分子动论热和功.docVIP

分子动理论 　 教学目标 1．从观察和实验出发，使学生对分子动理论的物理图景有初步的认识，对热现象和其他物理过程的关系有初步的了解，理解能量转化和守恒的思想．并能对一些简单的热现象，以分子动理论和能量守恒的观点加以分析判断． 2．学习通过宏观物理实验，提出科学假说和模型，进行推理以认识物质微观结构的分析方法，培养建立物理模型，进行分析推理的能力． 3．学习用统计的观点认识大量微观粒子的运动规律的方法． 教学重点、难点分析 1 2．难点是有关分子力和分子势能的概念，以及用能量守恒的观点去分析实际问题．教学过程设计 教师活动 一、高中热学研究的内容 高中热学部分包括两方面的内容：一是基础理论；二是物性学的一部分内容——气体性质． 本章复习的是基础理论． 提问： 学生活动 回答： 高中热学的基础理论包括两部分：一是分子动理论．其要点是：12．分子总处在永不停息的无规则运动中，称之为分子热运动．3．分子间同时存在着相互作用的斥力和引力．分子动理论提供了从微观角度研究热学问题的理论基础． 二是能量转化和守恒定律．具体应用到热学问题的是包括物体内能的热力学第一定律，提供了从宏观角度研究热学问题的理论基础．它表明，从分子动理论出发可以得到对应于分子运动存在着一种新形式的能，即物体的内能．物体的内能改变，可以通过做功和热传递来实现，并遵守热力学第一定律． 小结： 二、以实验为基础，建立物理模型进行推理认识微观结构的方法，是物理的重要方法． 由于实验仪器的限制，至今人们借助最先进的电子显微镜等观测仪器，也只能直接观察到大个的分子，更何况过去．所以，对物质微观结构的认识，往往是通过宏观的物理实验，提出科学假说和模型，进行分析推理得出的．一个典型的事例就是布朗运动的分析和解释． 提问： 回答： 显微镜下连续的液体，实际上是由大量的分子组成的，这些做无规则热运动的分子，对悬浮在液体中的固体微粒不断地碰撞，使固体微粒受到各方向液体分子的冲力．在某一瞬间，由于固体微粒的体积很小，各方向受到的液体分子的冲力不平衡，其合力产生加速度．而不同时刻冲力的合力方向朝向什么方向具有偶然性，且不断变化，这样，就使固体微粒产生了无规则运动，称之为布朗运动． 小结： （1 （2 （3 ? 在这里，提出科学假说，建立物理模型，通过宏观实验，进行分析推理以得出微观结构及其运动特点的方法，对于得出正确结论是重要的． 同时，大量分子对固体微粒碰撞的冲力的不平衡性，冲力合力的方向的不确定性，还体现出新的规律性．这种反映大量分子永不停息的无规则运动的整体规律，称之为统计规律． 三、注意理解热运动中的统计规律 如前述，布朗运动是跟固体微粒的体积有关的．当微粒较大时，液体分子对固体微粒的碰撞产生的冲力，在每一瞬间都是平衡的．只有微粒足够小时，这种撞击作用的不平衡才得以表现出来．这就是统计规律的表现． 同样，在描述大量分子整体特征的宏观物理量中，也表现出这种特点． 提问： 回答： 1 首先，物体内部分子热运动的速率并不是相同的．其中速率特别大的和速率特别小的分子数目很少，而多数分子的速率处于中间一个范围内．只有它们的平均速率，以及由此决定的平均动能与温度有确定的关系．因此，对个别分子谈温度的高低是没有意义的．温度只对大量分子有意义． 2 3．气体的体积和压强．气体的体积是指气体内所有分子所占有的空间的总和．它应等于所有气体分子本身占有的空间和它们的间隙的总和．通常气体的体积是指气体所充满的容器的容积．而气体分子间空隙往往比气体分子本身占有的空间大得多．理想气体的体积就是在忽略分子本身占有的体积的情况下得到的．显然，谈个别气体分子的体积对于研究气体的性质是没有意义的． 而气体的压强是大量气体分子碰撞器壁的宏观表现．谈个别分子对器壁的压强是没有意义的． 小结： 四、理解分子间相互作用力和分子间的势能变化的规律 在前述的宏观量中，变化规律特殊的是分子力及分子势能． 提问： 回答： 1．分子间同时存在着相互作用的引力和斥力． 2．分子间的引力和斥力都随分子间距的增大而减小，随分子间距的减小而增大．但斥力比引力变化得快． 3．分子间相互作用的引力和斥力的合力称为分子力．分子力为零的位置称为平衡位置，r0=10-10m．当分子间距大于平衡位置时，分子力表现为引力，直至间距超过10-9m减小到零为止．当分子间距小于平衡位置直至不能再小时，分子力表现为斥力． 分子势能的变化规律： 1 2．分子势能存在一个最低点，即在平衡位置处． 小结： 1．分子力实质上是一种电磁作用．可以借助于原子的静电模型加以粗略说明，在两个原子接近时，其原子核之间、电子云之间的静电力表现为斥力；而原子核和电子云之间的静电力则表现为引力．它们大小的变化导致了合力的变化． 2．如果取平衡位置为分子势能的零点．则分子势能是非负值．即使