph)本次課我們將定量探究氣體壓強與溫度的關系。二、實驗原理當在U形管壓強計的玻璃管中注入一定量的水銀時，由 于其兩側都與大氣相通，即壓強都是大氣壓強 P0,因此U形 管兩側的水銀柱是等高的。將壓強計左側的玻璃管通過一個橡皮塞與一個容器相學生觀看學生回答學生觀看學生回答連，容器中的空氣就被封閉。通過 U形管壓強計我們就可以 測量容器中氣體的壓強與大氣壓強的關系，而大氣壓強可用 福廷式氣壓計測出。從而使我們最終可以得到容器中氣體的 壓強值。三、實驗步驟(1) 調節實驗室中福廷式氣壓計，讀出此時的大氣