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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(xué)目的】 1.了解物質(zhì)是由大量分子組成。了解分子雖小但是可認(rèn)識的,知道一般分子直徑和質(zhì)量的數(shù)量級； 2. 知道阿伏伽德羅常數(shù)的含義，記住這個常數(shù)的數(shù)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(zhì)量，教給學(xué)生研究物理問題的方法。運用理想化方法，建立物質(zhì)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(xué)生在物理學(xué)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(xué)重點、難點】 其一是使學(xué)生理解和學(xué)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(shù)估算微觀量（分子的體積、直徑、分子數(shù)等）的方法。 課時安排：1課時 【課前準(zhǔn)備】 教學(xué)設(shè)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(xué)生：預(yù)習(xí)本節(jié)內(nèi)容 【教學(xué)過程】 引言：前七章學(xué)習(xí)了有關(guān)力學(xué)方面知識，認(rèn)識了力和運動一些規(guī)律。從第八章開始學(xué)習(xí)有關(guān)熱學(xué)方面知識。初中也學(xué)過一些熱現(xiàn)象，對其本質(zhì)也用分子動理論去認(rèn)識，但很不夠。這一章要進(jìn)一步學(xué)習(xí)分子動理論的知識，并討論熱現(xiàn)象的本質(zhì)及包括熱能在內(nèi)的能量轉(zhuǎn)化和守恒定律。 自古以來，人們就不斷地探索物質(zhì)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(gòu)成的，并把這種微粒叫做原子。這種古代的原子學(xué)說雖然沒有實驗根據(jù)，卻包含著原子理論的萌芽。科學(xué)技術(shù)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(xué)過的分子動理論基本內(nèi)容有幾點？（答：物質(zhì)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(zhì)的最小微粒叫分子） 教師：分子是很小的，教師引導(dǎo)學(xué)生觀察課本的彩圖2，讓學(xué)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(xué)顯微鏡則不行。 學(xué)生：觀看課本插圖，比較光學(xué)顯微鏡和掃描隧道顯微鏡的放大倍數(shù)。 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(xué)生回答） 學(xué)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(xué)生：思考，提出實驗方案，并在教師引導(dǎo)下加以修正。 教師：綜合講評學(xué)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(xué)生：觀察實驗，回答出計算菜籽直徑的關(guān)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(xué)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(xué)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(guān)鍵是什么？②怎樣清楚地顯示出油膜？ 學(xué)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(shù)量級：把課前準(zhǔn)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(xué)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(xué)生給出解題思路后，投影解題過程并適當(dāng)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(xué)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(shù)量級為10-10m。 教師：物理學(xué)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(shù)量級是一致的。測定結(jié)果表明，除了一些有機(jī)物質(zhì)的大分子外，一般分子直徑的數(shù)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(jié)：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(zhì)是由大量分子組成的。 學(xué)生：與教師一起總結(jié)。 教師：在上述實驗中我們認(rèn)為分子是怎樣排列的？ 學(xué)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(xué)生：思考，觀察，得出結(jié)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(xué)中學(xué)過1mol的任何物質(zhì)所含有的微粒數(shù)都相同，這個數(shù)有多大？ 學(xué)生：是阿佛加德羅常數(shù)：6.021023個。 教師：阿佛加德羅常數(shù)是一個基本常數(shù)，科學(xué)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(xiàn)在已知1個水分子的直徑為410-10m，1mol,水的質(zhì)量是0.018kg，求lmol水中所含的水分子數(shù)（即阿伏加德羅常數(shù)）。 學(xué)生：解：根據(jù)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(shù)具有非常重要的物理意義，它是聯(lián)系宏觀與微觀的橋梁。請大家回憶并寫出阿伏加德羅常數(shù)聯(lián)系宏觀與微觀的關(guān)系式。 學(xué)生：NA=V摩爾/V分子 NA=M摩爾/M分子 教師：我們已經(jīng)知道分子的體積非常小，它的質(zhì)量又如何呢？（用投影儀投影例3 例3：已知1mol氫氣的質(zhì)量是2．016g，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下氫的密度是9.010－5g/cm,求每個氫分子的質(zhì)量是多少？ 學(xué)生：一般可討論出兩種方法： 解法1：1mol氫氣的質(zhì)量合2.01610-3kg，里面含有6.021023個分子，則1個氫分子質(zhì)量為 解法2：在標(biāo)準(zhǔn)狀況下1mol氣體體積是22.4L，則1個氫分子質(zhì)量為 教師：可見分子的質(zhì)量是很小的。 【課堂小結(jié)】 1、物質(zhì)是由大量分子組成的； 2、研究方法小結(jié)：處理微觀領(lǐng)域問題有別于用牛頓力學(xué)處理宏觀領(lǐng)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(xué)設(shè)計說明】 這一課的知識內(nèi)容是簡單的，但它所涉及的是高中學(xué)生很少接觸的微觀領(lǐng)域。一直沉浸在宏觀現(xiàn)象和牛頓力學(xué)中的學(xué)生對微觀現(xiàn)象幾乎無感性認(rèn)識，對研究微觀現(xiàn)象的物理思想方法更是一無所知。我覺得通過對本課的學(xué)習(xí)，僅讓學(xué)生理解知識本身是絕對不夠的，還必須讓學(xué)生初步把握微觀領(lǐng)域的一些特點，體會物理學(xué)在研究微觀現(xiàn)象時的思想方法。 其中，單分子油膜法實驗是增加學(xué)生感性認(rèn)識、了解微觀領(lǐng)域特點的重要途徑。該實驗蘊含的實驗方法充分體現(xiàn)了物理學(xué)研究微觀現(xiàn)象最基本的思想方法（放大法）。本節(jié)課成敗的關(guān)鍵在于該實驗的教學(xué)。 根據(jù)以上分析，我確定了“知識為線索、實驗為中心、素質(zhì)培養(yǎng)為重點”的教學(xué)指導(dǎo)思想，以實驗為基礎(chǔ)的啟發(fā)式教學(xué)為基本教學(xué)方式。 由教學(xué)指導(dǎo)思想到順利完成教學(xué)目標(biāo)，在很大程度上取決于教學(xué)方式，而教學(xué)方式的選擇又必須依靠充分的教學(xué)手段。 考慮到學(xué)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(chǔ)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(xué)中學(xué)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(shù)，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。