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2019-2020年高中物理《物體是由大量分子組成的》教案1 新人教版選修3-3 一、教學(xué)目標(biāo) 1．在物理知識(shí)方面的要求： （1）知道一般分子直徑和質(zhì)量的數(shù)量級(jí)； （2）知道阿伏伽德羅常數(shù)的含義，記住這個(gè)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。 2．培養(yǎng)學(xué)生在物理學(xué)中的估算能力，會(huì)通過(guò)阿伏伽德羅常數(shù)估算固體和液體分子的質(zhì)量、分子的體積（或直徑）、分子數(shù)等微觀量。 3．滲透物理學(xué)方法的教育。運(yùn)用理想化方法，建立物質(zhì)分子是球形體的模型，是為了簡(jiǎn)化計(jì)算，突出主要因素的理想化方法。 二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析 1．重點(diǎn)有兩個(gè)，其一是使學(xué)生理解和學(xué)會(huì)用單分子油膜法估算分子大?。ㄖ睆剑┑姆椒?；其二是運(yùn)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。 2．盡管今天科學(xué)技術(shù)已經(jīng)達(dá)到很高的水平，但是在物理課上還不能給學(xué)生展現(xiàn)出分子的真實(shí)形狀和分子的外觀。這給講授分子的知識(shí)帶來(lái)一定的困難，也更突出了運(yùn)用估算方法和建立理想模型方法研究固體、液體分子的體積、直徑、分子數(shù)的重要意義。 三、教具 1．幻燈投影片或課件：水面上單分子油膜的示意圖；離子顯微鏡下看到鎢原子分布的圖樣。 2．演示實(shí)驗(yàn)：演示單分子油膜：油酸酒精溶液（1∶200），滴管，直徑約20cm圓形水槽，燒杯，畫有方格線的透明塑料板。 四、主要教學(xué)過(guò)程 [導(dǎo)入] 古代人類對(duì)物質(zhì)的組成的思考：①公元前5世紀(jì)，古希臘哲學(xué)家留基波和他的學(xué)生的爭(zhēng)論：把一塊金子切成兩半，接著把其中一塊金子再切成兩半，這樣繼續(xù)下去，能分割到什么程度。要么這種分割能夠永遠(yuǎn)繼續(xù)下去；要么有一個(gè)限度，不能進(jìn)一步分割了。也就是說(shuō)，物質(zhì)要么是連續(xù)的，可以無(wú)限分割下去；要么物質(zhì)是由不可分的粒子構(gòu)成的。在他們看來(lái)，第一種說(shuō)法是荒謬的，因此，他們的結(jié)論是：物質(zhì)是由小得不被察覺的“a-tomos”粒子（即原子）構(gòu)成。②我國(guó)古代的一種說(shuō)法：“一尺之椎，日取其半，萬(wàn)世不竭”——古代，人們對(duì)物質(zhì)組成的認(rèn)識(shí)更多的是體現(xiàn)了一種哲學(xué)思想。而在今天，我們則更多的建立在嚴(yán)密的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上。 [利用多媒體，逐張播放一片樹葉被不斷放大的圖片]放大6倍時(shí)，可以看到清晰的葉脈；放大xx0倍時(shí)，可以看到它是由細(xì)胞所組成的；放大到50000000倍時(shí)，就可以看到他的分子結(jié)構(gòu)了 [提議學(xué)生想象] 一張光盤、一片陶瓷或一塊布片不斷放大的情景 [展示圖片] 掃瞄隧道顯微鏡下的硅片表面原子的圖像 [總結(jié)][板書] 物體是由大量分子所組成的 [新課教學(xué)] [過(guò)渡]上面分析知道：分子的體積是極其微小的,用肉眼和光學(xué)顯微鏡都不能 看到;放大到幾十億倍的掃描隧道顯微鏡才能看到。既然分子小得看不見，那怎樣能知道分子的大小呢？怎樣測(cè)量呢？ 1．分子的大小。 （1）單分子油膜法是最粗略地說(shuō)明分子大小的一種方法。 將一滴體積已知的小油滴, 滴在水面上, 在重力作用下盡可能的散開形成一層極薄的油膜, 此時(shí)油膜可看成單分子油膜,油膜的厚度看成是油酸分子的直徑, 所以只要再測(cè)定出這層油膜的面積, 就可求出油分子直徑的大小. [介紹演示]如果油在水面上盡可能地散開，可認(rèn)為在水面上形成單分子油膜，可以通過(guò)幻燈觀察到，并且利用已制好的方格透明膠片蓋在水面上，用于測(cè)定油膜面積。如圖1所示。 當(dāng)然，這個(gè)實(shí)驗(yàn)要做些簡(jiǎn)化處理：(1)把分子看成一個(gè)個(gè)小球; (2)油分子一個(gè)緊挨一個(gè)整齊排列; (3)認(rèn)為油膜厚度等于分子直徑. [提問(wèn)]已知一滴油的體積V和水面上油膜面積S，那么這種油分子的直徑是多少？ [學(xué)生回答]d=V/S [FLASH課件模擬演示] 油膜法測(cè)分子直徑 [在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步指出] ①介紹數(shù)量級(jí)這個(gè)數(shù)學(xué)名詞，一些數(shù)據(jù)太大，或很小，為了書寫方便，習(xí)慣上用科學(xué)記數(shù)法寫成10的乘方數(shù)，如310-10m。我們把10的乘方數(shù)叫做數(shù)量級(jí)，那么110-10m和910-10m，數(shù)量級(jí)都是10-10m。 ②如果分子直徑為d，油滴體積是V，油膜面積為S，則d=V/S，根據(jù)估算得出分子直徑的數(shù)量級(jí)為10-10m。 （2）利用掃描隧道顯微鏡測(cè)定分子的直徑。 （3）物理學(xué)中還有其他不同方法來(lái)測(cè)量分子的大小，用不同方法測(cè)量出分子的大小并不完全相同，但是數(shù)量級(jí)是相同的。測(cè)量結(jié)果表明，一般分子直徑的數(shù)量級(jí)是10-10m。例如水分子直徑是410-10m，氫分子直徑是2.310-10m。 （4）指出認(rèn)為分子是小球形是一種近似模型，是簡(jiǎn)化地處理問(wèn)題，實(shí)際分子結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，但通過(guò)估算分子大小的數(shù)量級(jí)，對(duì)分子的大小有了較深入的認(rèn)識(shí)。 2．阿伏伽德羅常數(shù) [向?qū)W生提問(wèn)]在化學(xué)課上學(xué)過(guò)的阿伏伽德羅常數(shù)是什么意義？數(shù)值是多少？明確1mol物質(zhì)中含有的微粒數(shù)（包括原子數(shù)、分子數(shù)、離子數(shù)……）都相同。此數(shù)叫阿伏伽德羅常數(shù)，可用符號(hào)NA表示此常數(shù)，NA=6.021023個(gè)/mol，粗略計(jì)算可用NA=61023個(gè)/mol。（阿伏伽德羅常數(shù)是一個(gè)基本常數(shù)，科學(xué)工作者不斷用各種方法測(cè)量它，以期得到它精確的數(shù)值。） [再問(wèn)學(xué)生]摩爾質(zhì)量、摩爾體積的意義。 [例題分析] 下列敘述中正確的是： （1）1cm3的氧氣中所含有的氧分子數(shù)為6.021023個(gè) （2）1克氧氣中所含有的氧分子數(shù)為61023個(gè)； （3）1升氧氣中含氧分子數(shù)是61023個(gè)； （4）1摩氧氣中所含有的氧分子數(shù)是61023 3．微觀物理量的估算 若已知阿伏伽德羅常數(shù)，可對(duì)液體、固體的分子大小進(jìn)行估算。事先我們假定近似地認(rèn)為液體和固體的分子是一個(gè)挨一個(gè)排列的（氣體不能這樣假設(shè)）。 [例題分析] 水的分子量18，水的密度為103kg/m3,阿伏加德羅常數(shù)為NA=6.021023個(gè)/ mol，則： （1）水的摩爾質(zhì)量M=__________ （2）水的摩爾體積V=__________ （3）一個(gè)水分子的質(zhì)量m0 =_____________ （4）一個(gè)水分子的體積V0 =_____________ （5）將水分子看作球體，分子直徑d=_______________ （6）10g水中含有的分子數(shù)目N=___________________ [歸納總結(jié)] 以上計(jì)算分子的數(shù)量、分子的直徑，都需要借助于阿伏伽德羅常數(shù)。因此可以說(shuō)，阿伏伽德羅常數(shù)是聯(lián)系微觀世界和宏觀世界的橋梁。它把摩爾質(zhì)量、摩爾體積等這些宏觀量與分子質(zhì)量、分子體積（直徑）等這些微觀量聯(lián)系起來(lái)。 阿伏伽德羅常數(shù)是自然科學(xué)的一個(gè)重要常數(shù)?，F(xiàn)在測(cè)定它的精確值是NA=6.0220451023/mol。 （三）課堂練習(xí) 1、已知?dú)錃獾哪栙|(zhì)量是210-3kg/mol,水的摩爾質(zhì)量是1.810-2kg/mol,計(jì)算1個(gè)氫分子和水分子的質(zhì)量。 2、若已知鐵的原子量是56,鐵的密度是7.8103kg／m3,試求質(zhì)量是1g的鐵塊中鐵原子的數(shù)目(取1位有效數(shù)字)及一個(gè)鐵原子的體積. （四）課堂小結(jié) 1．物體是由體積很小的分子組成的。這一結(jié)論有堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。單分子油膜實(shí)驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)是上述結(jié)論的有力依據(jù)。分子直徑大約有10-10米的數(shù)量級(jí)。 2．阿伏伽德羅常數(shù)是物理學(xué)中的一個(gè)重要常數(shù)，它的意義和常數(shù)數(shù)值應(yīng)該記住。 3．學(xué)會(huì)計(jì)算微觀世界的物理量（如分子數(shù)目、分子質(zhì)量、分子直徑等）的一般方法。由于微觀量是不能直接測(cè)量的，人們可以測(cè)定宏觀物理量，用阿伏伽德羅常數(shù)作為橋梁，間接計(jì)算出微觀量來(lái)。如分子質(zhì)量m，可通過(guò)物質(zhì)摩爾質(zhì)量M和阿伏伽德羅常數(shù)NA，得到m=M/NA。通過(guò)物質(zhì)摩爾質(zhì)量M、密度ρ、阿伏伽德羅常數(shù)NA，計(jì)算出分子直徑 （五）說(shuō)明 由于課堂內(nèi)時(shí)間限制，單分子油膜法測(cè)定分子直徑的實(shí)驗(yàn)不可能在課堂上完成全過(guò)程。在課堂上通過(guò)課件的演示，讓學(xué)生看到油膜散開現(xiàn)象和油膜面積的測(cè)量方法。 五、教后記 1、本課采用多媒體教學(xué)手段，通過(guò)豐富的圖片的比較和展示，讓學(xué)生對(duì)分子的大小有一個(gè)感性的認(rèn)識(shí)；同時(shí)用FLASH課件演示油膜法測(cè)分子直徑的實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程和分析方法，形象生動(dòng)，有助于學(xué)生的理解和掌握； 2、在分析分子直徑的過(guò)程中還應(yīng)用比喻的手法加以強(qiáng)調(diào)突出； 3、對(duì)阿夫加德羅常數(shù)的理解，則注重從具體例題入手。先以例題分析NA的含義和用途，再由學(xué)生當(dāng)堂練習(xí)，在實(shí)踐中掌握應(yīng)用NA分析問(wèn)題的基本思路。