2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册1.4分子动能和分子势能教案

1.4分子动能和分子势能 教案 【教材分析】 （一）教材分析 本课的内容分为三部分，通过前面学习的分子动理论和机械能的知识进一步建立了内能的概念。通过与机械的类比，逐步得出分子动能和分子势能的概念已经各自的影响因素。最终汇集到内能上来，不过要注意区分好宏观和微观的因素。本节内容是后续学习热力学的基础。 【学情分析】 （一）学情分析 知识层面，学生知道分子间作用力本质上是电磁相互作用，静电力做功和路径无关。学生已经学习重力做功和重力势能变化关系、电场力做功和电势能变化关系，并了解从研究做功分析势能的解决问题方法。教学时类比这些知识的学习，用类似方法从分子力和距离关系得到分子势能和距离变化图像。机械运动物体具有的动能不属于分子内能，教学可以从具体实例分析，帮助学生理解内能和机械能的关系。 【教学目标】 （一）教学目标 1.学生知道温度是分子热运动平均动能的标志。 2.学生知道什么是分子势能，知道分子势能与分子间距离有关。 3.学生知道内能的含义，知道物体的内能与温度和体积有关。 4.学生能够区别内能和机械能。 【教学重难点】 （一）教学重难点 教学重点：分子动能，分子势能，物体内能。 教学难点：分子热运动的平均动能与温度的关系，分子间距和分子势能的关系以及影响内能的因素。 【新课导入】 （一）新课导入 1．分子动理论 （1）物体是有大量分子组成。 （2）分子在做永不停息的无规则热运动。 （3）分子间存在着相互作用的引力和斥力。 2．气体压强的微观解释 气体的压强是大量气体分子频繁地碰撞器壁而产生的。 我们知道做机械运动的物体具有机械能，那么热现象发生过程中，也有相应的能量变化。另一方面，我们又知道热现象是大量分子做无规律热运动产生的。那么热运动的能量与大量的无规律运动有什么关系呢？这是今天学习的问题。 【新课讲解】 （一）分子动能 分子势能 1.分子势能的概念 展示图片： 类比：地面上的物体，由于地球的吸引，物体具有重力势能。发生弹性形变的弹簧，具有弹性势能。重力势能和弹性势能，他们的共同特点是物体之间存在着一种力，做功与路径无关与首末位置有关，比如这里的重力还有弹簧的弹力，因为这种力的存在，系统内部就有了做功的本领，换句话说就是具有势能。 分子间也存在着相互作用力，可以证明分子间的作用力所做的功与路径无关，分子组成的系统具有分子势能。 思考与讨论 分子势能的大小由分子间的相对位置决定，这说明分子势能Ep与分子间距离r是有关系的。那么，它们之间存在怎样的一种关系呢 2.分子势能的大小 设两个分子相距无穷远中，我们可以规定它们的分子势能为0。让一个分子A不动，另一个分子B从无穷远处逐渐靠近A。在这个过程中，分子间的作用力做功，分子势能的大小发生改变。 复习回顾：力做功与势能变化的关系 如果分子力做正功，分子势能就减小；如果分子力做负功，分子势能就增大。另外要规定某点分子势能为零，这样通过比较就能计算其他位置的分子势能。 规定当两个分子的距离无穷远时，分子势能为零。之前学过，当分子间距离较大时，分子力的合力表现为引力，也就是要把这个分子吸过去。此时分子力的方向就与分子的运动方向相同，所以分子力做正功，那相应的分子势能减小。即 ①当r>r0时，分子力做正功，分子势能减小。 问题：它会一直这样下去吗？ 分析：如图所示，分子力的曲线图，其中有个平衡位置r0，此时分子力的合力为零，对应到上图中就是分子从无穷远处移动到r0之间呢这一段距离，分子势能减小。那再靠近呢？分子力的合力就表现为斥力，和分子的运动方向相反。那显然此时分子力做负功分子势能增大。即 ②当r