2019高考物理总练习教学案第41讲-分子动理论

2019高考物理总练习教学案第41讲-分子动理论
11.6专题·分子动理论
11.7七、能源环境
【一】教学目标
1、在物理知识方面的要求、
（1）掌握分子动理论的三个基本观点；
（2）理解阿伏伽德罗常数的物理意义，掌握有关微观量的计算方法、
2、通过将有关物理知识条理化进行复习，使学生理解相关知识内在的逻辑性，从而在较高的层次上掌握分子动理论的基本知识、
3、在物理学的方法论上，让学生懂得任何理论都是建立在一定的观察和实验的基础上的，从实验中总结的规律才是物理知识的源泉、
【二】重点、难点分析
1、重点：分子动理论的三个基本观点，阿伏伽德罗常数、
2、难点：用阿伏伽德罗常数联系宏观量与微观量，进行分子数、分子质量和体积的计算，并要区别固、液和气态不同的分子模型、
【三】主要教学过程
（一）引入新课
简要说明本章（分子动理论，内能）复习方法与过去（力，电）之不同点：理解与记忆并重，掌握估算方法、
（二）教学过程设计
1、分子动理论的基本内容、
引导学生回忆分子动理论的基本内容、
（1）物体是由大量分子组成的、
提问：从哪些方面证明物体是由大量分子组成的？
证明：①分子直径的数量级：10－10M、
提问：实验根据？
答：油膜法测分子直径、
指出实验设计思路巧妙且较易实现、
②阿伏伽德罗常数NA＝6.0×1023MOL－1、
提问：怎样计算NA值？
指出阿伏伽德罗常数的物理意义：1MOL任何物质包含的微粒数都是相同的，但不同物质的分子质量和体积不同，所以，1MOL不同物质的总质量（摩尔质量）和总体积（摩尔体积）不同、
例1 求1G铁（FE）包含的原子数，铁的分子量为56、
提示：指出FE＝56，即铁的摩尔质量是M＝56G／MOL、
指出：如果知道1G铁包含几摩尔物质，便可由阿伏伽德罗常数求出它包含的原子数、
解：1G铁的摩尔数
原子数：
例2 求1个铁原子的质量、
例3 求1个铁原子的体积、
提示：怎样求“摩尔体积”？
提示：将固态铁中的铁原子看成一个紧挨一个的紧密排列，且看成立方体模型、解：1MOL铁原子的体积（摩尔体积）
1个铁原子的体积
追问：如果把铁原子占有的空间看成立方体，那么1个铁原子的直径有多少米？
例4 求1CM3铁包含的原子数、
提示：1MOL铁原子的体积VM＝M／D，那么1CM3铁包含的原子数N＝1CM3／VM、
注意例3、例4互为倒数关系、
指出固体和液体分子都是紧密排列的，所以对液体而言，以上计算方法都适用、（2）所有分子都在永不停息地做无规那么运动（热运动）、
提问：证明？
证明：布朗运动、
说明布朗运动的规律：永不停息、无规那么、温度越高越激烈、
说明：由于布朗运动是固体颗粒受到液体分子撞击造成的，所以布朗运动是液体分子永不停息无规那么热运动的反映、
说明：温度是分子无规那么热运动激烈程度的反映、
说明扩散现象也是分子无规那么热运动造成的，但这个现象也说明了分子间有空隙、
（3）分子间存在着引力和斥力、
指出分子间的相互作用力来源于库仑力，所以分子间引力和斥力同时存在，分子力是合力、
由库仑定律可知，当两个分子之间的距离增大时，它们之间的引力和斥力同时减小；当两个分子之间的距离减小时，它们之间的引力和斥力同时增大、
让学生看书，理解图1所示分子力F随分子间距R的关系：
①当R＝R0时，F引＝F斥，F＝0；
②当R《R0时，F引和F斥随R减小而增大，F斥增大得比F引快，F表现为斥力为主；
③当R》R0时，F引和F斥随R增大而减小，F斥减小得比F引快，F表现为引力为主、
④当R》10R0时，F引和F斥都趋于零（气体），F可以忽略，所以理想气体不考虑分子力、
例5 一个房间的体积为15×3M3，试估算该房间内空气的质量、在标准状态下空气的摩尔质量为2.9×10－2KG／MOL、
提示：由于气体分子之间的作用力很小而使气体不能有固定的体积，使气体分子通过热运动充满容器的整个空间，房间的容积就是气体的体积、
提示：先计算房间中空气的摩尔数、
提示：设空气处于标准状态（简化方法）、
解：房间中空气的摩尔数
那么空气质量
M＝NM＝（2.0×103）×（2.9×10－2）＝58KG、
讲述一个人想买一个名作家故居空气的故事、
例6 在标准状态下，求1个气体分子占有的空间、
【四】教学说明
本课是通过教师引导，学生活动（回答以下问题和动手计算）完成的、
11.7七、能源环境
教学目的：
1、了解什么是能源，了解什么是常规能源，了解常规能源的储备与人类需求间的矛盾
2、了解常规能源的使用与环境污染的关系
3、了解哪些能源是清洁能源，哪些能源可再生。

4、要求就能源与环境问题开展研究性学习。

教学重点与难点：
常规能源与新能源，能源与环境。

研究性学习的课题选择及材料的收集
教学方法：学生课堂自学结合讨论归纳
教学过程：
【一】能源
1、常规能源与新能源；
常规能源有：煤、石油、天然气等
新能源有：风能、潮汐能、太阳能、原子能、沼气等。

2、常规能源的储备与利用间的关系：
3、常规能源的利用与环境污染
环境污染的种类：大气污染、水污染、噪声污染具体有：温室效应、酸雨、光化学污染
4、环境污染的防止
【二】研究性学习课题
总课题：能源与环境
子课题：
1、研究“温室效应”的形成〔起因、结果〕与防止。

2、简易太阳灶的制作。

3、家用太阳能热水器的工作原理。

4、煤和石油中的化学能从何而来？
【三】能源与环境保护教育
能源与环境
人类的生活离不开能源。

如果没有能源，人就得吃生米、生菜、生肉，这对原始人来说，可以，对现代人来说，那不可想像。

要把饭菜烧熟，就得能源。

照明需要能源，坐汽车、火车、轮船、飞机也需要能源，炼钢炼铁、开动机器都得有能源。

人类能源的总来源是太阳。

这就是说，不仅风能、水力能、海浪能、生物质能、太阳能等自然能源来自太阳，就是矿物燃料煤、石油、天然气也来自太阳。

以上这些属于一次能源，由一次能源生产的电力属于二次能源。

目前在人类能源当中挑大梁的一次能源是煤、石油、天然气这些矿物燃料。

矿物燃料的大量使用，给环境带来十分广泛的影响：
矿物燃料的开采要毁掉一些土地，有时不可避免地要占用一部分农田。

矿物燃料的运输也会带来环境问题，如海上石油运输，经常发生事故，泄漏的原油污染大片海域；就是不发生事故，压舱水的排放也常常在小范围内使海域受到污染。

矿物燃料的燃烧，对环境产生的影响最大。

其中硫氧化物、氮氧化物等各种有害气体污染空气，已经使人们难以忍受，因为矿物燃料的燃烧总是要排放出非常多的二氧化碳，甚至达到改变空气成分的比例的程度，使地球的气温升高，这已经成了全世界格外关注、十分头疼的一个环境问题。

怎样才能减少因能源使用而带来的环境影响呢？
首先，要节约能源。

减少全人类的能源消耗，才能减少二氧化碳的排放。

这是从环境保护的角度说，节约能源势在必行。

另一方面，能源本身也存在着危机。

据勘察，地球上可供开采的石油有816亿吨，天然气495亿吨，煤10万亿吨。

现在全世界每年的能源总消耗量大体上是95亿吨标准煤，其中主要的是石油、天然气和煤，分别占45％、19％、25％，此外，还有7％的水电，3％的核能。

按照目前的消费状况，石油将在三四十年内采完，煤炭虽多，也只能开采250年左右。

以后，随着科技水平的提高，这些矿物能源的储量也可能提高，但是，不管怎么说，地壳运动给我们预备下的矿物燃料总是有数的，我们用一点就少一点，不悠着点儿用，恐怕是要被动的。

其次，要利用高科技，开发新能源。

目前原子能发电已进入实用阶段，受控热核聚变的探索也在步步前进，有望加入人类能源的行列。

再次，要积极利用自然能。

其中包括，直接利用太阳能，太阳能发电、风力发电、海浪，潮汐发电、水力发电等。

这些能源的使用，基本上对环境没有污染，因此被人们称作“清洁能源”。

还有，还必须治理矿物能源燃烧产生的污染物。

最后一点必须说明的是，要注意解决广大农村的能源问题。

全世界的广大农村，能源相当缺乏。

全球大约有15亿农村人口用不上煤、石油、天然气这些矿物燃料，他们只能砍柴烧，或烧牛羊粪或烧作物秸秆。

有的农民要花费很大精力去剥树皮、砍灌木、铲草根、拣牛粪。

这样做的结果，毁掉了很多树木，破坏了绿色植被，对生态环境也是一种巨大的破坏。

由于全世界每年要烧掉4亿吨以上的牛粪和秸秆，使越来越贫瘠的土壤丧失了很多有机物还田的机会。

不解决这些农民的能源问题，他们的生存环境就会更加恶化，他们也难以摆脱贫困的境地。

人类优先开发的五种新能源
在即将过去的20世纪中，人类使用的能源主要有三种，就是原油、天然气和煤炭。

而根据国际能源机构的统计，假使按目前的势头发展下去，不加节制，那么，地球上这三种能源能供人类开采的年限，分别只有40年、50年和240年了。

四五十年。

从人类历史的角度来看，实在是非常非常的短促；试想一下，对于今于20来岁的年轻人来说，到他们六七十岁的时候，如果地球上已经没有原油和天然气可用，我们能不为此感到惊愕吗？所以，开发新能源，替代上述三种传统能源，迅速地逐年降低它们的消耗量，已经成为人类发展中的紧迫课题，核能在今后一段时期内还将有所发展，但是核电站的最大使用期只有25－30年，核电站的建造、拆除和安全防护费用也相对不低，过多地建设核电站是否明智可取，还有待今后实践和历史来检验。

那么，人类将向何处寻找新能源呢？先进国家的能源专家认为，太阳能、风能、地热能、波浪能和氢能这五种新能源，在今后将肯定会优先获得开发利用。

太阳能太阳能利用的形式很多，例如太阳能集热为建筑供暖、供热水，用太阳能电池驱动交通工具和其它动力装置，等等，这些都属于太阳能小型、分散的利用形式。

太阳能大型、集中和利用形式，那么是太空发电。

在距地面三万多公里高空的同步卫星上，太阳能电池每天24小时均可发电，而且效率高达地面的10倍。

太空电能可以通知过对人体无害的微波向地面输送。

风能风能利用技术的不断革新，使这种丰富的无污染能源正重放异彩。

据估计，二三十年内，风力发电量将要占欧共体电占全国总电力的30％左右。

地热能目前世界上已有近二百座地热发电站投入了运行，装机容量数百万千瓦。

研究说明，地热能的蕴藏量相当于地球煤炭储量热能的1.7亿倍，可供人类消耗几百亿年，真可谓取之不尽、用之不竭，今后将优先利用开发。

波浪能主要的开发形式是海洋潮汐发电。

80年代中期挪威成功地建成一座小型潮汐发电站，让涨潮的海小冲进有一定高度的贮水池，池水下溢即可发电。

已经在设计的单座潮汐电站，其它发电量可供一个30万人口的城市使用。

氢能氢是宇宙中含量最丰富的元素之一，就可经提取出无穷无尽的氢。

氢运输方便，用作燃料不会污染环境，重量又轻，优点很多。

前苏联试用氢为“图－155”型飞机的燃料已经初步得成功，各国正积极试验用氢作为汽车的燃料。

氢无疑也是人类未来要优先利用的能源之一。