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器材

演示實驗：

投影儀、玻璃試管、橡皮塞、熱水、冷水等。

學生實驗：

DIS(壓強傳感器、溫度傳感器、數據采集器和計算機等)、分別裝有二氧化碳、氧氣、空氣等各種形狀的玻璃燒瓶，遠紅外加熱器。

重點：對p－t圖像的分析討論，得到查理定律。

難點：對p－t圖像物理意義的分析討論，歸納得出結論，應用外推法建立熱力學溫標。

3．情感、態度價值觀

(1)領略物理思維方法在探究、分析推理過程中的作用。

(2)由日常生活中的氣體等容變化現象養成觀察身邊的物理現象的習慣。

(3)在探究過程中體驗合作的意義和樂趣，養成共享各自的探究成果的習慣。

2．過程與方法

(1)運用控制變量的方法進行DIS實驗。

(2)運用外推法建立熱力學溫標，并在對p－T圖像分析的基礎上得出查理定律。

1．知識與技能

(1)知道一定量的氣體在體積不變的情況下壓強和溫度間關系的圖象表達，即p－t圖像和p－T圖像。

(2)知道熱力學溫標，知道絕對零度的物理意義。

(3)理解查理定律。

(4)學會用DIS實驗器材完成一定量的氣體在體積不變的情況下壓強和溫度間關系的

探究任務，并正確處理實驗數據。

本節內容是學生在學習了分子動理論和波意耳定律等知識后，對氣體狀態變化規律的研究過程和方法有一定了解的基礎上，進一步研究氣體的等容變化過程及其規律。從科學研究方法來看，熱學作為一個獨立的知識體系，它在繼承力學的許多研究方法的同時，又增添一些新的研究方法--外推法(也稱極限思維法)，并導致熱力學溫標的創立；建立微觀氣體模型對宏觀規律獲得本質的認識等。

學習本節內容需要理解氣體的體積、壓強和溫度這三個狀態參量和氣體的狀態變化之物理意義，并且要了解探究氣體狀態變化規律常用的方法--控制變量法和使用DIS實驗器材的一些必備技能。

通過氣球加熱后破裂等情景引入，使學生定性認識到一定質量的氣體在體積不變時其壓強變化與溫度變化的趨向相同。

通過對不同種類、不同體積的氣體進行DIS實驗探究，在計算機上得到p－t圖像，并要求學生作圖，然后通過對p－t圖像的分析、討論，理解壓強隨溫度變化是線性的關系和圖線在縱軸與橫軸上截距的物理意義。

應用外推法合理外推圖線，創建熱力學溫標，并得到查理定律。

本節課的學習體現出以學生為學習的主體，在獲得知識的同時，感受科學探究的過程與方法，學會應用DIS實驗研究實際問題，應用物理思維方法進行推理分析、得出結論，促使學生形成樂于探究的情感。

(三)分子晶體

1、定義：分子間以分子間作用力(范德華力，氫鍵)相結合的晶體叫分子晶體。

(1)構成分子晶體的粒子是分子；

(2)分子晶體的粒子間的相互作用是范德華力；

(3)范德華力遠小于化學鍵的作用；

(4)分子晶體熔化破壞的是分子間作用力。

2、典型的分子晶體

(1)所有非金屬氫化物：H2O、H2S、NH3、CH4、HX

(2)部分非金屬單質：X2、 N2、 O2、 H2、S8、P4、C60

(3)部分非金屬氧化物：CO2、SO2、N2O4，P4O6， P4O10

(4)幾乎所有的酸：H2SO4、HNO3、H3PO4

(5)大多數有機物：乙醇，冰醋酸，蔗糖

3、分子晶體的物理特性：

某些分子晶體的熔點

由于范德華力很弱，所以分子晶體一般具有：

(1)較低的熔點和沸點；

(2)較小的硬度；

(3)一般都是絕緣體，熔融狀態也不導電。

[思考1]為何分子晶體的硬度小，熔沸點低？

因為構成晶體的微粒是分子，分子之間以分子間作用力(主要是范德華力)相結合，范德華力遠小于化學鍵的作用。

[思考2]是不是在分子晶體中分子間只存在范德華力？

不對，分子間氫鍵也是一種分子間作用力，如冰中就同時存在著范德華力和氫鍵。

[思考3]為何干冰的熔沸點比冰低，密度卻比冰大？

　　 由于冰中除了范德華力外還有氫鍵作用，破壞分子間作用力較難，所以熔沸點比干冰高。由于分子間作用力特別是氫鍵的方向性，導致晶體冰中有相當大的空隙，所以相同狀況下體積較大。又由于CO2分子的相對分子質量>H2O分子的相對分子質量，所以干冰的密度大。

4、分子晶體的結構特征

大多數分子晶體結構有如下特征：

(1)如果分子間作用力只是范德華力。以一個分子為中心，其周圍通常可以有幾個緊鄰的分子。如O2、C60、CO2，我們把這一特征叫做分子緊密堆積。

(2)如果分子間除范德華力外還存在著氫鍵，分子就不會采取緊密堆積的方式。如在冰的晶體中，每個水分子周圍只有4個緊鄰的水分子，形成正四面體。氫鍵不是化學鍵，比共價鍵弱得多卻跟共價鍵一樣具有方向性，而氫鍵的存在迫使四面體中心的每個水分子與四面體頂角方向的4個相鄰水分子相互吸引，這一排列使冰晶體中空間利用率不高，皆有相當大的空隙使得冰的密度減小。

5、分子晶體熔、沸點高低的比較規律

分子晶體要熔化或汽化都需要克服分子間的作用力。分子間作用力越大，物質熔化和汽化時需要的能量就越多，物質的熔、沸點就越高。因此，比較分子晶體的熔、沸點高低，實際上就是比較分子間作用力(包括范力和氫鍵)的大小。

(1)組成和結構相似的物質，相對分子質量越大，范德華力越大，熔沸點越高。如：O2>N2，HI>HBr>HCl。

(2)分子量相等或相近，極性分子的范德華力大，熔沸點高，如CO>N2

(3)含有氫鍵的，熔沸點較高。如H2O>H2Te>H2Se>H2S，HF>HCl，NH3>PH3

(4)在烷烴的同分異構體中，一般來說，支鏈數越多，熔沸點越低。如沸點：正戊烷>異戊烷>新戊烷；芳香烴及其衍生物苯環上的同分異構體一般按照“鄰位>間位>對位”的順序。

(二)晶胞

1、晶胞的定義：晶體結構中的基本單元叫晶胞。

(1)晶胞是從晶體結構中截取出來的大小、形狀完全相同的平行六面體。晶胞代表整個晶體，無數個晶胞堆積起來，則得到晶體。

(2)整個晶體是由晶胞“無隙(相鄰晶胞之間沒有任何間隙)并置(所有晶胞都是平行排列的，取向相同)”堆砌而成。晶胞的無隙并置體現了晶體的各向異性(強度、導熱、光學性質)和緊密堆積(緊密堆積指由無方向性的金屬鍵、離子鍵和范德華力等結合的晶體中，原子、離子或分子等微觀粒子總是趨向于相互配位數高，能充分利用空間的堆積密度最大的那些結構。)。

(3)晶胞內微粒的組成反映整個晶體的組成，求出晶胞中微粒的個數比就能寫出晶體的化學式。

2、晶胞中原子個數的計算方法：

(一)晶體與非晶體

1、晶體的定義：晶體是由原子或原子團、離子或分子在空間按一定規律周期性地重復排列構成的固體物質。非晶體是原子、分子或離子無規則地堆積在一起所形成的固體。

(1)一種物質是否是晶體是由其內部結構決定的，而非由外觀判斷。

(2)晶體內部的原子有規律地排列，且外觀為多面體，為固體物質。

(3)周期性是晶體結構最基本的特征。

2、晶體與非晶體的本質差異

(1)自范性：晶體能自發性地呈現多面體外形的性質。

(2)晶體自范性的本質:是晶體中粒子微觀空間里呈現周期性地有序排列的宏觀表象。

(3)晶體自范性的條件之一：生長速率適當。如熔融態的二氧化硅，快速地冷卻得到瑪瑙，而緩慢冷卻得到水晶。

3、晶體形成的一段途徑：

(1)熔融態物質凝固。如從熔融態結晶出來硫晶體。

(2)氣態物質冷卻不經液態直接凝固(凝華)。如凝華得到的碘晶體。

(3)溶質從溶液中析出。如從硫酸銅飽和溶液中析出的硫酸銅晶體。

4、晶體的特點：

(1)均勻性

(2)各向異性

(3)自范性

(4)有明顯確定的熔點

(5)有特定的對稱性

(6)使X射線產生衍射

6. 了解金剛石等典型原子晶體的結構特征，能描述金剛石、二氧化硅等原子晶體的結構與性質的關系。