一、分子及其热运动课堂实录【3】

分子的热运动

一、

教学目标

（1）知道扩散现象是由于分子热运动产生的

（2）知道什么是布朗运动，知道影响布朗运动激烈程度的因素，理解布朗运动产生的原因。

（3）知道什么是分子的热运动，知道分子热运动的激烈程度与温度的关系。

二、重点、难点分析

1．通过学生对布朗运动的观察，引导学生思考、分析出布朗运动不是外界影响产生的，是液体分子撞击微粒不平衡性产生的。布朗运动是永不停息的无规则运动，反映了液体分子的永不停息的无规则运动。这一连串结论的得出是这堂课的教学重点。

2．学生观察到的布朗运动不是分子运动，但它又间接反映液体分子无规则运动的特点。这是课堂上的难点。这个难点要从开始分析显微镜下看不到分子运动这个问题逐渐分散解疑。

三、教具

1．气体和液体的扩散实验：分别装有二氧化氮和空气的玻璃储气瓶、玻璃片；250毫升水杯内盛有净水、红墨水。

四、主要教学过程

（－）引入新课

分子运动论中第二条说分子在永不停息地做无规则运动。这个结论也是由实验得到的。

（二）新课教学过程

让学生观察两个演示实验：

1．把盛有二氧化氮的玻璃瓶与另一个玻璃瓶竖直方向对口相接触，看到二氧化氮气体从下面的瓶内逐渐扩展到上面瓶内。

2．分别在剩有凉水和热水的烧杯中，滴入一二滴红墨水后，红墨水在水中逐渐扩展开来，并且热水中红墨水扩散的快些。

提问：上述两个实验属于什么物理现象？这现象说明什么问题？

在学生回答的基础上总结：上述实验是气体、液体的扩散现象，扩散现象是一种热现象。它说明分子在做永不停息的无规则运动。而且扩散现象的快慢直接与温度有关，温度高，扩散现象加快。

[板书]一、扩散现象

1、

定义：不同的物质接触时彼此进入对方的现象。

2、

说明了分子在永不停息的无规则运动。

3、

温度越高扩散现象越明显。

试举例：香水、腌菜。

以上扩散现象都发生在气体、液体间，那固体之间可不可以产生扩散现象呢？

可以。试举例：放有煤的墙角会变黑。写在黑板上的粉笔字过几天就很难擦掉了。

4、

固、液、气三态间都可发生扩散现象。

可以更明显的证实分子的无规则运动的现象是布朗运动。

[板书]二、布朗运动

1．介绍布朗运动现象

1827年英国植物学家布朗用显微镜观察悬浮在水中的花粉，发现花粉颗粒在水中不停地做无规则运动，后来把颗粒的这种无规则运动叫做布朗运动。

[板书]1、定义：小颗粒的无规则运动

不只是花粉，其他的物质加藤黄、墨汁中的炭粒，这些小微粒悬浮在水中都有布朗运动存在。

[结合课件]介绍显微镜下如何观察布朗运动。在载物玻璃上的凹槽内用滴管滴入几滴用水稀释后的墨汁，将盖玻璃盖上，放在显微镜载物台上，然后通过显微镜观察，在视场中看到大大小小的许多颗粒，仔细观察其中某一个很小的颗粒，会发现在不停地活动，很像是水中的小鱼虫的运动。

指出在显微镜下是观察不到水分子的，液体是连成一片的。

如果在显微镜下追踪一个小炭粒的运动，每隔30s把观察到的炭粒的位置记录下来，然后用直线把这些位置依次连接起来，就得到如图11—4所示的微粒运动的位置连线。

让学生看教科书上图，[也可结合课件]图上画的几个布朗颗粒运动的路。

结合课件提问在15秒末质点是不是一定在连线的中点，是不是一定在连线上。——不一定。

指出这不是布朗微粒运动的轨迹，它只是每隔30秒观察到的位置的一些连线。实际上在这短短的30秒内微粒运动也极不规则，绝不是直线运动。

2．介绍布朗运动的几个特点

（1）

连续观察布朗运动，发现在多天甚至几个月时间内，只要液体不干涸，就看不到这种运动停下来。这种布朗运动不分白天和黑夜，不分夏天和冬天（只要悬浮液不冰冻），永远在运动着。所以说，这种布朗运动是永不停息的。

[板书]2、特点：a布朗运动是永不停息的。

起初人们认为布朗运动是由外界影响，如振动、液体的对流等引起的，但实验表明在尽量排除外界影响的情况下，布朗运动仍存在。

b．布朗运动的产生与外界无关。

3．分析、解释布朗运动的原因

[板书]3、形成布朗运动的原因：是悬浮在液体中的微小颗粒受到液体各个方向液体分子撞击作用不平衡造成的。

显微镜下看到的是固体的微小悬浮颗粒，液体分子是看不到的，因为液体分子太小。但组成液体的许许多多做无规则运动的分子不断地撞击微小悬浮颗粒，当微小颗粒足够小时，它受到来自各个方向的液体分子的撞击作用是不平衡的。如教科书上的插图所示。（如课件中所示）

在某一瞬间，微小颗粒在某个方向受到撞击作用强，它就沿着这个方向运动。在下一瞬间，微小颗粒在另一方向受到的撞击作用强，它又向着另一个方向运动。任一时刻微小颗粒所受的撞击在某一方向上占优势只能是偶然的，这样就引起了微粒的无规则的布朗运动。

悬浮在液体中的颗粒越小，在某一瞬间跟它相撞击的分子数越少。布朗运动微粒大小在10-6m数量级，液体分子大小在

10-10m数量级，撞击作用的不平衡性就表现得越明显，因此，布朗运动越明显。悬浮在液体中的微粒越大，在某一瞬间跟它相撞击的分子越多，撞击作用的不平衡性就表现得越不明显，以至可以认为撞击作用互相平衡，因此布朗运动不明显，甚至观察不到。

可以用一句俗语：“虱多不痒、债多不愁”来说明这个问题。

由此得出布朗运动的第三个特点。

[板书]c. 悬浮的颗粒越小，布朗运动越明显。

改变液体的温度，我们可以观察到

[板书] d. 布朗运动随着温度的升高而愈加激烈。

则运动悬浮小微粒的运动布朗运动反应液体分子在做无规总结：小颗粒中的分子的运动

液体分子的运动形成布朗运动的原因三、

热运动

分子的动能

我们说扩散现象和布朗运动都表明了分子在永不停息的做无规则运动。而且温度越高，扩散现象和布朗运动都越明显，即分子的无规则运动越激烈。正因为分子的无规则运动跟温度有关系，所以通常我们把大量分子的无规则运动叫做热运动。

1、

定义：大量分子的永不停息的无规则运动叫做热运动。

错误理解：单个分子的永不停息的无规则运动。

热运动是物体受热后所做的运动。

温度高的物体中的分子的无规则运动。

就象一切运动着的物体一样，在永不停息的做无规则运动的分子也具有动能，但单个分子的动能在不断变化，且无规律可循，所以研究它没什么意义，在热现象的研究中我们关心的不是物体里个别分子的动能，而是大量分子的动能的平均值。这个平均值叫做分子热运动的平均动能。

我们知道，温度越高，分子的热运动越剧烈，即分子热运动的平均动能也越大。[板书]2、温度是物体分子热运动的平均动能的标志。

[思考]相同质量的氧气和氢气中，若氧气的温度比氢气高，则每个氧气分子的动能都比每个氢气分子的动能大——错

[思考]温度相同、质量相同的两个木块，一个静止，一个运动，比较两者的分子平均动能。——相同。

[板书]物体分子的平均动能与物体的温度和质量有关，与物体的宏观运动的快慢无关。

这里提到了温度，我们知道在初中时温度的单位是0C，宇宙中存在着温度的下限：-273.50C。在高中，温度有另一种表示方法叫热力学温度，它是以-273.50C这个下限为起点计算的温度。用T表示，单位是开尔文，符号是K。

[板书]热力学温度T与摄氏温度t的换算关系是

T= t+273.5K 让学生观察p29页表格，指出

[板书]热力学第三定律——热力学零度不可达到。