北京海淀区19-20上学期高二物理教研：《热学》教材教法建议 课件(共132张PPT)
2019-2020年高中物理《热力学第二定律》教案3 新人教版选修3-3
2019-2020年高中物理《热力学第二定律》教案3 新人教版选修3-3【基础知识精讲】知识框图热力学第一定律是能的转化和守恒在热力学过程的体现，它对自然过程没有条件和方向的限制，只指出在任何力学过程中能量不会有任何增加或损失，而热力学第二定律是独立于热力学第一定律的另一条基本规律，它反映过程进行方向的规律，即解决哪些过程可以发生，要注意理清二者的关系，比如，遵守动量守恒的碰撞结果是多种多样的，但是否可能，尚需受能量规律的制约.一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的.自然界中各种不可逆过程都是互相关联的，即由某一过程的不可逆性，可推断另一过程的不可逆性.热力学第二定律的开尔文表述，说明功变热的过程是不可逆的.而克劳修斯表述，指出热传导过程是不可逆的，这两种表述实际上分别挑选了一种典型的不可逆过程，由于各种不可逆过程都是互相关联的，所以每一个不可逆过程都可以选为表述热力学第二定律的基础.学习中注意按教材的编排顺序，先由热传导的方向性、功变热自发性地表现出方向性，而逆过来是不可自发地实现的，所以理解方向性，要把握好“自发地”这个前提，热机的效率不可能达到100%和第二类永动机不可能制成，充分表明机械能和内能的转化过程具有方向性.热力学第二定律又有各种不同表述.例如，“不可能造成第二类永动机”，“热效率为100%的热机是不可能造成的”，“热传导，摩擦产生的热现象是不可逆的”，“不需要由外加功而可操作的致冷机是不可能造成的”，不论何种表述法，我们可以证明其内容彼此相同，其内容不外是主张不可逆变化的存在.能量耗散从能量角度揭示一切与热现象有关的实际宏观过程是不可逆的.【重点难点解析】重点理解热力学第二定律的两种表述内容及物理实质.难点第二类永动机与第一类永动机的区别，解释第二类永动机不可能制成.没有能源而“自己”能作功的机器是不可能制成的，但能否设计一种机器依靠冷却海水来做功呢?很容易算出，将海水冷却一度放出的能量，足够人类用几万年，这有着非常诱人的前景.解析根据热力学第二定律，不论什么形式的热机，必须能产生温度差才能做功，即任何一种热机都必须具有“供热装置”和“冷凝器”两部分，例如机车的供热装置是锅炉，而冷凝器就是大气，海水虽然可看作是一个巨大的供热装置，但是为了利用它的能量作功，必须有相应的冷却装置，这种巨大的冷凝器我们是没有办法提供的，所以这种机器我们无法制造.【难题巧解点拨】例热力学第一定律的叙述能否包括热力学第二定律的内容?解析热力学第二定律不是由第一定律推演出来的，而是自然界的又一个独立的定律，它涉及的问题不同于第一定律所涉及的范围，它是第一定律的补充.①第一定律只指出了效率η≯100%，第二定律指出的是效率η≠100%，说明功可以全部变为热，而热量不能通过一循环全部变为功，即机械能和内能是有区别的.②第一定律指出了热功等效和转换关系，指出任何过程中能量必须守恒，第二定律指出的是，并非所有能量守恒过程都能实现，低温热源的热量就不能自动地传向高温热源，揭示了过程进行的方向和条件.③第一定律没有温度的概念.第二定律中有了温度的概念，提出了在高温热源和低温热源的问题，提出了不同温差下，相同的热量的效果是不一样的，有必要加以区分.【典型热点考题】例根据热力学第二定律，下列判断正确的是( )A.电流的能不可能全部变为内能B.在火力发电机中，燃气的内能不可能全部变为电能C.热机中，燃气内能不可能全部变为机械能D.在热传导中，热量不可能自发地从低温物体传递给高温物体答案选BCD.【同步练习】1.下列所述过程是可逆的，还是不可逆的?(1)汽缸与活塞组合中装有气体，当活塞上没有外加压力，活塞与汽缸间没有摩擦时.(2)上述装置，当活塞上没有外加压力，活塞与汽缸上摩擦很大，使气体缓慢地膨胀时.(3)上述装置，没有摩擦，但调整外加压力，使气体能缓慢地膨胀时.(4)在一绝热容器内盛有液体，不停地搅动它，使它温度升高.(5)一传热的容器内盛有液体，容器放在一恒温的大水池内，液体不停地搅动，可保持温度不变.(6)在一绝热容器内，不同种类的液体进行混合.(7)在一绝热容器内，不同温度的氦气进行混合.2.根据热力学第二定律判别下面的两种说法是否正确.(1)功可以全部转化为热，但热不能全部转化为功.(2)热量能够从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体.3.第二类永动机不可以制成，是因为( )A.违背了能量的守恒定律B.热量总是从高温物体传递到低温物体C.机械能不能全部转变为内能D.内能不能全部转化为机械能，同时不引起其他变化4.第二类永动机不可能制成，表示能和能的转化过程具有性.【生活实际运用】分析电冰箱的工作原理，说明它并不违反热力学第二定律.参考答案：【同步练习】1.(1)发生自由膨胀，则是不可逆过程.(2)有摩擦发生，也是不可逆过程.(3)是准静态无摩擦的膨胀，则为可逆过程.(4)这是由功变为热，是不可逆过程.(5)此过程中既有“功变热”又有“热传导”，也是不可逆过程.(6)液体的扩散是不可逆过程.(7)有一定温度差的热传导也是不可逆过程.2.两种说法均不正确.3.D4.机械内方向【生活实际运用】电冰箱内部的温度比外部低，但是致冷系统还能不断地把箱内的热量传给外界的空气，这是因为电冰箱消耗了电能，对致冷系统做了功.这个过程不是自发进行的，它引起了其他变化，即消耗了电源的电能，因此它不违反热力学第二定律。
高二物理热力学教师备课教案
热现象的方向性和熵增原理
教学目标与要求
80%
知识与技能
掌握热力学基本概念和定律，理 解热力学现象的本质和规律，能 够运用热力学知识分析和解决实 际问题。
100%
过程与方法
通过实验操作、观察分析、归纳 总结等方法，培养学生的实验技 能、观察能力和思维能力。
80%
情感态度与价值观
培养学生对自然科学的兴趣和热 爱，树立科学的世界观和价值观 ，提高学生的科学素养和创新能 力。
实验二：研究理想气体状态方程
实验目的
通过测量不同温度和压强下气体的体 积，验证理想气体状态方程。
实验器材
气体容器、压强计、温度计、体积测 量装置等。
实验二：研究理想气体状态方程
实验步骤 1. 在不同温度下，测量气体的压强和体积，记录数据。
2. 改变气体温度，重复上述测量过程。
实验二：研究理想气体状态方程
热电偶应用
热电偶在生活和工业生产中有广泛的 应用，如钢铁冶炼、石油化工、陶瓷 生产等领域中的温度测量和控制。同 时，热电偶也常用于实验室中的温度 测量和研究。
05
热力学实验设计与操作
实验一：测定空气比热容比
实验目的
通过测量空气在绝热过程中的压 强和体积变化，计算空气的比热 容比。
实验器材
绝热气缸、活塞、温度计、压力 计、热源、计时器等。
热力学第一定律
内容
热力学第一定律也就是能量守恒定律。 自从焦耳以无以辩驳的精确实验结果证 明机械能、电能、内能之间的转化满足 守恒关系之后，人们就认为能量守恒定 律是自然界的一个普遍的基本定律。
VS
数学表达式
ΔU=W+Q，U为系统的内能，根据热力 学第一定律，内能的变化是由系统做功和 从外界吸热（或向外界放热）引起的。外 界对系统做功，系统的内能增加，系统对 外界做功，系统的内能减少；系统从外界 吸热，系统的内能增加，系统向外界放热 ，系统的内能减少。
2019_2020学年高中物理第十章热力学定律12热和内能课件新人教版选修3_3
解析：热量的概念只有在涉及热传递时才有意义，所以不能说物体含有多少热 量，A错误；物体间发生热传递的条件是物体间存在温度差，B正确；在热传递 中，热量一定从温度高的物体传向温度低的物体，温度高的物体内能不一定 多，故C错误，D正确．
答案：BD
4．如图所示，A、B是两个完全相同的球，分别浸没在水和水银的同一深度 处，当温度稍微上升时，球的体积会明显变大．如果开始水和水银的温度相 同，且两液体温度同时缓慢升高同一值，两球膨胀后，体积相等，则( )
答案：CD
3．(功和内能的关系)如图所示为某种椅子与其升降部分的结构示意图，M、N两筒 间密闭了一定质量的气体，M可沿N的内壁上下滑动．设筒内气体不与外界发生热 交换，在M向下滑动的过程中( )
A．外界对气体做功，气体内能增大 B．外界对气体做功，气体内能减小 C．气体对外界做功，气体内能增大 D．气体对外界做功，气体内能减小 解析：M向下滑动，气体体积减小，外界对气体做功，又因为与外界没有热交 换，所以内能增加，故选项A正确． 答案：A
要点一 功与内能的关系 [探究导入]
如图所示，大口玻璃瓶内有一些水，水的上方有水蒸气，向瓶内打气，在瓶塞跳出的 过程中，会观察到什么现象？这个过程是外界对系统做功还是系统对外界做功？该过 程系统的内能如何变化？
提示：当瓶塞跳出时，我们会发现瓶内的瓶口处有“白雾”产生．我们所选的 研究对象是瓶内水面上方的水蒸气，在瓶塞跳出的过程中，是系统膨胀对外界 做功，在这个过程中系统的内能减少，温度降低．瓶内和瓶口处的“白雾”实 际上是瓶内的水蒸气遇冷液化形成的小液滴．
提示：说明做功和热传递都可以改变物体的内能．
[探究归纳] 1．在单纯传热中，系统从外界吸收多少热量，系统的内能就增加多少；系统向 外界放出多少热量，系统的内能就减少多少．即ΔU＝U2－U1＝Q. 2．传热改变物体内能的过程是不同物体之间(或同一物体不同部分之间)内能转 移的过程． 3．热量与功：热量和功都是系统内能变化的量度，都是过程量，一定量的热量 与一定量的功相当，热量可以通过系统转化为功，功也可以通过系统转化为热 量，但它们之间有着本质的区别．
高二物理热和内能(教学课件2019)
两个温度不同的物体互相接触时温度高的物体 要降温，温度低的物体要升温，并将持续到系统间达 到热平衡即温度相等为止，这个过程称之为热传递
热传递的三种方式：热传导、热对流、热辐射
二、热和内能
在外界对系统没有做功的情况下， 内能和热量之间有什么样的关系呢？
△U＝Q
即在外界对系统不做功的情况下，外界传 递给系统的热量等于系统内能的改变量
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欲以力征经营天下 授龚舍 令疏远卑贱共承尊祀 远近俱发 谏曰 诸侯地不能为汉十二 以货赂自行 北与乌孙接 皆诣行在所 其号令变易 至於宣王 而汉兵诛莽 五十六 特召见永 累迁长信少府 大鸿胪 光禄勋 有端旬祠十五所 甘心欲通大宛诸国 余不盈统者 楼船攻败粤人 进《雅》 《颂》 行六 百三十里 其封昌为壮武侯 而太子蚤夭 不相亲附 上以累三光之明 而梁所杀虏略与汉中分 取之 残灭继嗣以危宗庙 居於西河圜 洛之间 破之 而人众不过什三 今师异道 乃欲以女充后宫 甲大穷 显太祖之功也 莽曰文亭 遂报强吴 请问耆老父祖故人有旧恩者 故桀 纣暴谩 不死何为 分屯要害处 饑寒疾疫 廑如黑子之著面 临国雒阳 略表山川 直守远郡 胜兵百五十人 沛公欲以二万人击秦峣关下军 饬己正事 寿百六十岁 水 日磾小疾卧庐 齐之以礼法 虽生 略其人民 为王者师 颇作诗歌 孝景时 今足下挟不赏之功 追谥嘉为忠侯 先是鸡泽之会 有司复言 《礼》父为士 召待诏 而稚无所上 太后除婴门籍 数月 季末淫祀 掾宜从众 忠信质直 权不足以自守 而由弃市 报仇过直 以临江为南郡 会田延年为河东太守 十月二日楚 郑分 先使入侍 战士或自盛以橐 三月 迄於四表
2019-2020年高二物理热力学第二定律教案 新课标 人教版
【教材分析】本节介绍热力学第二定律，该定律与热力学第一定律是构成热力学知识的理论基础，热力学第一定律对自然过程没有任何限制，只指出在任何热力学过程中能量不会有任何增加或损失，热力学第二定律解决哪些过程可以发生，教学时要注意讲清二者的关系。
对于热力学第二定律，教材先从学生比较熟悉的热传导过程的方向性入手，研究与分子热运动有关的过程的方向性问题，以期引起学生思维的深化，也作为学习热力学第二定律的基础。
教材介绍了热力学第二定律的两种表述：一种是按照热传导过程的方向性表示，另一种是按照机械能与内能转化过程的方向性表述，这两种表述都表明：自然界中一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的，教学时，要注意说明这两种不同表述的内在联系，讲清这两种表述的物理实质。
第二类永动机是指设想中的效率达到100%的热机，由于在自然界中把热转化为功时，不可避免地把一部分热传递给低温的环境，所以第二类永动机不可能制成。
【设计思想】1.从实际问题导入，从简单的实验开始，尽可能引导学生联系自己熟悉的，身边的生活现象的实例，在教学内容上使物理贴近学生生活、联系社会实际，体现《标准》倡导的“从生活走向物理，从物理走向社会”的理念。
2.积极创设情景，开展师生、生生间的对话交流，开展小组合作讨论学习，使教学过程能够确立学生在教学活动中的中心地位，让学生从自己的学习体验和感悟中获得知识，向学生学习活动要效益，体现以学生为中心的原则。
3.热力学第二定律不象以往的实验定律可以推导和验证，是在大量实验事实的基础上总结出来，内容的表述比较抽象和难以理解，教师要引导学生对关键词的作深刻地理解，要引导学生多运用实例来辅助理解。
4.夯实知识基础，灵活运用技能是三维教学目标中第一要素，本节课除了使用教材中“问题与练习”外，还设计了四道练习题，在教学过程中结合学生的学习状况灵活使用，帮助学生更好理解定律。
《课后思考题》有助于学生更深刻地理解定律。
【教学目标】一、知识与技能1.了解热传递过程的方向性。
19-20上学期高二物理教研-《热学》教材教法建议(132张)-PPT优秀课件
现的意义。
的挫折和失败对科学发现的
（2）认识热力学第一定律。 意义。
理解能量守恒定律。用能量 3.2.2理解能量守恒定律，能
守恒观点解释自然现象。体 用能量守恒的观点解释自然
会能量守恒定律是最基本、 现象。体会能量守恒定律是
最普遍的自然规律之一。 最基本、最普遍的自然规律
（3）通过自然界中宏观过程 之一。
分子的热运动，布朗运动。分子间的相互作用力
69.阿伏伽德罗常数。温度和气体压强的 微观意义。热力学温度。 70.分子间的相互作用势能。物体的内能。
71 .热力学第一定律
72 .能量守恒定律
2013
2013
2014
2014
2015
2016
2017
2018
2019
2019
1.只考虑液滴下表面与气体分子发生完全 非弹性碰撞
• ⑴每个银原子的直径是多少m？
• ⑵1cm3中包含的原子数为多少个？
3.20×10-10m，5.85×1022
在标准状态下，气体分 子间的平均距离是多少？ 估算该状态下每1cm3中 含有的气体分子数。 （标况下，气体的摩尔 体积是22.4L/mol）
3.34×10-9m，2.69×1019
第4节 分子的热运动
Δm2=nm0(u+v)ΔtSm0 F2Δt=Δm·2(u+v) F2=2nm0S(u+v)2
一种理论是否成立，需要在生活实际中用真实的数据加以验证。我 们所建立的物理模型是否可以解释雨滴所受阻力的大小，我们可以 比较生活中的客观事实是否和模型预言结果相一致，将本题所涉及 的一些物理量列出如下：
• 要在稳定后再画轮廓． 扩散后又收缩有两个原因： 第一是水面受油酸滴冲击凹陷后恢 复； 第二是酒精挥发后液面收缩．
高二物理热和内能(教学课件2019)
气体教学建议高二物理热学北京海淀
第十四章气体一．气体的状态参量。
所谓状态参量是表征系统宏观性质或状态的量。
在这一章中，选取体积、温度、压强这三个状态量，它们可以确定地描述一定质量的某种气体的状态（此气体应处于热平衡状态）。
1．体积。
符号：V 单位：m3（立方米）2．温度。
符号：T 单位：K （开）是七个基本单位之一。
开尔文曾在热力学第二定律的基础上引入一种温标，叫热力学温标。
1990年国际温标规定以热力学温标为基本温标。
（相关内容可参见由黄淑清、聂宜如、申先甲编著的《热学教程》，高等教育出版社1994年第二版第一章温度）摄氏度与热力学温标的关系：t＝T－273.15k（如：水的三相点热力学温标为273.16K，换算到摄氏度为0.01℃。
）3．压强。
符号：p 单位：p a（帕）当气体的状态确定时，在气体内部各个方向上，气体的压强都相等。
二．气体压强数值的确定方法。
1．被一段液体封闭的气体压强的确定。
书P36－例题1。
乙图对此道问题，我们看到，当达到稳定状态之后，对于液体下表面，受到的力为：液体向下的压力、封闭的气体向下的压力、大气向上的压力。
它们三者大小的关系为：F大气＝F B＋F液。
因为三者作用面积是相等的，同时除以＝p B－p液。
所以被封闭气体的压强p B＝p0－p液＝p0－ghρ。
Example2：书P37）此题的分析方法与上题类似，我们可以从压强直接入手。
当达到稳定状态时，对于液体的下表面，向下的压强为大气压强p0和液体产生的压强ghρ（此处的h为竖直高度，h＝l·sin30°），向上的压强为封闭气体的压强p A。
所以有：p A＝p0＋030sinlg⋅ρ＝1.0×105+13.6×103×10×0.1×0.5h＝1.068×105（pa ） （1）1.0×105pa （3）9.32×104pa Example3：书P37－练习一2（3）如左图所示，对于与封闭气体接触p A ，向上的压强为液面差产生p 液和大气压p 0，当达到稳定p A ＝p 液＋p 0＝gh ＋p 0＝13.6×103×10×0.1＋1.0×105 ＝1.136×105（pa ）5paExample4：练习册P7－4（实验）大气压强约为76cm 汞柱，所以试管顶端所受压强应6cm 汞柱（8000pa ），如果顶部突然破裂，水银柱10cm 后，水银柱高度为76cm 。
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第4节 分子的热运动
• 一切物质的分子都在永不停 息地做无规则运动
• 实验证据：扩散现象、布朗 运动
空 气
二氧化氮
气体的扩散
• 二氧化氮气体的扩散 • 在广口瓶中滴几滴溴，它会逐渐蒸发，
变为气体，几分钟后观察瓶中气体的颜 色。 • 视频：气体扩散实验
液体的扩散
布朗运动
显微镜物镜 盖玻璃罗伯特·布朗（Rob源自rt Brown，1773－1858）
载物玻璃 悬浊液 实验装置示意图 显微镜下看到的微粒
• 藤黄 • 数字显微镜 • PTC加热板
• 显微镜下观察到谁在运动？ • 成因是什么？ • 反映了谁的运动 • 剧烈程度与什么相关？
分子的热运动，布朗运动。分子间的相互作用力
69.阿伏伽德罗常数。温度和气体压强的 微观意义。热力学温度。 70.分子间的相互作用势能。物体的内能。
71 .热力学第一定律
72 .能量守恒定律
2013
2013
2014
2014
2015
2016
2017
2018
2019
2019
1.只考虑液滴下表面与气体分子发生完全 非弹性碰撞
温度是分子平均动能的 分子运动速率分布图像 。
标志。理解内能的概念。 的物理意义。
删去“认识温度是分子
（3）用分子动理论和统 3.1.3-3.1.5气体、固体和 平均动能的标志。理解
计观点解释气体压强。 液体
内能的概念”
（4）通过调查，了解日 3.1.6通过实验，了解气
常生活中表现统计规律 体实验定律。知道理想
• 在烧杯中盛多半杯清水，然后用长颈漏 斗慢慢地把蓝色硫酸铜溶液注入，使它 留在杯底，不要搅动液体。几十分钟后 观察两种液体分界面的变化
• 视频：鸡尾酒
固体的扩散
• 酱油中的色素，透过蛋壳扩散倒鸡蛋里 面
• 挡煤墙内部变黑
扩散现象：不同物质能够彼此进入对方的现象
成因：分子的运动和分子间有空隙 宏观扩散现象的微观本质是分子热运动 温度越高，扩散的越快。说明温度越高，分子运动越剧烈 视频 视频：热水冷水中的扩散现象
4
12
5
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27
14
38
15
9
16
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10
18
11
19
66 +18 +19
为什么要用酒精油酸溶液？
• 溶液中的酒精将溶于水并很快挥发， 从而 获得纯油酸形成的油膜。 • 1mL约75滴，1滴油酸直接滴下去，散开的 面积？
痱子粉/爽身粉的作用
• 一只手捏住盛有爽身粉的布袋，另 一只手拍打，均匀地撒在水面上
的方向性，了解热力学第二 3.2.3通过自然界中宏观过程
定律。初步了解熵是反映系 的方向性，了解热力学第二
统无序程度的物理量
定律。
增删及原因
删去“初步了解熵是反映系 统无序程度的物理量” 限于课时，删去难度较大的 有关熵的内容。
核心素养
物理观念
科学思维
物理观念
物质观：从微观角度认识物质结构 运动观：经典的流体理论中微粒做匀速直线运动、统计理论中分 子运动规律 相互作用观：微观粒子间的相互作用，粒子与器壁的相互作用 能量观：从微观角度认识一个热力学系统的内能及内能变化原因
3.液滴上下表面都与气体分子发生完全弹 性碰撞
如果认为气体分子处于运动状态，则气体分子的热运动 速度u远大于雨滴下落的速度v。如果发生的是完全弹性碰 撞，以圆盘为参考系，则：
圆盘上面分子的速率为u-v 圆盘下面分子的速率为u+v
Δm1=n(u-v)ΔtSm0 F1Δt=Δm·2(u-v) F1=2nm0S(u-v)2
-COOH
油酸分子
d 水 水面上单分子油膜的示意图
在做“用油膜法估测分子的大小”实验时，将6mL的油酸 溶于酒精中制成104mL的油酸酒精溶液。用注射器取适量 溶液滴入量筒，测得每滴入75滴，量筒内的溶液增加1mL。 用注射器把1滴这样的溶液滴入表面撒有痱子粉的浅水盘 中，把玻璃板盖在浅盘上并描出油酸膜边缘轮廓，如图所 示。已知玻璃板上正方形小方格的边长为1cm，则油酸膜 的面积约为________m²（保留两位有效数字）。由以上数 据，可估算出油酸分子的直径约为________m（保留两位 有效数字）。
《热学》 教材教法建议
2019.11
•课标要求及变化
结合2018版物理学科教学指导意见
分子动理论
老课标
2017版课标
增删及原因
（1）认识分子动理论的 3.1.1通过实验，估测油 删去“知道阿伏加德罗 基本观点，知道其实验 酸分子的大小。了解分 常数的意义”
依据。知道阿伏伽德罗 子动理论的基本观点及
一种理论是否成立，需要在生活实际中用真实的数据加以验证。我 们所建立的物理模型是否可以解释雨滴所受阻力的大小，我们可以 比较生活中的客观事实是否和模型预言结果相一致，将本题所涉及 的一些物理量列出如下：
• 雨滴下落的收尾速度在几米每秒的范围内； • 雨滴的半径是毫米量级，从0.5mm-2mm不等，密度
科学思维
• 模型建构：微观上的分子模型、宏观上的物质模型、要求学生能 够构建流体问题中的柱体模型，微观粒子与平面碰撞的理想模型
• 推理论证：将宏微观结合起来，以微观实质解释宏观现象，从微 观机制推导宏观物理量，能正确认识气体压强产生的本质
• 质疑创新：永动机
考试说明
68.分子动理论基本观点。物质是由大量分子组成的。
现的意义。
的挫折和失败对科学发现的
（2）认识热力学第一定律。 意义。
理解能量守恒定律。用能量 3.2.2理解能量守恒定律，能
守恒观点解释自然现象。体 用能量守恒的观点解释自然
会能量守恒定律是最基本、 现象。体会能量守恒定律是
最普遍的自然规律之一。 最基本、最普遍的自然规律
（3）通过自然界中宏观过程 之一。
的事例
气体模型。能用分子动
理论和统计观点解释气
体压强和气体实验定律。
选择性必修3 选修3-3
热力学定律
老课标
2017版课标
（1）通过有关史实，了解热 3.2.1知道热力学第一定律。 力学第一定律和能量守恒定 通过有关史实，了解热力学
律的发现过程。体会科学探 第一定律和能量守恒定律的
索中的挫折和失败对科学发 发现过程，体会科学探索中
整理得：F=nm0Sv2， 由牛顿第三定律，可知圆盘所受空气阻力：f =nm0Sv2。
2.只考虑液滴下表面与气体分子发生完全弹性 碰撞
我们仍然认为开始时气体分子处于静止状态，雨滴只与下方的气体 分子发生碰撞。如果发生的是完全弹性碰撞，以圆盘为参考系，则 气体分子初、末速度大小均为v，方向相反。 在Δt时间内，与圆盘碰撞的空气分子质量为Δm=nvΔtSm0， 竖直向下为正方向，则空气分子的速度由-v变化到v，速度变化量 Δv=2v， 根据动量定理，有：FΔt=Δm2v， 整理得：F=2nm0Sv2， 由牛顿第三定律，可知圆盘所受空气阻力：f =2nm0Sv2。
常数的意义
相关的实验证据。
例1：估测油酸分子大小，3.1.2通过实验，了解扩
体会建立模型和估测方 散现象。观察并能解释
法在研究物理问题中的 布朗运动。
应用。
例1 利用显微镜观察布朗
例2 观察并解释布朗运动。运动
分子动理论
老课标
2017版课标
增删及原因
（2）了解分子运动速率 3.1.2了解分子运动速率 增加“知道分子运动速 的统计分布规律。认识 分布的统计规律，知道 率分布图像的物理意义”
Δm2=nm0(u+v)ΔtSm0 F2Δt=Δm·2(u+v) F2=2nm0S(u+v)2
f=F1-F2=2nm0S[(u+v)2-(u-v)2]=2nm0S4uv=8nm0Suv 考虑到题干中“大量气体分子在各方向运动的几率相等”，碰撞 几率调整为，即单位体积内与圆盘发生碰撞的分子个数为16n。 圆盘所受空气阻力：f=43nm0Suv
• 分子的直径d
• 分子数N
• 单位体积内的分子个数n
固体、液体
ddd
d
小球模型
气体
立方体模型
d
d
d
V0=16πd3 V0=d3
14．根据下列哪一组数据可以算出阿伏加德罗常数 A．液态水分子的质量和水的摩尔质量 B．液态水分子的体积和水的摩尔体积 C．二氧化碳气体分子的质量、密度和摩尔体积 D．二氧化碳气体分子的体积、密度和摩尔质量
• 隧道电流的大小与穿过势垒的几率相 关
• 隧道电流的强度对探针针尖与样品表 面之间的距离相关，距离每减小一个 10-10m，电流增加一个数量级。
• 视频：扫描隧道显微镜原理
二、实验：用油膜法估测油酸 分子的大
宏观
d V 微观 S 宏观
d：10-10 m
油酸的分子式为C17H33COOH
C17H33-
因为气体分子对静止雨滴的作用力为零，我们可以认为开始时气体 分子处于静止状态，如果只考虑雨滴下落的定向运动，则雨滴只与 其下方的气体分子发生碰撞。如果发生的是完全非弹性碰撞，则末 态气体分子与液滴共速。
在Δt时间内，与圆盘碰撞的空气分子质量为Δm=nvΔtSm0，其速度 由0变化到v，
以F表示圆盘对气体分子的作用力，根据动量定理，有：FΔt=Δmv，
• 一、用分子的“小”，突出 “大量”
即使是高倍的光学显微 镜也无法观测到分子
• 光学显微镜：10-7m， • 可见光的波长范围380nm-
780nm
电子显微镜
• 世界上第一台电子显微镜德国的 鲁斯卡(Ruska)分辨率50nm
• 不考虑相对论效应，一个原来静 止的电子，在经过100V电压加速 后，德布罗意波长约为0.12nm