分子动理论 热和功.doc

用心爱心专心分子动理论热和功教学目标1．从观察和实验出发使学生对分子动理论的物理图景有初步的认识对热现象和其他物理过程的关系有初步的了解理解能量转化和守恒的思想．并能对一些简单的热现象以分子动理论和能量守恒的观点加以分析判断．2．学习通过宏观物理实验提出科学假说和模型进行推理以认识物质微观结构的分析方法培养建立物理模型进行分析推理的能力．3．学习用统计的观点认识大量微观粒子的运动规律的方法．教学重点、难点分析1．重点的知识是分子动理论的要点和能量转化和守恒定律．重点的方法是建立物理模型进行推理和计算的方法．2．难点是有关分子力和分子势能的概念以及用能量守恒的观点去分析实际问题．教学过程设计教师活动一、高中热学研究的内容高中热学部分包括两方面的内容：一是基础理论；二是物性学的一部分内容——气体性质．本章复习的是基础理论．提问：高中热学的基础理论的主要内容是什么？请简明扼要地回答．学生活动回答：高中热学的基础理论包括两部分：一是分子动理论．其要点是：1．物质是由大量分子组成的．2．分子总处在永不停息的无规则运动中称之为分子热运动．3．分子间同时存在着相互作用的斥力和引力．分子动理论提供了从微观角度研究热学问题的理论基础．二是能量转化和守恒定律．具体应用到热学问题的是包括物体内能的热力学第一定律提供了从宏观角度研究热学问题的理论基础．它表明从分子动理论出发可以得到对应于分子运动存在着一种新形式的能即物体的内能．物体的内能改变可以通过做功和热传递来实现并遵守热力学第一定律．小结：高中热学的基础理论有两部分：一是分子动理论的要点二是能量转化和守恒定律．它们分别提供了从微观角度和宏观角度认识热现象的理论根据．但是它们仍然是以实验和观察为基础的．二、以实验为基础建立物理模型进行推理认识微观结构的方法是物理的重要方法．由于实验仪器的限制至今人们借助最先进的电子显微镜等观测仪器也只能直接观察到大个的分子更何况过去．所以对物质微观结构的认识往往是通过宏观的物理实验提出科学假说和模型进行分析推理得出的．一个典型的事例就是布朗运动的分析和解释．提问：请简要说明布朗运动的产生过程．回答：显微镜下连续的液体实际上是由大量的分子组成的这些做无规则热运动的分子对悬浮在液体中的固体微粒不断地碰撞使固体微粒受到各方向液体分子的冲力．在某一瞬间由于固体微粒的体积很小各方向受到的液体分子的冲力不平衡其合力产生加速度．而不同时刻冲力的合力方向朝向什么方向具有偶然性且不断变化这样就使固体微粒产生了无规则运动称之为布朗运动．小结：对布朗运动产生过程的分析有如下特点应加以注意．（1）在排除了外界影响后从流体内部找原因．（2）提出了“液体分子”这个物理模型并认为分子总处于永不停息的无规则运动中．同时要把液体分子视做弹性小球在跟固体微粒碰撞的过程中动能守恒．（3）认为大量分子碰撞固体微粒时某一瞬间固体微粒各方向所受液体分子的冲力对于体积小的固体微粒表现出明显的不平衡性．正是这种不平衡性产生了布朗运动．在这里提出科学假说建立物理模型通过宏观实验进行分析推理以得出微观结构及其运动特点的方法对于得出正确结论是重要的．同时大量分子对固体微粒碰撞的冲力的不平衡性冲力合力的方向的不确定性还体现出新的规律性．这种反映大量分子永不停息的无规则运动的整体规律称之为统计规律．三、注意理解热运动中的统计规律如前述布朗运动是跟固体微粒的体积有关的．当微粒较大时液体分子对固体微粒的碰撞产生的冲力在每一瞬间都是平衡的．只有微粒足够小时这种撞击作用的不平衡才得以表现出来．这就是统计规律的表现．同样在描述大量分子整体特征的宏观物理量中也表现出这种特点．提问：请举出热学中属于描述大量分子整体特征的宏观量．回答：1．温度．物体的温度是物体内部分子热运动的平均动能的标志它是一个宏观量．因此温度是大量分子热运动的集体表现．是含有统计意义的．首先物体内部分子热运动的速率并不是相同的．其中速率特别大的和速率特别小的分子数目很少而多数分子的速率处于中间一个范围内．只有它们的平均速率以及由此决定的平均动能与温度有确定的关系．因此对个别分子谈温度的高低是没有意义的．温度只对大量分子有意义．2．物体的内能分子动能和分子势能．所谓“分子动能”是指物体内所有分子由于热运动决定的分子的动能的总和．“分子势能”是指物体内所有分子由于分子间相互作用的分子力和相对位置决定的势能的总和．而“物体的内能”则是这二者之和．显然对个别分子谈内能是没有意义的．3．气体的体积和压强．气体的体积是指气体内所有分子所占有的空间的总和．它应等于所有气体分子本身占有的空间和它们的间隙的总和．通常气体的体积是指气体所充满的容器的容积．而气体分子间空隙往往比气体分子本身占有的空间大得多．理想气体的体积就是在忽略分子本身占有的体积的情况下得到的．显然谈个