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課程內(nèi)容

《看不見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)》
分子熱運(yùn)動(dòng)
教學(xué)目標(biāo)：
1、能識(shí)別擴(kuò)散現(xiàn)象，并能用分子熱運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)進(jìn)行解釋。
2、知道一切物體的分子都在不停的做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。
3、知道分子之間存在相互作用力。
4、了解內(nèi)能的概念、單位，知道內(nèi)能和溫度的關(guān)系。
5、知道改變物體的內(nèi)能有兩種方式：做功和熱傳遞。
6、知道熱量的概念。
在17世紀(jì)和18世紀(jì)期間，人們開(kāi)始認(rèn)識(shí)到熱現(xiàn)象是由物體內(nèi)部大量微粒的運(yùn)動(dòng)引起的，這種認(rèn)識(shí)逐漸發(fā)展成為一種科學(xué)理論——分子熱運(yùn)動(dòng)。到19世紀(jì)建立了能量的概念，人們又逐漸認(rèn)識(shí)到與熱現(xiàn)象相聯(lián)系的能量——內(nèi)能。利用分子熱運(yùn)動(dòng)和內(nèi)能的觀點(diǎn)，可以解釋很多熱現(xiàn)象。
一、物質(zhì)由分子組成：
分子很小，直徑大約10^-10m，數(shù)量巨大。
現(xiàn)象1：打開(kāi)香水瓶，很遠(yuǎn)就能聞到香水的味道。為什么？
因?yàn)橄闼肿优艿搅丝諝庵小?br> 現(xiàn)象2：氣體的擴(kuò)散
下面瓶中是紅棕色的二氧化氮?dú)怏w，上面的瓶中是無(wú)色的空氣，中間用玻璃片隔開(kāi)，當(dāng)拿掉玻璃片后，兩個(gè)瓶中氣體的顏色都成了淡的紅棕色。
空氣瓶中顏色變深，二氧化氮瓶中顏色變淺說(shuō)明了什么？
說(shuō)明了二氧化氮分子和空氣分子進(jìn)入了對(duì)方的瓶子。
擴(kuò)散現(xiàn)象：不同物質(zhì)相互接觸，彼此進(jìn)入對(duì)方的現(xiàn)象。
剛才兩種擴(kuò)散現(xiàn)象說(shuō)明了什么？
結(jié)論：氣體分子在不停地做無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)。
擴(kuò)散現(xiàn)象3：將墨水滴入水中，觀察到什么現(xiàn)象？說(shuō)明了什么？
現(xiàn)象：整杯水都變藍(lán)了。
說(shuō)明：墨水分子和水分子都在不停的做無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，彼此進(jìn)入了對(duì)方。
擴(kuò)散現(xiàn)象4：將藍(lán)色的硫酸銅溶液注入到清水的下面，硫酸銅的密度比水大，所以它就在水的下面，界限比較清晰。30天后，整個(gè)杯中都成了藍(lán)色，沒(méi)有了界限。
擴(kuò)散現(xiàn)象3、4說(shuō)明了什么？
結(jié)論：液體分子在不停地作無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)。
擴(kuò)散現(xiàn)象5：冬天在墻角放一堆煤，春天時(shí)把剩余的煤打掃出去，但是怎么也打掃不干凈，墻里面都是黑的，為什么？
因?yàn)槊悍肿釉宜啦煌５倪\(yùn)動(dòng)，進(jìn)入了墻內(nèi)。
擴(kuò)散現(xiàn)象6：將鉛片和金片緊緊壓在一起，五年后，鉛片和金片彼此進(jìn)入對(duì)方1毫米。
擴(kuò)散現(xiàn)象5、6說(shuō)明了什么？
結(jié)論：固體分子在不停地做無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)。
·固體、液體、氣體都存在擴(kuò)散現(xiàn)象。
·擴(kuò)散現(xiàn)象說(shuō)明了：
二、一切物體的分子都在不停地作無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)。
擴(kuò)散現(xiàn)象還證明了分子之間有間隙。
探究：影響擴(kuò)散快慢的主要因素
實(shí)驗(yàn)：在盛有熱水和冷水的燒杯中分別滴入一滴墨水，觀察比較擴(kuò)散的快慢。
溫度越高，分子運(yùn)動(dòng)越激烈，擴(kuò)散越快。
由于分子的運(yùn)動(dòng)跟溫度有關(guān)，所以這種無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)又叫分子的熱運(yùn)動(dòng)。溫度越高，熱運(yùn)動(dòng)越劇烈。
既然分子是運(yùn)動(dòng)的，為什么老師手中的粉筆會(huì)保持一定的形狀而沒(méi)有分散開(kāi)來(lái)呢？
演示：將兩塊表面干凈的鉛緊壓在一起，下面的鉛塊不會(huì)掉下來(lái)。
思考：是什么力使下面的鉛塊不掉下來(lái)？
結(jié)論：分子間存在引力。
·既然分子間有引力，為什么分子不是抱成團(tuán)，而有空隙呢？有引力和空隙應(yīng)該很容易壓縮，那為什么固體、液體不容易壓縮呢？
結(jié)論：分子間存在斥力。
結(jié)論：分子之間存在著相互作用的引力和斥力。
如果用r表示分子間的實(shí)際距離，r₀表示分子間的平衡距離
當(dāng)r=r₀，引力=斥力
當(dāng)r>r₀，引力>斥力，表現(xiàn)出引力
當(dāng)r0，引力<斥力，表現(xiàn)出引力
當(dāng)r>10r₀，無(wú)作用力
解釋現(xiàn)象1：用焊錫來(lái)焊接金屬，依據(jù)的是什么？
利用分子之間有引力的道理。用高溫將金屬熔化，使分子間的距離很小，靠分子間的引力把金屬焊接子啊一起。
解釋現(xiàn)象2：鏡子碎了，為什么不能把碎了的鏡子接觸在一起，利用分子之間的引力讓鏡子重新完好呢？請(qǐng)講出破鏡不能重圓的道理。
分析：把碎了的鏡子拼在一起，鏡子分子并不能靠得很近，分子間的距離很大，分子之間的作用力表現(xiàn)不出來(lái)。
用細(xì)線把很干凈的玻璃板吊在彈簧測(cè)力計(jì)下，記住彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)，使玻璃板水平接觸水面，然后稍稍用力向上拉玻璃板，彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)有什么變化？說(shuō)明什么？
現(xiàn)象：讀數(shù)會(huì)變大。
說(shuō)明：玻璃分子與水分子之間存在分子引力作用，使測(cè)力計(jì)示數(shù)增大。
內(nèi)能
觀察對(duì)比：
①運(yùn)動(dòng)著的籃球具有動(dòng)能運(yùn)動(dòng)著的分子呢？
結(jié)論：不停運(yùn)動(dòng)著的分子也具有動(dòng)能。
②蘋(píng)果由于地球吸引而下落，蘋(píng)果和地球相互吸引具有勢(shì)能，有引力的分子之間也有勢(shì)能嗎？
結(jié)論：有引力的分子之間也具有勢(shì)能。
一、內(nèi)能的定義：
物體內(nèi)部所有分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和叫做物體的內(nèi)能。
（1）內(nèi)能的單位也是焦耳J，各種形式的能量的單位都是焦耳。
（2）一切物體都具有內(nèi)能。
一切物體內(nèi)部的分子都在永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，并且有引力和斥力。
熾熱的鐵水，溫度很高，分子運(yùn)動(dòng)很劇烈，它具有內(nèi)能；冰山上冰冷的冰塊，雖然溫度很低，但其內(nèi)部的分子仍在做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，所以它也具有內(nèi)能。
思考：內(nèi)能與機(jī)械能是同一種形式的能嗎？
機(jī)械能與整個(gè)物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)情況有關(guān)，內(nèi)能與物體內(nèi)部分子的熱運(yùn)動(dòng)和分子間的相互作用情況有關(guān)。比如拋在空中的球既有機(jī)械能又有內(nèi)能，靜止在地面的球，沒(méi)有機(jī)械能，但是仍然有內(nèi)能。
（3）所以內(nèi)能是不同于機(jī)械能的另一種形式的能。
（4）內(nèi)能大小與哪些因素有關(guān)？
內(nèi)能跟溫度的關(guān)系：溫度越高，分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)就越劇烈，分子動(dòng)能就越大，組成這個(gè)物體的所有分子的動(dòng)能總和增加，這個(gè)物體的內(nèi)能也就增加。
結(jié)論：①同一物體，溫度越高，內(nèi)能越大。
②同種物質(zhì)，相同溫度，質(zhì)量越大，內(nèi)能越大。
③物體的密度、溫度、質(zhì)量、體積和狀態(tài)均不同，是無(wú)法比較內(nèi)能大小的。
二、改變內(nèi)能的兩種方式
探究：怎樣改變物體的內(nèi)能？
取一根粗鐵絲，我們有什么辦法使粗鐵絲的溫度升高，內(nèi)能增加？
（1）熱傳遞——改變物體內(nèi)能的一種方式。
使溫度不同的物體相互接觸，低溫物體溫度升高，高溫物體溫度降低，這個(gè)過(guò)程叫做熱傳遞。
熱傳遞的特點(diǎn)：
①發(fā)生條件：物體之間或物體的不同部分之間存在溫度差。
②傳遞方向：內(nèi)能從高溫處轉(zhuǎn)移到低溫處。
③終止條件：溫度相同。
④實(shí)質(zhì)：內(nèi)能轉(zhuǎn)移。
三、熱量
1、熱量：在熱傳遞過(guò)程中，傳遞內(nèi)能的多少。
內(nèi)能改變的多少可以用傳遞的熱量的多少來(lái)量度。
2、熱量和內(nèi)容的單位：焦耳（J）。
3、Q表示熱量。
A、物體吸收熱量，溫度升高，內(nèi)能增加
B、物體放出熱量，溫度降低，內(nèi)能減少
（2）做功——改變物體內(nèi)能的一種方式。
在一個(gè)配有活塞的厚玻璃筒里放一小團(tuán)蘸了乙醚的棉花，把活塞迅速壓下去，棉花會(huì)燃燒，這種現(xiàn)象說(shuō)明了什么？
壓縮空氣對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能增加，溫度升高，達(dá)到棉花的著火點(diǎn)，將棉花點(diǎn)燃，機(jī)械能轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能。
大口玻璃瓶?jī)?nèi)有一些水，水的上方有水蒸氣，給瓶?jī)?nèi)打氣，當(dāng)瓶塞跳出時(shí)，瓶口有霧狀小水珠出現(xiàn)，這種現(xiàn)象說(shuō)明了什么？
說(shuō)明了瓶中水蒸氣對(duì)瓶塞做功，內(nèi)能減小，溫度降低，水蒸氣液化成霧狀小水珠。
想想議議
裝著開(kāi)水的暖水瓶有時(shí)會(huì)把瓶蓋彈起來(lái)，推動(dòng)瓶蓋的能量來(lái)著哪里？
是瓶?jī)?nèi)水蒸氣的內(nèi)能對(duì)瓶塞做功。水蒸氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化成了塞子的機(jī)械能。
思考：做功改變內(nèi)能的實(shí)質(zhì)是什么？
對(duì)物體做功——機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
物體對(duì)外做功——內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能
用功可以量度內(nèi)能的改變。功和內(nèi)能的單位相同：都是焦耳。
做功和熱傳遞在改變物體內(nèi)能上是等效的。