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2019-2020年高二物理 第十一章《分子熱運動 能量守恒》第三節(jié) 分子間的相互作用力（1）教案 舊人教版 教學(xué)目標(biāo) 一、知識目標(biāo)： （1）知道分子同時存在著相互作用的引力和斥力，表現(xiàn)出的分子力是引力和斥力的合力。 （2）知道分子力隨分子間距離變化而變化的定性規(guī)律，知道分子間距離是r0時分子力為零，知道r0的數(shù)量級。 （3）了解在固體、液體、氣體三種不同物質(zhì)狀態(tài)下，分子運動的特點。 二、能力目標(biāo)： 通過一些基本物理事實和實驗推理得出分子之間有引力，同時有斥力。這種以事實和實驗為依據(jù)求出新的結(jié)論的思維過程，就是邏輯推理。通過學(xué)習(xí)這部分知識，培養(yǎng)學(xué)生的推理能力。 三、德育目標(biāo)： 培養(yǎng)學(xué)生積極探索的精神 教學(xué)重點 一是通過分子之間存在間隙和分子之間有引力和斥力的一些演示實驗和事實，推理論證出分子之間存在著引力和斥力；二是分子間的引力和斥力都隨分子間距離的變化而變化，而分子力是引力和斥力的合力，能正確理解分子間作用力與距離關(guān)系的曲線的物理意義。 教學(xué)難點 形象化理解分子間作用力跟分子間距離關(guān)系的曲線的物理意義。 教學(xué)方法 實驗法、探究法。 教學(xué)用具 1．演示分子間有間隙的實驗。 ① 約1m長的，外徑約1cm的玻璃管，各約20～30ml的酒精和有紅色顏料的水、橡皮塞。 ②長15cm的U形玻璃管、架臺、橡皮塞、紅墨水。 2．演示分子間存在引力的實驗。 兩個圓柱形鉛塊（端面刮光、平滑）、支架、鉤碼若干。用細線捆住的平板玻璃、直徑20cm的盛水玻璃槽、彈簧秤。 3．幻燈片：分子力隨分子間距離變化的曲線和兩個分子距離在r=r0，r＞r0，r＜r0時分子力的示意圖。 課時安排 1課時 教學(xué)過程 一、引入新課： 分子動理論是在堅實的實驗基礎(chǔ)上建立起來的。我們通過單分子油膜實驗、離子顯微鏡觀察鎢原子的分布等實驗，知道物質(zhì)是由很小的分子組成的，分子大小在10-10m數(shù)量級。我們又通過擴散現(xiàn)象和布朗運動等實驗知道了分子是永不停息地做無規(guī)則運動的。分子動理論還告訴我們分子之間有相互作用力，這結(jié)論的實驗依據(jù)是什么？分子間相互作用力有什么特點？這是今天要學(xué)習(xí)的問 二、新課教學(xué)： 1．已知的實驗事實分析、推理得出分子之間存在著引力。 （1）演示實驗： ①長玻璃管內(nèi)，分別注入水和酒精，混合后總體積減小。 ②U形管兩臂內(nèi)盛有一定量的水（不注滿水），將右管端橡皮塞堵住，左管繼續(xù)注入水，右管水面上的空氣被壓縮。 提問學(xué)生：這兩個實驗說明了什么問題？ 總結(jié)歸納學(xué)生的回答：上述實驗可以說明氣體、液體的內(nèi)部分子之間是有空隙的。鋼鐵這樣堅固的固體的分子之間也有空隙，有人用兩萬標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的壓強壓縮鋼筒內(nèi)的油，發(fā)現(xiàn)油可以透過筒壁溢出。 布朗運動和擴散現(xiàn)象不但說明分子不停地做無規(guī)則運動，同時也說明分子間有空隙，否則分子便不能運動了。 前面第一節(jié)討論分子的大小時，認(rèn)為固體和液體分子是一個挨一個排列的，那只是估算分子直徑的數(shù)量級而做的設(shè)想，實際上分子大小比估算值要小，中間存在著空隙，但數(shù)量級還是正確的。 （2）一方面分子間有空隙，另一方面，固體、液體內(nèi)大量分子卻能聚集在一起形成固定的形狀或固定的體積，這兩方面的事實，使我們推理出分子之間一定存在著相互吸引力。 （3）演示實驗：兩個圓柱體形鉛塊，當(dāng)把端面刮平后，讓它們端面緊壓在一起，合起來后，它們不分開，而且懸掛起來后，下面還可以吊起一定量的重物。 還有平時人們用力拉伸物體時，為什么不易拉斷物體。 2．根據(jù)已知的實驗事實，推理得出分子之間還存在著斥力。 提問學(xué)生：由哪些實驗事實，判斷得出分子之間有斥力？ 綜合學(xué)生的回答，總結(jié)出：固體和液體很難被壓縮，即使氣體壓縮到了一定程度后再壓縮也是很困難的；用力壓縮固體（或液體、氣體）時，物體內(nèi)會產(chǎn)生反抗壓縮的彈力。這些事實都是分子之間存在斥力的表現(xiàn)。 運用反證法推理，如果分子之間只存在著引力，分子之間又存在著空隙，那么物體內(nèi)部分子都吸引到一起，造成所有物體都是很緊密的物質(zhì)。但事實不是這樣的，說明必然還有斥力存在著。 3．分子間引力和斥力的大小跟分子間距離的關(guān)系。 （1）經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)分子之間的引力和斥力都隨分子間距離增大而減小。但是分子間斥力隨分子間距離加大而減小得更快些，如圖1中兩條虛線所示。 （2）由于分子間同時存在引力和斥力，兩種力的合力又叫做分子力。在圖1圖象中實線曲線表示引力和斥力的合力（即分子力）隨距離變化的情況。當(dāng)兩個分子間距在圖象橫坐標(biāo)r0距離時，分子間的引力與斥力平衡，分子間作用力為零，r0的數(shù)量級為10-10m，相當(dāng)于r0位置叫做平衡位置。 分子間距離當(dāng)r＜r0時，分子間引力和斥力都隨距離減小而增大，但斥力增加得更快，因此分子間作用力表現(xiàn)為斥力。展示幻燈片圖2。當(dāng)r＞r0時，引力和斥力都隨距離的增大而減小，但是斥力減小的更快，因而分子間的作用力表現(xiàn)為引力，但它也隨距離增大而迅速減小，當(dāng)分子距離的數(shù)量級大于10-9m時，分子間的作用力變得十分微弱，可以忽略不計了。在圖2中表示分子間距離r不同的三種情況下，分子間引力斥力大小的情況。 4．固體、液體和氣體的分子運動情況。 分子動理論告訴我們物體中的分子永不停息地做無規(guī)則運動，它們之間又存在著相互作用力。分子力的作用要使分子聚集起來，而分子的無規(guī)則運動又要使它們分散開來。由于這兩種相反因素的作用結(jié)果，有固體、液體和氣體三種不同的物質(zhì)狀態(tài)。 （1）提問學(xué)生：固體與液體、氣體比較有什么特征？ 總結(jié)學(xué)生回答的結(jié)果，說明固體為什么有一定的形狀和體積呢？因為在固體中，分子間距離較近，數(shù)量級在10-10m，分子之間作用很大，絕大部分分子只能在各自平衡位置附近做無規(guī)則的振動。 （2）液體分子運動情況。 固體受熱溫度升高，最終熔化為液體，對大多數(shù)物質(zhì)來說，其體積增加10％，也就是說分子之間距離大約增加3％。因此，液體分子之間作用力很接近固體情況，分子間有較強的作用力，分子無規(guī)則運動主要表現(xiàn)為在平衡位置附近振動。但由于分子間距離有所增加，使分子也存在移動性，所以液體在宏觀上有一定的體積，而又有流動性，沒有固定的形狀。 （3）液體汽化時體積擴大為原來的1000倍，說明分子間距離約增 間除碰撞時有相互作用力外，彼此之間一般幾乎沒有分子作用力，分子在兩次碰撞之間是自由移動的。所以氣體在宏觀上表現(xiàn)出沒有一定的體積形狀，可以充滿任何一種容器。 三、小結(jié)： 1.分子動理論內(nèi)容是：物體是由大量分子組成的，分子做永不停息的無規(guī)則熱運動，分子之間存在著引力和斥力。分子動理論是建立在大量實驗事實基礎(chǔ)上的，這理論是解釋、分析熱現(xiàn)象的基本理論。 2．通過實驗知道分子間引力和斥力的大小跟分子間距離的關(guān)系。而且知道分子間的引力和斥力都隨分子間距離增大而減少，尤其斥力隨距離增大減小得更快。由于分子間的斥力和引力同時存在，每個分子受到引力和斥力的合力大小及方向隨分子間距離大小而改變。其中分子間距離在10-10m的數(shù)量級有一個平衡位置（r0），此位置下，斥力與引力的合力為零。當(dāng)分子間距離大于r0引力顯著，當(dāng)分子間距離小于r0斥力顯著。分子間距離接近10-9m時，分子間作用力將微小到可忽略的程度。 3．固體、液體、氣體三種狀態(tài)的分子之間距離不同，分子之間作用力的變化也由大到小至幾乎不計。造成固、液、氣三種物質(zhì)狀態(tài)的特性不同。 四、布置作業(yè)： 課后習(xí)題 五、板書設(shè)計： 1.分子間的斥力和引力同時存在 2.分子間引力和斥力的大小跟分子間距離的關(guān)系。