《分子的热运动》教案 人教课标九年级下
一、教学目标
1．知识目标：
（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．能力目标：
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。
3．物理方法教育目标：
从对悬浮颗粒无规则运动的原因分析，使学生初步了解用概率统计的观点分析大量偶然事件的必然结果。
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、教学方法
实验演示，教师讲解，视频演示
四、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。
2．制备好的有藤黄悬浮颗粒的水、显微镜用载物片、显微摄像头、大屏幕投影电视。
3．计算机，多媒体教学课件
五、教学过程
（－）引入新课
让学生观察两个演示实验：
【演示】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。如图1所示。
【演示】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。
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。这些内容在初中物理中已经学习过了。
（实验引入新课，激发学生学习兴趣，同时活跃气氛，调动积极性）
【板书】第二节?分子的热运动
（二）进行新课
【板书】1．布朗运动
【课件演示或视频展示】布朗运动
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。
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有藤黄的水滴，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。将一台显微镜放在讲台上，然后用显微摄像头拍摄布朗运动，经过电脑在大屏幕上显示投影成像，让全体学生观察，最好教师用教鞭指一个颗粒在屏幕上的位置，以此点为参考点，让学生看这颗微粒以后的一些时间内对参考点运动情况。
让学生看教科书图11-4（如下图），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。
【板书】2．布朗运动的特点
（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。
（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。
【板书】3．布朗运动的成因
（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。
分层次地提问学生：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？
归纳总结，学生回答，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。但布朗微粒的运动是无规则的，非定向的，因此液体的温度差不是产生布朗运动的原因。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，只能是液体内部造成的。
（培养学生分析推理能力）
（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。如教科书上的插图所示。
【视频展示】布朗运动的产生原因
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。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。
总结：液体分子永不停息的无规则运动是产生布朗运动的原因。分子的运动我们是看不见的。做布朗运动的微粒是由成千上万个分子组成的，微粒的布朗运动并不是分子的运动。但是微粒的布朗运动的无规则性，却反映了液体内部分子运动的无规则性。
【板书】4．热运动
物体里分子永不停息的无规则运动。在大量实验事实（如扩散、布朗运动等等）的基础上人们认识到，构成物体的大量分子（以及原子、电子等）一直是在永不停息地做无规则运动。这种运动跟温度有密切关系，温度越高，分子的无规则运动越激烈。通常所说的“热”实质上是物质的一种运动形式。微观范围大量分子无规则运动剧烈程度的宏观反映就表现为温度的高低，因此称大量分子的这种无规则运动为热运动。要强调说明，分子的热运动是大量分子的行为，它的整体有着统计规律性。宏观上测定的量（如温度），反映了与大量微观粒子运动相应的统计平均值（如分子热运动的平均动能）。
（三）课堂练习
1．下列现象中属于固体扩散现象的是（ ）
A．小树一年比一年长高
B．铁块放久后生了锈
C．打开醋瓶能迅速闻到醋的酸味
D．长期放石灰的墙角有相当厚的一层墙壁染上了白色
2．关于布朗运动，下列说法正确的是（ ）
A．布朗运动就是液体分子的热运动
B．布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的分子的无规则热运动
C．温度越高，布朗运动越激烈
D．悬浮颗粒越小，布朗运动越激烈
3．有人说布朗运动就是分子的运动。这种说法对吗？为什么？
4．为什么说布朗运动的无规则性反映了液体内部分子运动的无规则性？设想液体内部分子的运动是有规则的，比如在任何时刻所有分子都向着某个方向运动，还能不能产生布朗运动？
（四）课堂小结
提问：
1.什么是布朗运动？
布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的无规则运动，是在显微镜下观察到的
2．布朗运动有什么特点？
永不停息的无规则运动；颗粒越小，布朗运动越明显；温度越高，布朗运动越明显。
3．产生布朗运动的原因？
由于液体分子的无规则运动对固体微小颗粒各个方向撞 击的不均匀性造成的。
4．布朗运动反映了什么？
布朗运动的无规则性间接地反映了液体分子运动的无规则性。
（五）作业
教学建议
1．扩散现象证明了分子是运动的，教学时，可补充一些科技资料，说明扩散在生活和生产中的意义。
2．布朗运动是本节教学的重点，布朗运动产生的原因不在外界而在液体内部。悬浮颗粒做布朗运动是无规则的，反映了液体分子运动的无规则性。在布朗运动的教学中要重点说明：微粒越小时，来自各方向的液体分子的撞击力不平衡性越明显，布朗运动越激烈，这是产生布朗运动的原因。
3．知道大量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。教学时要注意以实验事实为基础。
4．学生在以前的物理课中虽然已经学习了分子运动论的初步知识，尽管本课是以布朗实验为基础，但由于受到知识基础和抽象思维能力发展水平的限制，对布朗运动的本质认识往往还存在较大的障碍。针对这个特点，用flash制作了布朗运动的动画模拟，以及大颗粒，小颗粒时的动画模拟，从而有效地突出重点，克服难点，实践证明取得良好的教学效果。
5．尽管CAI有其先进的一方面，但就物理学科而言，我们不能忘记她是以科学实验为基础的学科，教学中绝对不能简单地以课件代替实验，所以本人在教学中始终坚持该做的实验一定要做。只有对那些课堂无法完成的实验或很难用语言说明清楚的问题，使用CAI才能充分发挥优势，达到更好的教学效果。
参考资料
布朗运动 悬浮在液体或气体中的微粒（线度～10-3毫米）表现出的永不停止的无规则运动。于1827年由英国植物学家布朗用显微镜观察悬浮在水中的花粉时，首先发现花粉颗粒所做的这种运动。以后，人们发现在温度均匀、无外力作用的流体中都能观察到这类微粒的布朗运动。例如墨汁稀释后碳粒在水中的无规则运动，藤黄颗粒在水中的无规则运动……。而且温度越高，微粒的布朗运动越剧烈。发现后的50年内，人们一直不了解这种运动的原因。直到1877年德耳索提出，这是由于微小颗粒受到它周围液体（或气体）分子碰撞作用的不平衡性而引起的，认识到液体（或气体）分子永不停息的无规则运动是产生微粒的布朗运动的原因。到1905年及以后几年内经爱因斯坦等人的理论研究和定量实验，对布朗运动的性质和解释完全清楚了，成为分子运动论和统计力学发展的重要转折点。确切解释的梗概是：线度约10-4～10-2毫米的微粒受到它周围流体大量分子热运动的不规则频繁碰撞（液体分子每秒约1019次、气体分子每秒约1015次），若某一瞬间在某一方面碰撞数大大超过其他方面的碰撞数，微粒就会产生一明显位移。这种不平衡碰撞产生的力是一种涨落不定的净作用力，它驱动着“布朗颗粒”做无规则运动。布朗运动代表了一种随机涨落现象，它不仅反映了周围流体内部分子运动的无规则性，关于它的理论在其他许多领域也有重要应用，如对测量仪表测量精度限度的研究、对高倍放大的电讯电路中背景噪声的研究等等。
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