九年级物理第十三章分子热运动与内能

第一讲：分子热运动与内能

一、知识点：1.扩散现象；2. 分子动理论的基本观点；3.物体的内能；4.改变内能的方

式。

二、学习目标：

1.知识与技能：（1）知道物质是由大量分子组成的；（2）了解改变物体内能的两种方法；（3）了解内能的概念，能简单描述温度和内能的关系；（4）了解热传递的概念；了解热量的概念

2.过程与方法：（1）通过生活实例，知道分子之间存在相互作用的引力和斥力。

3.情感态度与价值观：（1）通过探究使学生体验探究的过程，激发学生主动学习的兴趣；（2）通过分析、类比、学会用类比的方法研究问题；培养良好的科学态度和求实精神，帮助学生树立勇攀科学高峰的理想和志向。

三、学习重点与难点：物质是由分子构成的；能用扩散现象解释自然现象；内能概念的建立；改变物体内能的方法。

四、知识讲解

外观相同的酒精和水，你能用最简单是方法将他们分辨出来吗？

固体____一定的形状，____一定体积；液体____一定形状，____一定体积；气体____一定形状，____一定体积。（均填“有”或“没有”）

分子热运动

（一）微观模型：分子模型

1.定义：科学家把保持物质化学性质的最小微粒称为分子。

2.分子大小：分子很小，一般分子直径的数量级为 10-10m，例如，水分爪子的直径约为 4x10-10m，若将水分子与乒乓球相比，他们的大小关系就好像乒乓球和地球之间的大小关系。

3.物质是由分子、原子组成的：也可想象成一个乒乓球内水分子的数目就相当于一个地球所能包容的乒乓球数目那么巨大。

4.分子间有空隙：在一段封闭的玻璃管中注入水稻一般的位置，再将酒精倒入后封闭管口，反复颠倒管子，让水和酒精充分混合，可发现混合后的总体积小于混合前的总体积。

（二）扩散现象

1.探究分子的无规则运动

2.扩散现象

（1）定义：不同的物质在相互接触时彼此进入对方的现象。

（2）产生原因：分子的无规则运动。

（三）分子的热运动

1.分子的热运动：一切物质的分子都在不停地做无规则的运动。温度高，分子运动越剧烈。由于分子的运动跟温度有关，所以这种无规则的运动叫做分子的热运动。

2.分子的热运动与温度的关系：

实验：取两个相同的烧杯，分别装入质量相等的适量的冷水和热水，分别向两个杯子中滴入一滴红墨水，观察实验现象。

现象分析：扩散现象是由于分子不停的做无规则运动形成的。红墨水在热水中扩散得快，是因为分子运动剧烈，运动速度大；在冷水中运动缓慢，运动速度小。

归纳：分子运动的快慢与温度有关，温度越高，分子的无规则运动越剧烈。

（四）分子间的相互作用力

1.认识分子间存在引力和斥力

大量的事实和研究证明，分子间不仅存在吸引力，而且还存在排斥力

3.类比法理解分子间的作用力：

拓展延伸：气体分子之间的距离很大时，分子间作用力十分微弱，可以说气体分子除了跟器壁碰撞和相互碰撞外，都在做匀速直线运动，能充满它所能达到的空间。因此气体没有一定的形状，没有一定的体积，且容易被压缩。

内能

（一）分子的动能和分子势能

1.构成物体的所有分子做无规则运动所具有的能量称为分子动能。

2.分子之间具有一定的距离，分子之间也就具有势能，称为分子势能。

(二) 内能的定义、单位

1.定义：构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子的势能的综合，叫做物体的内能。

2.单位：焦耳，简称焦，符号是J。

（三）内能与温度的关系

实验探究：分别在盛有冷水和热水的两个玻璃杯中各滴入一滴墨水，墨水在热水中扩散的快，这说明，物体的温度越高，物体内分子的运动越剧烈，分子的动能就越大。当物体的温度越高时，物体的温度越高时，物体内所有分子动能的总和越大，物体的内能也就越大。

实验表明：同一物体在状态不发生改变，温度升高时，它的内能会增加；温度降低时，它的内能就会减小。

注意：物体内能增加，温度不一定会生生高；物体内能减小，温度不一定会降低，同一物体，温度升高时，其内能一定增大，但内能增大时，温度不一定升高（可能不变）；同一物体温度降低时，其内能一定减小，但内能减小时，温度不一定降低（可能不变）（四）决定物体内能大小的因素

（五）理解内能的概念，应注意以下三个方面。

1.内能是物体所具有的，不是分子所具有的，更不能说明是个别分子和少数分子所具有的，而是物体内部所有分子共同具有的动能和分子势能的综合。所以，单纯考虑一个分子的动能和势能是没有意义的

2.一切物体在任何情况下都具有内能，例如0 的水和冰同样具有内能

3，内能具有不可测量性，即不能准确知道一个物体的内能的具体数值。

（六）物体内能的改变

1.改变物体内能的两种方法：

（1）热传递：以内能的形式从一个物体向另一个物体直接转移。

（2）做功：内能与其他形式的能量相互转化。

2.热传递改变物体的内能：

（1）条件：只要物体之间或同一个物体的不同部位之间存在着温度差，就会发生热传递，知道温度相同（即没有温度差）为止。

（2）实质：能量从高温物体传到低温物体或者从同一物体的高温部分传到低温部分的过程，也就是内能在物体间转移的过程，能的形式并未发生变化。

（3）结果：最终温度相等。

3.做功改变物体的内能：

（1）实验探究：对物体做功

①将一根铁丝反复弯折后，用手指触碰一下弯折处，我们会发现弯折处温度较高，这说明我们对铁丝做功，铁丝的内能增加，温度升高。

②将一个铁钉用铁锤反复敲打，一段时间后被敲打的部位很烫，这说明我们对铁钉做功，铁钉的内能增加，温度升高。

③用如图 12-4-1 所示的空气压缩引火仪进行实验。我们通过活塞队桶内

的封闭气体做功，气体做功，气体的内能增加，当达到棉花的着火点时，棉花

燃烧了。

探究分析：以上实验说明，我们对物体做功，消耗的机械能转化成内能，

使物体的内能增加，温度升高。

探究归纳：①对物体做功，物体的内能增加，并且对物体做了多少功，物

体的内能就增加多少；②做功是改变物体内能的另一种方式。

（2）物体对外做功

在壶内装一些水，用炉火加热，使水沸腾起来，水蒸气会把壶盖顶起来。

现象说明：燃料燃烧放出热量，被水吸收，使水沸腾变成高温水蒸气，水蒸气顶起来壶盖对外做功，把内能转化为机械能，水蒸气的内能会减少。

分析归纳：物体对外做功时，内能减少。

五、例题精析

【例题1】关于物质的组成，下列说法错误的是（）

A．物质是由分子组成的 B．原子由原子核和中子组成

C．原子核由质子和中子组成 D．质子和中子还有更小的精细结构

【答案】B

【解析】物质是由分子组成，分子又由原子组成的，原子又由原子核和核外电子组成，且核外电子绕原子核高速运动，原子核又是由质子和中子组成，比质子中子还小的微粒还有夸克．故选 B

【例题2】物质世界多姿多彩，从浩瀚宇宙到微观世界，所有都体现物质的不停运动和发展。以下与物质有关的说法，正确的是（）

A．物质是由分子组成的，分子不能再分割

B．纳米科学技术的研究对象是比原子更小的微粒

C．分子是由原子组成，各种原子都有相似的结构

D．物质的不同物态表现出不同的性质是由分子的排列决定，与分子力无关

【答案】C