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2019-2020年高中物理《物體是由大量分子組成的》教案2 新人教版選修3-3 要 點：理解油膜法測分子直徑的方法 知道阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值和單位，能進行相應(yīng)的計算 知道一般分子的直徑的數(shù)量級和質(zhì)量數(shù)量級 教學(xué)難點：宏觀到微觀的思維方法的改變和適應(yīng) 考試要求：高考Ⅰ（物質(zhì)是由大量分子組成的），會考 課堂設(shè)計：鑒于學(xué)生在初中已接觸分子運動的基本內(nèi)容，而又有一定化學(xué)（原子）知識，不必再對這個理論的形成進行講述。課堂教學(xué)針對學(xué)生認(rèn)為不可能（用簡單方法測到分子直徑）的實驗引起學(xué)生的興趣，并詳細(xì)介紹實驗中的“放大”作用，體會怎樣通過宏觀量來（間接）測量微觀量，使得在沒有實驗、多媒體的配合下有一個新奇的印象。通過對分子的具體計算和比較、抽象思維和理想化模型的處理，對看不見摸不著很微小的分子（直徑數(shù)量級、質(zhì)量數(shù)量級）有個初步的了解。利用阿伏加德羅常數(shù)進行數(shù)量計算后，通過小結(jié)點明思維方法的不同，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。 解決難點：學(xué)生對由宏觀量表示微觀量的認(rèn)識并不難，但這種簡單原理應(yīng)用中有極高的思維要求，盡管學(xué)生可以通過結(jié)合化學(xué)知識、阿伏加德羅常數(shù)對微小量進行計算，但其真正體會分子小到什么程度還需要相應(yīng)的練習(xí)來理解和鞏固。 學(xué)生現(xiàn)狀：學(xué)生知道分子很小，但沒有建立數(shù)量級，無法表示小到什么程度； 不能理解油膜法測分子直徑的實驗原理和意義； 首次涉及測定微小量中的思維能力缺乏準(zhǔn)備。 培養(yǎng)能力：分析綜合能力，理解推理能力，實驗?zāi)芰? 思想教育：唯物主義世界觀，愛國主義，自信和自強 課堂教具：直玻管（一端封閉）、水杯、紅色水、酒精、小燒杯、滴管 備 注：學(xué)生實驗《用油膜法估測分子的大小》不安排在夏令營中進行 一、引入(8’) 從今天開始我們將學(xué)習(xí)熱學(xué)，熱學(xué)知識主要分為兩部分：第一部分是從微觀角度研究熱學(xué)問題，即從分子動理論的觀點認(rèn)識熱現(xiàn)象；第二部分是從宏觀角度研究熱學(xué)問題，即從能量的觀點認(rèn)識熱現(xiàn)象。這一章先學(xué)第一部分，即從分子動理論的觀點來認(rèn)識熱現(xiàn)象。 【問】 首先談?wù)勀銈儗Ψ肿拥恼J(rèn)識，你認(rèn)可三大內(nèi)容的理由？ ①物質(zhì)由大量分子組成 證明：微粒間有空隙 ——能找到這種空隙就能證明微粒的存在 演示水和酒精混合后體積減小 ②分子在不停地作無規(guī)則運動 氣味的擴散、溶解、墨水的擴散 ③分子間有相互的作用力 （注：物理學(xué)中把原子、分子、離子統(tǒng)稱為分子，區(qū)別與化學(xué)中的分子） 研究分子運動與原來高一知識是不同的：宏觀與微觀，個體與群體，實驗與想象。本節(jié)課我們就來學(xué)習(xí)構(gòu)成物質(zhì)的微粒的特點。 二、分子大小的測定(20’) 【問】你們認(rèn)為分子很小，小到什么程度？ １厘米3的水，分子數(shù)為3.351022個，若均勻分布地球表面，則5億個/米2；若像拉面一樣拉成一列，長度是地球太陽間的90倍。 若我們吸滿一個口腔的空氣，以1億個/秒的速度吸入氣體分子，達(dá)到1大氣壓需要2200個世紀(jì)。 分子極其微小，不但用肉眼不能直接看到它們，就是用光學(xué)顯微鏡也看不到它們。現(xiàn)在有了能放大幾億倍的掃描隧道顯微鏡，用它能觀察到物質(zhì)表面的分子。 怎樣才能知道分子的大小呢？ 【思考】現(xiàn)在我們有一個集裝箱的乒乓球，如何測得一個球的高度？ 請注意：微觀的“球”是不能直接測得高度的 閱讀課本測定分子大小的方法（油膜法）， 思考 這個實驗中主要推薦的是一種科學(xué)的思維方式：怎樣用宏觀量表示微觀量。 【思考題】 1、 用什么方法來測定分子的大小和直徑？ 2、 怎樣才能用此方法來測分子的直徑和大??？ 3、 用此方法測分子直徑的科學(xué)依據(jù)是什么？ 分析：1、粗略測定法：單分子層油膜法測分子直徑 油膜法測定分子直徑： 對應(yīng)具體的數(shù)據(jù)計算 ①取一滴油，測出其體積 1厘米3 ②稀釋（放大） 加溶劑至 200厘米3 ③取稀釋液1滴 如125滴為1厘米3，此時 含油為1/(200125)厘米3 ④擴展成油膜 水面盡量擴展 ⑤測油膜面積 單層劃格，得S 一般油膜能達(dá)到1/4～1/3米2，以割補法求所占格的面積 ⑥設(shè)分子為球形且單層排列 理想化模型 ⑦計算厚度（直徑） D＝1/(200125S)厘米 一般在10-10m數(shù)量級上 2、測定原理d=V/s 水 d 3、科學(xué)依據(jù)： ①油分子看成球形 ②將油膜看成單分子油膜 ③不考慮油分子之間的間隙 注：建立理想化分子模型是物理研究的重要方法 4、分子直徑的數(shù)量級：10-10m 舉例：水分子直徑的數(shù)量級 410-10m；氫氣分子直徑2.310-10m。 分子是很小的，如果把水分子跟乒乓球比就相當(dāng)于乒乓球跟地球大小相比，每個物體分子的數(shù)目都大的驚人。 例如：1cm3水中約有3.31022m個分子，假如全世界的人不分男女老少都來數(shù)這些分子，每人每秒數(shù)一個也需要大約17萬年才能數(shù)完。 例：一滴石油體積為10-3cm3,把它滴在平靜的湖面上，擴散成面積為2.5m2的單分子層油膜，則石油的半徑為多少？（210-10m） 三、阿伏加德羅常數(shù)(10’) 【問】怎么理解“摩爾”？ 物質(zhì)量的單位——國際單位制中的基本單位之一 1971年第14屆國際計量大會決定，把0.012克C12所含的結(jié)構(gòu)粒子數(shù)定義為1摩爾。 即：NA＝6.021023mol-1 單位：個/摩爾——類似箱、打、年、光年等單位量 摩爾有兩個含義：①能表示一種（特定）物質(zhì)的質(zhì)量 ②能表示所含的結(jié)構(gòu)粒子數(shù) 它是一個很大的數(shù)，但用在微觀上，并不一定表示很多的量（如體積、質(zhì)量等） 因為分子很小，所以構(gòu)成一般（宏觀上能測量到的）物體，需要很大的數(shù)目，NA就是起這樣作用的一個單位量。 這是一個極其重要的物理量，它時宏觀量和微觀量之間的聯(lián)系橋梁： 例：已知1摩爾的水質(zhì)量0.018千克，求水分子質(zhì)量 m＝0.018千克/NA＝3.010-26千克 微觀的極小量構(gòu)成了宏觀，宏觀的測量證實了微觀（辯證關(guān)系） 無法直接測得的分子大小、分子質(zhì)量跟宏觀的摩爾體積、摩爾質(zhì)量聯(lián)系在一起。 四、小結(jié)和練習(xí)(5’) 分子很小：直徑數(shù)量級10-10m 分子很輕：質(zhì)量數(shù)量級10-26～10-30kg 重要常數(shù)：NA＝6.021023mol-1 閱讀材料《納米技術(shù)》 作業(yè)：課本P71 練習(xí)一（檢查板演的列式） 摩爾質(zhì)量：1摩爾該種物質(zhì)分子的集合總質(zhì)量（與物質(zhì)有關(guān)），千克/摩爾 若以克/摩爾為單位，則摩爾質(zhì)量恰好是其分子量 摩 爾 數(shù)：一定物質(zhì)量中含有的粒子數(shù)是摩爾的倍數(shù) 教學(xué)札記： 1. 2. 3.