1.4分子动能和分子势能（教学设计）

1.4分子动能和分子势能 一、教材分析 本课的内容分为三部分，通过前三节学习的分子动理论，让学生从能量的角度进一步思考，建立分子动能、分子势能和内能的概念。一种运动形式对应一种能量，通过与机械能进行类比，逐步得出分子动能和分子势能的概念以及各自的影响因素，最终汇集到内能上来，懂得宏观物理量的微观含义。本节内容是后续学习热力学的基础。 二、教学目标与核心素养 物理观念∶通过类比宏观斯特林发动机，得出分子动能、分子平均动能、分子势能、内能的概念。 科学思维∶分析理解分子平均动能随温度的变化关系，分子势能和分子间距离的关系，得出内能的决定因素。 科学探究：运用弹簧连接两小球模拟分子，探究分子势能的大小。 科学态度与责任∶学习好影响内能的因素，培养学生能够通过宏观与微观两种方面来看物理问题的思想。 三、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。 四、教学准备 多媒体课件、酒精灯、试管、铁架台、弹簧、斯特林发动机、小球（两个）等。 五、教学过程 （一）新课引入 1765年瓦特改良蒸汽机，极大的提高了生产效率，解放了生产力，推动了工业化进程。蒸汽机的应用是人类认识和利用自然能量的一个突破，是人类历史上第一次技术革命。 展示图片：蒸汽机 斯特林发动机 分析：蒸汽机工作的原理 提出问题：观察斯特林发动机的运动，结合前三节学习的相关知识，尝试解释 什么样的原因使机械发生了运动？ （二） 新课教学 分子动能 1.分子动能的概念 展示：分子热运动动态图。 之前在学习扩散现象和布朗运动，就已经知道分子在永不停息的无规则运动，像一切运动着的物体一样，做热运动的分子也具有动能，这就是分子动能。 2.分子热运动的平均动能 展示：分子热运动速率分布图 物体中分子热运动的速率大小不一，所以各个分子的动能也有大有小，而且在不断改变。在热现象的研究中，我们关心的是组成系统的大量分子整体表现出来的热学性质，因而，这里重要的不是系统中某个分子的动能大小，而是所有分子的动能的平均值，这个平均值叫作分子热运动的平均动能。 注意：这里的分子指的是大量分子， 因为平均动能是大量分子的一个统计概念，对于一个分子或几个分子的动能是没有实际意义的。 3.温度 ①宏观角度 观察：图片展示，分别向10℃和50℃的水中滴入一滴蓝墨水，观察哪杯水中蓝墨水扩散的快？哪杯水中分子的平均动能大？影响分子平均的因素是什么？ ②微观角度 温度升高时，分子的热运动加剧，那就能推断出，对于同种分子而言，温度越高分子平均速率越大，分子平均动能也越大。温度越低，分子热运动的平均动能越小。因此可以得出结论∶物体温度升高时，分子热运动的平均动能增加。即 温度是它的分子热运动的平均动能的标志。 注意： 第一，这里的分子指的是大量分子， 因为温度是大量分子的一个统计概念，对于一个分子或几个分子而言，温度是没有实际意义的。 第二，对温度相同的物体，可以说分子平均动能相同，但不能说分子平均速率相同。 第三，分子平均动能与物体的热力学温度成正比，而不是与摄氏温度成正比。 第四，影响分子动能的因素出来温度外还有分子数或分子的摩尔质量。 分子势能 1.分子势能的概念 实验演示： 将装有100℃水的，用橡胶塞塞紧的试管继续加热，过一段时间之后，观察实验现象。 思考与讨论 分子与分子之间存在作用力，橡胶塞被推出试管，说明了什么？ 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，我们可以规定它们的分子势能为0。让一个分子 ... ...