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2019-2020年新課標(biāo)人教版1-2選修一1.3《固體和液體》WORD教案7 由于本章在本省的高中會(huì)考考試目標(biāo)中只剩下晶體與非晶體的區(qū)別以及液體表面張力現(xiàn)象兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)（這兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)與中學(xué)物理的其它部分又沒有多大的聯(lián)系）．因此，與其說本章應(yīng)教給學(xué)生有關(guān)固體和液體方面的簡(jiǎn)單知識(shí)，倒不如說應(yīng)通過本章教學(xué)教給學(xué)生一些物理科學(xué)的方法，這些方法雖然對(duì)于中學(xué)生是首次接觸，然而其用途甚廣，影響深遠(yuǎn)。 一、理想化模型和假說模型 學(xué)生從高一起就學(xué)習(xí)了物理模型，比如質(zhì)點(diǎn)、剛體、光滑平面，勻速直線運(yùn)動(dòng)等。這只是一種模型方法，這種方法是在了解了事物的全貌，或認(rèn)識(shí)了其本質(zhì)之后，把要研究的事物的本質(zhì)抽象出來，對(duì)于原型來說，這是理想化的本質(zhì)模型。還有另一種情況，即當(dāng)人們還未了解事物的全貌，還未認(rèn)識(shí)其本質(zhì)，而是根據(jù)一定限度的觀測(cè)、實(shí)驗(yàn)資料，提出一種假說，對(duì)于原型來說，這是階段性的假說模型，這又是一種模型方法。這種方法在研究物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)中特別重要。 大家對(duì)這兩種模型方法的重要性都有相當(dāng)?shù)恼J(rèn)識(shí)，但是在教學(xué)中的處理卻大不一樣，對(duì)于前者，大家往往從質(zhì)點(diǎn)教學(xué)一開始就予以充分的重視，而對(duì)于后者，卻并不是從一開始就予以充分重視的，往往直到學(xué)習(xí)物理光學(xué)和原子結(jié)構(gòu)了，這種模型方法大量呈現(xiàn)，學(xué)生在眾多的模型面前，就會(huì)顯得無所適從。實(shí)際上，從我們教學(xué)的角度來講，應(yīng)當(dāng)在平時(shí)多注意方法因素的教育。比如說，在本章進(jìn)行的晶體的空間空間結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)的教學(xué)中，學(xué)生首次接觸這種假說模型，就應(yīng)當(dāng)充分重視。 假說模型在提出時(shí)就履行其解釋功能。人們是根據(jù)晶體的外形和物理性質(zhì)的各向異性提出了空間空間結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)的，食鹽晶體是由鈉離子、氯離子等距離地排列在三組兩兩垂直的平行線上，我們從外觀上的確可以看到小鹽粒的正方體形狀（或別的形狀）都是有棱有角的，石墨和金剛石的空間結(jié)構(gòu)的不同，造成了它們強(qiáng)度的區(qū)別?？臻g結(jié)構(gòu)模型能很好地解釋晶體的物理性質(zhì)。 假說模型僅僅停留在解釋現(xiàn)象是不夠的，隨著實(shí)踐的發(fā)展，假說模型要經(jīng)受實(shí)踐的檢驗(yàn)，履行其判據(jù)功能。當(dāng)假說模型與實(shí)踐發(fā)生矛盾時(shí)，它將被否定（揚(yáng)棄），當(dāng)假說模型與實(shí)踐一致時(shí)，模型被肯定，或進(jìn)一步證實(shí)。晶體的空間空間結(jié)構(gòu)模型是十九世紀(jì)中葉提出的，在二十世紀(jì)前期，勞厄等人用x射線衍射的方法，得到實(shí)驗(yàn)的結(jié)果可以推斷晶體中原子排列，并測(cè)出晶體的晶格常數(shù)，證實(shí)了晶體的空間空間結(jié)構(gòu)模型的正確性。隨著探測(cè)手段的發(fā)展，現(xiàn)今的電子顯微鏡能分辯出相距1埃的兩個(gè)物點(diǎn)，可以分辯到單個(gè)的原子。所以，現(xiàn)在人們用電子顯微鏡對(duì)晶體內(nèi)部可以直接進(jìn)行觀察和照相，進(jìn)一步證實(shí)了這種模型的正確。 二、有序和無序 研究我們的世界的有序和無序本來是一個(gè)很普遍的問題，它在中學(xué)物理中不甚強(qiáng)調(diào)，但在本章教學(xué)中它就處在顯著的地位。為什么在云母晶體上的一層薄石蠟被熱鋼針熔化成橢圓形而玻璃板上的薄石蠟被熱鋼針熔化成圓形，這種宏觀上的物理性質(zhì)的各向異性與各向同性的區(qū)別正是來自微觀上的有序和無序。 有序和無序是相對(duì)的，單晶體的空間結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)是完全有序的，多晶體的每一個(gè)小單晶是有序的，而小單晶的排列是無序的。我們可以把金屬結(jié)構(gòu)看成每個(gè)原子占有確定的格點(diǎn)仍然是有序的，那么合金（比如由A和B兩種成分組成）呢？雖然晶格中原子占有的位置是有序的，但是占有格點(diǎn)的原子的成份或是A或是B，表現(xiàn)為無序，摻雜的半導(dǎo)體材料也是這樣。液體的結(jié)構(gòu)也是短程有序的，這種有序的區(qū)域隨時(shí)間在變化。而液晶可以在電壓控制下有序與無序之間實(shí)行轉(zhuǎn)化。我們?nèi)绻岩壕У倪@種變化類比到鐵磁物質(zhì)的話，那么我們把安培電流取向一致的叫有序，取向不一致的叫無序，那么在外磁場(chǎng)的作用下可使鐵磁物質(zhì)在無序和有序之間實(shí)行轉(zhuǎn)化。 三、理性方式和感性方式 人們解決問題的思維方式，按解決途徑分有兩種：理性方式與感性方式。這兩種方式各有自己的適用范圍、優(yōu)缺點(diǎn)，這兩種方式在實(shí)踐中的發(fā)展還會(huì)交互作用。假如我們要對(duì)一個(gè)物體求重心，用理性方式就是重積分計(jì)算，用感性方式，就是用懸掛法作出鉛垂線的交點(diǎn)。 我在上中學(xué)時(shí)曾聽從國外歸來的學(xué)者作報(bào)告，說時(shí)針與分針在一晝夜重合幾次，分別是什么時(shí)刻？美國的學(xué)生會(huì)拿出手表撥表，而中國學(xué)生則拿出筆來計(jì)算。我當(dāng)時(shí)想，那是因?yàn)槲覜]有手表，后來我有了手表（現(xiàn)在我們的中學(xué)生也都有了手表）但也從來未撥表解答過問題。還是李高風(fēng)老師分析得對(duì)：這是由于從小學(xué)開始的長(zhǎng)期的數(shù)學(xué)教學(xué)進(jìn)程中偏重推理的訓(xùn)練，而忽視了感性操作的訓(xùn)練[注]．而本章教材具有培養(yǎng)學(xué)生用感性方式解決問題的豐富題材。液滴在消除重力影響下其表面受張力作用呈球形，就可以觀察橄欖油在水和酒精的混合液里的現(xiàn)象。肥皂膜的收縮使棉線拉成弧形，使棉線圈張成圓形（如圖1），如果用一個(gè)立方體鐵絲框架浸入肥皂水取出后，肥皂膜會(huì)成圖2的形狀，實(shí)際上，這些現(xiàn)象都是肥皂膜的面積取到極小值。浸潤(rùn)現(xiàn)象發(fā)生凹形彎月面與不浸潤(rùn)現(xiàn)象發(fā)生的凸形彎月面，毛細(xì)現(xiàn)象在粗細(xì)不同管子中的高度差不同，這些都可以用感性和理性兩種方式給以解決。本章的作業(yè)是學(xué)過知識(shí)在實(shí)踐中的應(yīng)用，應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生在解釋現(xiàn)象之前或之后親手做一下實(shí)驗(yàn)：縫衣計(jì)和硬幣可以放在水面而不沉、玻璃斷門在火焰上燒熔變圓、篾籮可以盛水（少量水）等。人們常說：“欲知結(jié)果，一試便知”這就是指感性方式，感性方式是一種重要的方式，它快速、直觀、啟發(fā)性強(qiáng)。我們要通過物理教學(xué)逐步培養(yǎng)學(xué)生習(xí)慣于交替地使用兩種方法解決實(shí)際問題。