《分子动能和分子势能》教学设计 (1).docx

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分子动能和分子势能

一、教学目标

1.知道温度是分子热运动平均动能的标志。

2.知道什么是分子势能，知道分子势能与分子间距离有关。

3.知道什么是内能，知道物体的内能与温度和体积有关。

4.能够区别内能和机械能。

二、教学重点及难点

重点：

分子动能；分子势能；内能。

难点：

分子动能；分子势能；内能。

三、教学用具

多媒体课件

四、教学过程

新课引入

教师设问：运动的物体具有动能，分子不停地做无规则运动，也具有动能，分子的动能有什么特点呢？物体和地球之间因为有相互作用力，所以具有势能，分子之间也存在相互作用力，是否也存在势能？如果存在，又有什么特点呢？这节课我们就来解决这些问题。

新课讲授

（一）分子动能

教师讲述：物体内大量分子不停息地做无规则热运动，对于每个分子来说都有无规则运动的动能。由于物体内各个分子的速率大小不同，因此，各个分子的动能大小不同。由于热现象是大量分子无规则运动的结果，所以研究个别分子运动的动能是没有意义的。而研究大量分子热运动的动能，需要将所有分子热运动动能的平均值求出来，这个平均值叫做分子热运动的平均动能。

教师讲述：通过第一节的学习，我们已经知道，布朗运动和扩散现象都与温度有关系，温度越高，布朗运动越激烈，扩散也越快。依照分子动理论，这说明温度升高后，分子无规则运动加剧。用上述分子热运动的平均动能来说明，就是温度升高，分子热运动的平均动能增大。如果温度降低，说明分子热运动的平均动能减小。因此从分子动理论观点来看，温度是物体分子热运动的平均动能的标志。“标志”的含义是指物体温度升高或降低，表示了物体内部大量分子热运动的平均动能增大或减小。温度不变，就表示了分子热运动的平均动能不变。但是，温度不是直接等于分子的平均动能。

教师总结：我们知道，温度这个物理量在宏观上的意义是表示物体冷热程度，而它又是大量分子热运动平均动能大小的标志，这是温度的微观含义。

教师设问：同一温度下，不同物质分子的平均动能相同，那么各个分子的动能是否相同？分子热运动的平均速率是否也相同？

教师讲述：

我们需要注意以下两点：

1．温度反映的是大量分子平均动能的大小，不能反映个别分子的动能大小，同一温度下，各个分子的动能不尽相同。

2．同一温度下，不同物质分子的平均动能都相同。但由于不同物质的分子质量不一定相同。所以分子热运动的平均速率也不一定相同。

（二）分子势能

教师讲述：分子间存在着相互作用力，因此分子间也具有由它们的相对位置决定的势能，这就是分子势能。

教师展示PPT两分子相互作用示意图并设问：从分子间作用力做功的角度出发思考，当相距无穷远的两个分子相互靠近时，分子势能怎样变化？

教师理答并讲述：假设固定分子A，当分子B从无穷远处(两分子间几乎没有相互作用力)，逐渐靠近分子A，分子间的作用力表现为引力，分子间的作用力做正功，分子势能减小。当分子B经过平衡位置r0后，再向分子A逐渐靠近时，分子间的作用力表现为斥力，分子间的作用力做负功，分子势能增加。由此可推断，当分子间距离为r0时，分子势能最小。

教师归纳总结：若选定分子间距离为无穷远时的分子势能为0，则可定性得到分子势能与分子间距离变化的关系，如图所示。分子在平衡位置时的分子势能最小。由于分子间距离的变化，在宏观上表现为物体的体积变化，所以微观的分子势能变化对应于宏观的物体体积变化。但是，同样是物体体积增大，有时体现为分子势能增大（在rr0范围内），有时体现为分子势能减小（在rr

（三）物体的内能

教师讲述：物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和叫做物体的内能。

教师讲述：任何物体都具有内能。因为一切物体都是由不停地做无规则热运动并且相互作用着的分子所组成。

教师讲述：根据内能的定义，我们知道，从微观上看，物体内能的大小由组成物体的分子总数，分子热运动的平均动能和分子势能三个因素决定。而质量决定着分子的数目，所以内能与质量有关；刚刚我们讲到温度是物体分子平均动能的标志，所以物体的内能与温度有关；而体积影响分子势能，所以物体的内能与体积有关。即从宏观上看：物体内能的大小由物体的质量、温度和体积三个因素决定。

教师讲述：物体机械运动对应着机械能，热运动对应着内能。任何物体都具有内能，同时还可以具有机械能。例如在空中飞行的炮弹，除了具有内能，还具有机械能——动能和重力势能。

教师设问：一辆汽车的车厢内有一瓶氧气，当汽车以60km/h的速度行驶起来后，瓶内氧气的内能是否增加？

教师讲述：汽车以60km/h的速度行驶，氧气机械运动的动能增加，则机械能增加，而内能是所有分子热运动动能和分子势能的总和，而分子热运动的动能是由温度决定的，而氧气的温度没变，所以内能没有增加。可见，物体机械能增加，内能不一定增加。那机械能和内能之