选修3-3《第一章 用统计思想研究分子运动 1.4用统计思想解释分子》优秀教案

选修3-3《第一章 用统计思想研究分子运动 1.4用统计思想解释分子》优秀教案

教学重点和难点：

1．重点：一是通过演示实验和事实，推理论证出分子之间存在着引力和斥力；二是正确理解分子间作用力与分子间距离关系的曲线的物理意义。

2．难点：理解分子间作用力跟分子间距离关系的曲线的物理意义。

三、教学过程

1．分子间有空隙

演示实验：将量筒内的水和酒精混合，观察混合后总体积的变化。

提问学生：水和酒精混合后总体积有变化？这个实验说明了什么？

总结归纳学生的回答：水和酒精混合后总体积变小。上述实验可以说明液体的内部分子之间是有空隙的。同样气体的内部分子之间也是有空隙的。就是钢铁这样坚固的固体的分子之间也有空隙，有人用两万标准大气压的压强压缩钢筒内的油，发现油可以透过筒壁溢出。

前面第一节讨论分子的大小时，认为固体和液体分子是一个挨一个排列的，那只是估算分子直径的数量级而做的设想，实际上分子大小比估算值要小，中间存在着空隙，但数量级还是正确的。

一方面分子间有空隙，另一方面，固体、液体内大量分子却能聚集在一起形成固定的形状或固定的体积，这两方面的事实，使我们推理出分子之间一定存在着相互作用力。

2．分子之间同时存在着引力和斥力。

（1）分子之间同时存在着引力和斥力

演示实验：两个圆柱体形铅块，当把端面刮平后，让它们端面紧压在一起，合起来后，它们不分开，而且悬挂起来后，下面还可以吊起一定量的重物。

提问学生：上述实验说明了分子之间存在着什么作用力？还有什么事实可以说明？

回答：上述实验说明了分子之间存在着吸引力，还有平时人们用力拉伸物体时，不易拉断物体。

运用反证法推理，如果分子之间只存在着引力，分子之间又存在着空隙，那么物体内部分子都吸引到一起，造成所有物体都是很紧密的物质。但事实不是这样的，说明必然还有斥力存在着。

提问学生：由哪些实验事实，可以判断得出分子之间有斥力？

综合学生的回答，总结出：固体和液体很难被压缩，即使气体压缩到了一定程度后再压缩也是很困难的；用力压缩固体（或液体、气体）时，物体内会产生反抗压缩的弹力。这些事实都是分子之间存在斥力的表现。

（2）分子间引力和斥力的大小跟分子间距离的关系。

①经过研究发现分子之间引力和斥力都随分子间距离增大而减小。但是分子间斥力随分子间距离加大而减小得更快些，如图1中两条虚线所示。

②由于分子间同时存在引力和斥力，两种力的合力又叫做分子力。在图1图象中实线曲线表示引力和斥力的合力（即分子力）随距离变化的情况。当两个分子间距在图象横坐标r0距离时，分子间的引力与斥力平衡，分子间作用力为零，r0的数量级为10-10m，相当于r0位置叫做平衡位置。

分子间距离当r＜r0时，分子间引力和斥力都随距离减小而增大，但斥力增加得更快，因此分子间作用力表现为斥力。当r＞r0时，引力和斥力都随距离的增大而减小，但是斥力减小的更快，因而分子间的作用力表现为引力，但它也随距离增大而迅速减小，当分子距离的数量级大于10-9m时，分子间的作用力变得十分微弱，可以忽略不计了。在图2中表示分子间距离r不同的三种情况下，分子间引力斥力大小的情况。

3．固体、液体和气体的分子运动情况。

分子动理论告诉我们物体中的分子永不停息地做无规则运动，它们之间又存在着相互作用力。分子力的作用要使分子聚集起来，而分子的无规则运动又要使它们分散开来。由于这两种相反因素的作用结果，有固体、液体和气体三种不同的物质状态。

（1）提问学生：固体与液体、气体比较有什么特征？