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2019-2020年高中物理 1.1《物體是由大量分子組成的》教案 粵教版選修3-3 【教學目的】 1.了解物質是由大量分子組成。了解分子雖小但是可認識的,知道一般分子直徑和質量的數量級； 2. 知道阿伏伽德羅常數的含義，記住這個常數的數值和單位； 3. 知道用單分子油膜方法估算分子的直徑。通過測量分子的直徑和質量，教給學生研究物理問題的方法。運用理想化方法，建立物質分子是球形體的模型，是為了簡化計算，突出主要因素的理想化方法。培養(yǎng)學生在物理學中的估算能力 4、體會通過測量宏觀量來研究微觀量的思想方法 【教學重點、難點】 其一是使學生理解和學會用單分子油膜法估算分子大?。ㄖ睆剑┑姆椒?；其二是運用阿伏伽德羅常數估算微觀量（分子的體積、直徑、分子數等）的方法。 課時安排：1課時 【課前準備】 教學設備：投影儀、平板玻璃、量筒、塑料尺、水槽、透明方格紙、滑石粉、一次性針筒（5ml）、一小袋小白菜菜籽、洗潔精酒精溶液（1∶200）、長玻璃管、紅墨水、酒精 學生：預習本節(jié)內容 【教學過程】 引言：前七章學習了有關力學方面知識，認識了力和運動一些規(guī)律。從第八章開始學習有關熱學方面知識。初中也學過一些熱現象，對其本質也用分子動理論去認識，但很不夠。這一章要進一步學習分子動理論的知識，并討論熱現象的本質及包括熱能在內的能量轉化和守恒定律。 自古以來，人們就不斷地探索物質組成的秘密。兩千多年以前，古希臘的著名思想家謨克得特說過，萬物都是由極小的微粒構成的，并把這種微粒叫做原子。這種古代的原子學說雖然沒有實驗根據，卻包含著原子理論的萌芽?？茖W技術發(fā)展到今天，原子的存在早已不是猜想，而被實驗所證實。 請大家回憶一下初中學過的分子動理論基本內容有幾點？（答：物質是由大量分子組成的、分子不停地做無規(guī)則運動、分子之間有相互作用力。） 提問：什么是分子？ （答：組成物質的最小微粒叫分子） 教師：分子是很小的，教師引導學生觀察課本的彩圖2，讓學生明確可用掃描隧道顯微鏡來觀察分子并測量其大小，而光學顯微鏡則不行。 學生：觀看課本插圖，比較光學顯微鏡和掃描隧道顯微鏡的放大倍數。 教師：分子到底有多大？用什么方法才能測出分子的大小呢？（不要求學生回答） 學生：思考 教師：出示下列器材：一袋小白菜菜籽、一只10ml量筒、一把塑料尺，并提出問題“怎樣測出菜籽直徑”。 學生：思考，提出實驗方案，并在教師引導下加以修正。 教師：綜合講評學生方案，通過投影儀定性演示實驗：量取3ml菜籽；在投影儀載物臺上加放玻璃；在玻璃上把菜籽平攤成矩形。 學生：觀察實驗，回答出計算菜籽直徑的關系式是d=V/S。 教師：菜籽和分子差不多大小都比較小，“測菜籽直徑的辦法是通過測量圈套量來研究較小量”，至于分子我們可以引申成“測分子直徑的辦法是通過測量宏觀量來研究微觀量”。下面大家考慮一下如何來測油分子的直徑。 學生：可把油滴在水平面上，從而把油與菜籽一樣平攤成一層（有的同學還說滴在水面上的油不能太多） 教師：提問：①在課堂上完成該實驗的關鍵是什么？②怎樣清楚地顯示出油膜？ 學生：（在教師的幫助下回答）①必須把油滴稀釋才能在課堂上完成該實驗，②必須在水面上灑滑石粉來顯示油膜的輪廓。 教師：通過投影儀演示單分子油膜法估測分子直徑實驗，并用來測出分子直徑數量級：把課前準備好的洗潔精酒精溶液（體積比1∶200），用針筒在接近水面處滴一滴到已灑了滑石粉的水面上，形成 單分子油膜。 學生：觀察油膜形成過程及油膜形狀，并提出測量油膜面積的辦法（如：用透明方格紙）。在每個方格中如果洗潔精的面積多于半個格的面積，則按1個格算；如果洗潔精的面積少于半個格的面積，則忽略掉。 教師：計算出油膜面積，填入投影出的例1的空格處，待學生給出解題思路后，投影解題過程并適當講解。 例1：洗潔精酒精溶液體積比是1∶200，1ml溶液可由針筒滴成230滴，滴該溶液一滴到水面形成 的油膜面積是 cm2，可求得冼潔精（看成由單一分子組成）分子直徑是多少？ 學生：計算油膜面積，回答解題思路，看、聽解題過程。知道分子直徑的數量級為10-10m。 教師：物理學中測定分子大小的方法有許多種。用不同方法測出的分子大小并不完全相同介數量級是一致的。測定結果表明，除了一些有機物質的大分子外，一般分子直徑的數量級為10-10m。例如：水分子直徑約為410-10m，氫分子的直徑約為2.310-10m。 教師：實驗小結：①我們測量分子直徑的方法是通過測量宏觀量來研究微觀量；②分子確實很小，物質是由大量分子組成的。 學生：與教師一起總結。 教師：在上述實驗中我們認為分子是怎樣排列的？ 學生：分子成球形，一個一個緊挨一個的排列。 教師：分子間真是緊密無隙的嗎？并演示水和酒精的混合實驗。 學生：思考，觀察，得出結論：分子間有空隙；體會“近似”是處理物理問題的方法之一。 教師：組成宏觀物體的分子是很多的，那到底有多少呢？ 請大家回憶一下化學中學過1mol的任何物質所含有的微粒數都相同，這個數有多大？ 學生：是阿佛加德羅常數：6.021023個。 教師：阿佛加德羅常數是一個基本常數，科學工作者不斷地用各種方法測定它，以期得到更精確的值。用投影儀投影例2 例2：現在已知1個水分子的直徑為410-10m，1mol,水的質量是0.018kg，求lmol水中所含的水分子數（即阿伏加德羅常數）。 學生：解：根據已知條件可知lmol水的體積是1．810-5m3，每個分子的體積為：，則 教師：阿伏加德羅常數具有非常重要的物理意義，它是聯系宏觀與微觀的橋梁。請大家回憶并寫出阿伏加德羅常數聯系宏觀與微觀的關系式。 學生：NA=V摩爾/V分子 NA=M摩爾/M分子 教師：我們已經知道分子的體積非常小，它的質量又如何呢？（用投影儀投影例3 例3：已知1mol氫氣的質量是2．016g，在標準狀況下氫的密度是9.010－5g/cm,求每個氫分子的質量是多少？ 學生：一般可討論出兩種方法： 解法1：1mol氫氣的質量合2.01610-3kg，里面含有6.021023個分子，則1個氫分子質量為 解法2：在標準狀況下1mol氣體體積是22.4L，則1個氫分子質量為 教師：可見分子的質量是很小的。 【課堂小結】 1、物質是由大量分子組成的； 2、研究方法小結：處理微觀領域問題有別于用牛頓力學處理宏觀領域問題，往往需要通過測量宏觀量來間接研究微觀量； 3、單分子油膜法用到的分子模型； 4、阿伏伽德羅常量的重要意義及作用。 【教學設計說明】 這一課的知識內容是簡單的，但它所涉及的是高中學生很少接觸的微觀領域。一直沉浸在宏觀現象和牛頓力學中的學生對微觀現象幾乎無感性認識，對研究微觀現象的物理思想方法更是一無所知。我覺得通過對本課的學習，僅讓學生理解知識本身是絕對不夠的，還必須讓學生初步把握微觀領域的一些特點，體會物理學在研究微觀現象時的思想方法。 其中，單分子油膜法實驗是增加學生感性認識、了解微觀領域特點的重要途徑。該實驗蘊含的實驗方法充分體現了物理學研究微觀現象最基本的思想方法（放大法）。本節(jié)課成敗的關鍵在于該實驗的教學。 根據以上分析，我確定了“知識為線索、實驗為中心、素質培養(yǎng)為重點”的教學指導思想，以實驗為基礎的啟發(fā)式教學為基本教學方式。 由教學指導思想到順利完成教學目標，在很大程度上取決于教學方式，而教學方式的選擇又必須依靠充分的教學手段。 考慮到學生較難想到單分子油膜法測分子直徑的實驗方法，我在教材和資料提供的兩個實驗的基礎上，補充了一個輔助性的實驗。 單分子油膜法測分子直徑實驗的輔助實驗：用米尺和量筒測出小白菜菜籽的直徑。實際教學中學生提出的方案有三種：①、把100粒菜籽緊密排成一排，用米尺量其長度，再求直徑；②、用量筒量出幾百粒菜籽的體積，點出菜籽的顆數，先求出一粒菜籽的體積，再求出菜籽的直徑；③、用量筒量出一定體積（V）的菜籽，把菜籽緊密地平攤成一層菜籽的矩形，再利用米測出其面積（S），最后由d=V/S算出菜籽的厚度，即菜籽的直徑。