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1、2019-2020年高中物理 7.2 分子的热运动教案新人教版选修 3-3教学目标 1 物理知识方面的要求：（1）知道并记住什么是布朗运动，知道影响布朗运动激烈程度的因素，知道布朗运动产生的原因。（2）知道布朗运动是分子无规则运动的反映。（ 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。2通过对布朗运动的观察，发现其特征，分析概括出布朗运动的原因；培养学生概括、分析能力和推理判断能力。从对悬浮颗粒无规则运动的原因分析，使学生初步接触到用概率统计的观点分析大量偶然事件的必然结果。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
2、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。主要教学过程引入新课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在一烧杯的净水中，滴入一二滴红墨水后，红墨水在水中逐渐扩展开来。上述实验是气体、液体的扩散现象 （不同物质相互接触时彼此进入对方的现象），扩散现象是一种
3、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。新课教学过程一介绍布朗运动现象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。不只是花粉，其他的物质如藤黄、墨汁中的炭粒，这些小微粒悬浮在水中都有布朗运动存在。让学生看教科书上图，图上画的几个布朗颗粒运动的路线，指出这不是布朗微粒运动的轨迹，它只是每隔30s观察到的位置的一些连线。实际上在这短短的30s内微粒运动也极不规则，绝不是直线运动。二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
4、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。（2）换不同种类悬浮颗粒，如花粉、藤黄、墨汁中的炭粒等都存在布朗运动，说明布朗运动不取决于颗粒本身。更换不同种类液体，都不存在布朗运动。（3）悬浮的颗粒越小，布朗运动越明显。颗粒大了，布朗运动不明显，甚至观察不到运动。（4）布朗运动随着温度的升高而愈加激烈。三分析、解释布朗运动的原因名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - -
5、 - - - 第 1 页，共 11 页 - - - - - - - - - （1）布朗运动不是由外界因素影响产生的，所谓外界因素的影响，是指存在温度差、压强差、液体振动等等。问：若液体两端有温度差，液体是怎样传递热量的？液体中的悬浮颗粒将做定向移动，还是无规则运动？温度差这样的外界因素能产生布朗运动吗？答：液体存在着温度差时，液体依靠对流传递热量，这样悬浮颗粒将随液体有定向移动。但布朗运动对不同颗粒运动情况不相同，因此液体的温度差不可能产生布朗运动。又如液体的压强差或振动等都只能使液体具有定向运动，悬浮在液体中的小颗粒的定向移动不是布朗运动。因此，推理得出外界因素的影响不是产生布朗运动的原因，
6、只能是液体内部造成的。（2）布朗运动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。但液体中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。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。
7、布朗运动微粒大小在 106m 数量级，液体分子大小在1010m 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。液体温度越高，分子做无规则运动越激烈，撞击微小颗粒的作用就越激烈，而且撞击次数也加大，造成布朗运动越激烈。四布朗运动的发现及原因分析的重要意义（1）布朗运动是悬浮在液体中的固体微粒分子的运动吗？是液体分子无规则运动吗？布朗微粒是被谁无规则撞击而造成的？布朗运动间接地反映了谁的无规则运动？固体颗粒是由大量分子组成的，
8、是宏观物体； 显微镜下看到的只是固体微小颗粒，光学显微镜是看不到分子的；布朗运动不是固体颗粒中分子的运动，也不是液体分子的无规则运动，而是悬浮在液体中的固体颗粒的无规则运动。无规则运动的原因是液体分子对它无规则撞击的不平衡性。因此，布朗运动间接地证实了液体分子的无规则运动。（2）布朗运动随温度升高而愈激烈，在扩散现象中，也是温度越高，扩散进行的越快，而这两种现象都是分子无规则运动的反映。这说明分子的无规则运动与温度有关，温度越高，分子无规则运动越激烈。所以通常把分子的这种无规则运动叫做热运动。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精
9、选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 2 页，共 11 页 - - - - - - - - - 多维链接1. 布朗（ Robert Brown ，17731858）英国植物学家。1773 年 12 月 21 日诞生于苏格兰的蒙特罗斯。布朗从小就很聪明，性格倔强。他先在阿巴丁的马里歇尔学院学习，毕业后进入爱丁堡大学攻读医学。1795 年应征入伍，前往爱尔兰服役，在英军中任助理外科医师。服役期间，他边为军队工作，边进行自修。他利用业余时间收集各种植物，制作标本。1789 年布朗来到伦敦， 一个偶然的机会，拜见了英国伦敦皇家学会公长尤素福?彭克斯，并跟随他作了一
10、段研究工作。 1800 年布朗取得博士学位，后由彭克斯介绍参加澳大利亚远洋考察船“调查者号”，负责研究植物。1801 年开始远行，在大洋洲进行了为期五年的考察活动，收集近 3900 种的标本，系统地整理写入澳洲植物志一书中，对植物分类学作出贡献。布朗在物理学中的贡献是发现了著名的布朗运动。1827 年 6 月，布朗用显微镜观察克拉花花粉，发现悬浮在液面上的花粉微粒在杂乱无章地、不断地运动。布朗对这个现象进行了反复研究。开始，他错误地认为，花粉虽然死了，但是好像有一种具有生命潜力的东西遗留下来，促使花粉微粒不断地运动。他这样写道：“它们（花粉微粒）的运动既不是由液体的流动引起的，也不是液体渐渐蒸
11、发引起的、而是由于微粒本身的原因引起的。” 接着，他把这个研究推广到各种各样的植物，观察了他收集到的所有新鲜花粉，都看到了类似现象。后来布朗又对煤粉、玻璃粉、各种岩石粉、金属粉等无生命物质的微粒进行了观察，也都看到了类似花粉的不停地运动的现象，各种粉末都存在着某种活性。布朗感到问题不那么简单，一时无法正确解释这个现象。1828 年 6 月到 8 月，布朗接连发表了论植物花粉中的微粒 、 论有机物和无机物中活性分子的普遍存在两篇文章，宣布了他的重大发现。以后人们就把这种现象叫做“布朗运动”。对于布朗运动，直到1860 年才由英国物理学家麦克斯韦根据他自己建立的分子运动论作出初步的解释，他认为这种
12、杂乱无章的运动是水分子对悬浮微粒不断撞击引起的。布朗运动的发现，给物质是由分子组成的理论提供了第一个直接的证据。1811 年布朗当选为英国伦敦皇家学会会员。1820 年，任大英博物馆馆长。1822 年当选为柯尼斯学会会员，1849 到 1853 年任会长。布朗还兼任几个国家的科学院院士。2.能否说“某个分子的热运动”？提示：某个分子的热运动这种说法是不正确的。因为单个分子的运动，从原则上讲是遵循力学规律的。设想我们追踪气体中某个分子的运动，那会看到这个分子忽左、忽右、忽前、忽后。有时速度快，有时速度慢.其动能也时大时小。其轨迹是一条极不规则的折线.总之，对个别分子来说，速度、能量以及运动路程都
13、是偶然的量值。我们讲的热运动是指大量分子的无规则运动。随着分子数量的增加，它们的运动就逐渐偏离力学规律。它们的运动呈现出混乱状态，不再遵循力学规律，而遵从统计规律.这时，对个别分子的运动来说，是完全偶然的。大量分子的运动虽然是无序的，但并不是无规律的，它们也能表现出一些必然的规律。2019-2020 年高中物理 7.2 功教案新人教版必修2名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 3 页，共 11 页 - - - - - - - - - 课 题.2 功课 型新
14、授课（ 2 课时）教学目标1知识与技能 (1)理解功的概念和做功两个要素。(2) 会利用公式进行有关运算2过程与方法 (1)理解正、负功的含义，能解释相关现象 (2)W=Flcosa要灵活运用3情感、态度与价值观 (1)生产、生活中处处体现了功的问题 (2)合理、正确地做“功”有益于社会教学重点、难点教学重点理解功的概念及正负功的意义。教学难点利用功的定义式解决有关问题。教学方法教学方法教师启发、引导，学生自主阅读、思考，讨论、交流学习成果。教学手段教学工具计算机、投影仪、CAI 课件、录像片名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精
15、选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 4 页，共 11 页 - - - - - - - - - 教 学 活 动（一）引入新课教师活动：初中我们学过做功的两个因素是什么? 学生思考并回答：一是作用在物体上的力，二是物体在力的方向上移动的距离。扩展：高中我们已学习了位移，所以做功的两个要素我们可以认为是：作用在物体上的力；物体在力的方向上移动的位移。导入：一个物体受到力的作用，且在力的方向上移动了一段位移，这时，我们就说这个力对物体做了功。在初中学习功的概念时，强调物体运动方向和力的方向的一致性，如果力的方向与物体的运动方向不一致呢？相反呢？力对物体做不做功？
16、若做了功， 又做了多少功？怎样计算这些功呢？本节课我们来继续学习有关功的知识，在初中的基础上进行扩展。（二）进行新课1、推导功的表达式教师活动：如果力的方向与物体的运动方向一致，该怎样计算功呢？投影问题一：物体m在水平力F的作用下水平向前行驶的位移为s，如图甲所示，求力F对物体所做的功。学生活动：思考老师提出的问题，根据功的概念独立推导。在问题一中， 力和位移方向一致，这时功等于力跟物体在力的方向上移动的距离的乘积。W=Fs教师活动：如果力的方向与物体的运动方向成某一角度，该怎样计算功呢？投影问题二： 物体m在与水平方向成角的力F的作用下， 沿水平方向向前行驶的距离为s，如图乙所示，求力F对物
17、体所做的功。学生活动：思考老师提出的问题，根据功的概念独立推导。在问题二中， 由于物体所受力的方向与运动方向成一夹角，可根据学 生 活 动名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 5 页，共 11 页 - - - - - - - - - 力F的作用效果把F沿两个方向分解：即跟位移方向一致的分力F1，跟位移方向垂直的分力F2，如图所示：据做功的两个不可缺少的因素可知：分力F1对物体所做的功等于F1s。而分力F2的方向跟位移的方向垂直，物体在F2的方向上没有发生位
18、移，所以分力F2所做的功等于零。所以，力F所做的功W=W1W2=W1=F1s=Fscos教师活动：展示学生的推导结果，点评、总结，得出功的定义式。力F对物体所做的功等于力的大小、位移的大小、 力和位移夹角的余弦这三者的乘积。即：W=FscosW表示力对物体所做的功，F表示物体所受到的力，s物体所发生的位移，力F和位移之间的夹角。功的公式还可理解成在位移方向的分力与位移的乘积，或力与位移在力的方向的分量的乘积。在 SI 制中，功的单位为焦。1J=1N m在用功的公式计算时，各量要求统一采用国际单位制。2、对正功和负功的学习教师活动：指导学生阅读课文P5的正功和负功一段。通过上边的学习，我们已明确
19、了力F和位移s之间的夹角， 并且知道了它的取值范围是180。那么，在这个范围之内，cos可能大于0，可能等于0，还有可能小于0，从而得到功W也可能大于 0、等于0、小于0。请画出各种情况下力做功的示意图，并加以讨论。学生活动：认真阅读教材，思考老师的问题。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 6 页，共 11 页 - - - - - - - - - 当 = /2 时， cos=0，W=0。力F和位移s的方向垂直时，力F不做功；当 /2 时， cos 0，W
20、0。这表示力F对物体做正功；当 /2 时，cos 0，W0。这表示力F对物体做负功。教师活动：投影学生画图情况，点评、总结。点评：培养学生分析问题的能力。教师活动：指导学生阅读课文。提出问题，力对物体做正功或负功时有什么物理意义呢？结合生活实际，举例说明。学生活动：阅读课文，理解正功和负功的含义。回答老师的问题。教师活动：倾听学生回答，点评、总结。功的正负表示是动力对物体做功还是阻力对物体做功功的正负由力和位移之间的夹角决定，所以功的正负决不表示方向，而只能说明做功的力对物体来说是动力还是阻力。当力对物体做正功时，该力就对物体的运动起推动作用；当力对物体做负功时，该力就对物体运动起阻碍作用。功
21、的正负是借以区别谁对谁做功的标志功是标量，只有量值，没有方向。功的正、负并不表示功的方向，而且也不是数量上的正与负。我们既不能说 “正功与负功的方向相反”，也不能说“正功大于负功”，它们仅表示相反的做功效果。正功和负功是同一物理过程从不同角度的反映。同一个做功过程，既可以从做正功的一方来表述也可以从做负功的一方来表述。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 7 页，共 11 页 - - - - - - - - - 一个力对物体做负功，往往说成物体克服这个力做
22、功。打个比喻，甲借了乙10 元钱，那么从甲的角度表述，是甲借了钱；从乙的角度表述，乙将钱借给了别人。例如：一个力对物体做了-6J 的功，可以说成物体克服这个力做了6J 的功。3、几个力做功的计算教师活动： 刚才我们学习了一个力对物体所做功的求解方法，而物体所受到的力往往不只一个，那么，如何求解这几个力对物体所做的功呢? 投影例题： 如图所示， 一个物体在拉力F1的作用下， 水平向右移动位移为s，求各个力对物体做的功是多少?各个力对物体所做功的代数和如何 ? 物体所受的合力是多少?合力所做的功是多少? 学生活动：认真审题，解决问题。教师活动：投影学生解题过程，点评总结。解析：物体受到拉力F1、滑
23、动摩擦力F2、重力G、支持力F3的作用。重力和支持力不做功， 因为它们和位移的夹角为90；F1所做的功为：W1=Fscos，滑动摩擦力F2所做的功为：W2=F2scos180 =-F2s。各个力对物体所做功的代数和为：W=（F1cos-F2）s 根据正交分解法求得物体所受的合力F=F1cos-F2合力方向向右，与位移同向；合力所做的功为：W=Fscos =（F1cos-F2）s总结： 当物体在几个力的共同作用下发生一段位移时，这几个力对物体所做的功可以用下述方法求解（1）求出各个力所做的功，则总功等于各个力所做功的代数和；（2）求出各个力的合力，则总功等于合力所做的功。教师活动：投影例题：一个
24、质量m=2kg 的物体，受到与水平方向成37角斜向上方的拉力F1=10N，在水平地面上移动的距离s=2m 。物体与地面间的滑动摩擦力F2=4.2N。求外力对物体所做的总功。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 8 页，共 11 页 - - - - - - - - - 学生活动：认真审题，解决问题。教师活动：投影学生解题过程，点评总结。解析：拉力F1对物体所做的功为W1= F1scos37=16J。摩擦力F2对物体所做的功为W2= F2scos180= -8
25、.4J。外力对物体所做的总功W=W1W2=7.6J 。（另解：先求合力，再求总功）点评：通过实际问题的应用，培养学生独立分析问题的能力。（三）课堂总结、点评教师活动：让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。点评 ：总结课堂内容，培养学生概括总结能力。教师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。（四）实例探究对“功”的理解例1水流从高处落下，对水轮机做3108J 的功，对这句话
26、的正确理解是（）A水流在对水轮机做功前，具有3108J 的能量B水流在对水轮机做功时，具有 3 108J 的能量C水流在对水轮机做功后，具有 3 108J 的能量D水流在对水轮机做功的过程中，能量减少3108J 解析：本题考查了功和能的关系，并且同实际中的科技应用联系起来。解：根据“功是能量转化的量度”可知，水流在对水轮机做功的过程中，有能量参与转化，水流对水轮机做了3108J 的功，则有3 108J 的机械能减少了。故答案应选 D。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - -
27、- - - 第 9 页，共 11 页 - - - - - - - - - 点拨：功是能量转化的量度是指做功的过程就是能量转化的过程。做了多少功，就有多少能量发生转化，绝不能说功是能量的量度。关于“功”的计算例 2以一定的初速度竖直向上抛出一小球，小球上升的最大高度为h，空气阻力的大小恒为f，则从抛出至落回到原出发点的过程中，空气阻力对小球做的功为（） A零 B C D解析：在小球从抛出至落回原地的过程中，小球所受阻力的方向变化了，所以是变力，如何求这一变力做的功，可分段处理。答案： C 点拨：对于变力所做的功，可分段处理，求出每一段上（转换为恒力）该力所做的功，再求各段上功的代数和，或者求平均
28、力，再求平均力所做的功。巩固练习1、起重机将质量为100 kg 的重物竖直向上移动了2，下列三种情况下，做功的力各有哪几个?每个力做了多少功?是正功还是负功?（不计阻力，=9.8 /s2）（1）匀加速提高，加速度a1=0.2 /s2；（2）匀速提高；（3）匀减速下降，加速度大小a2=0.2 /s2. 答案：（1）拉力和重力；W拉=2103J，W= -1.96103 J；拉力做正功，重力做负功（2）拉力和重力；均等于1.96 103 J；拉力做正功，重力做负功（3）拉力和重力；拉力做功-2 103 J；重力做功1.96103 J；拉力做负功，重力做正功2、如图在光滑的水平面上，物块在恒力F=10
29、0 的作用下从A点运动到 B点，不计滑轮的大小，不计绳与滑轮的质量及绳、滑 轮 间的摩擦，=2.4 ， =37， =53，求拉力F做的功。答案： 100 J A名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 10 页，共 11 页 - - - - - - - - - 作业课余作业书面完成P6“问题与练习”中1-4 题。板书设计5.2 功1功的定义：2做功的两个要素3功的公式：W=Flcosa 4单位：焦耳（J）5功有正、负之分当 =/2 时， cos=0，W=0。力F和位移s的方向垂直时，力F不做功；当 /2 时， cos 0，W0。这表示力F对物体做正功；当 /2 时，cos 0，W0。这表示力F对物体做负功。教学后记名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 11 页，共 11 页 - - - - - - - - -