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2019-2020年高中物理《物體是由大量分子組成的》教案7 新人教版選修3-3 要 點(diǎn)：理解油膜法測(cè)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(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算 知道一般分子的直徑的數(shù)量級(jí)和質(zhì)量數(shù)量級(jí) 教學(xué)難點(diǎn)：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(huì)考 課堂設(shè)計(jì)：鑒于學(xué)生在初中已接觸分子運(yùn)動(dòng)的基本內(nèi)容，而又有一定化學(xué)（原子）知識(shí)，不必再對(duì)這個(gè)理論的形成進(jìn)行講述。課堂教學(xué)針對(duì)學(xué)生認(rèn)為不可能（用簡(jiǎn)單方法測(cè)到分子直徑）的實(shí)驗(yàn)引起學(xué)生的興趣，并詳細(xì)介紹實(shí)驗(yàn)中的“放大”作用，體會(huì)怎樣通過(guò)宏觀量來(lái)（間接）測(cè)量微觀量，使得在沒有實(shí)驗(yàn)、多媒體的配合下有一個(gè)新奇的印象。通過(guò)對(duì)分子的具體計(jì)算和比較、抽象思維和理想化模型的處理，對(duì)看不見摸不著很微小的分子（直徑數(shù)量級(jí)、質(zhì)量數(shù)量級(jí)）有個(gè)初步的了解。利用阿伏加德羅常數(shù)進(jìn)行數(shù)量計(jì)算后，通過(guò)小結(jié)點(diǎn)明思維方法的不同，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。 解決難點(diǎn)：學(xué)生對(duì)由宏觀量表示微觀量的認(rèn)識(shí)并不難，但這種簡(jiǎn)單原理應(yīng)用中有極高的思維要求，盡管學(xué)生可以通過(guò)結(jié)合化學(xué)知識(shí)、阿伏加德羅常數(shù)對(duì)微小量進(jìn)行計(jì)算，但其真正體會(huì)分子小到什么程度還需要相應(yīng)的練習(xí)來(lái)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(jí)，無(wú)法表示小到什么程度； 不能理解油膜法測(cè)分子直徑的實(shí)驗(yàn)原理和意義； 首次涉及測(cè)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(shí)驗(yàn)?zāi)芰? 思想教育：唯物主義世界觀，愛國(guó)主義，自信和自強(qiáng) 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(shí)驗(yàn)《用油膜法估測(cè)分子的大小》不安排在夏令營(yíng)中進(jìn)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(shí)主要分為兩部分：第一部分是從微觀角度研究熱學(xué)問(wèn)題，即從分子動(dòng)理論的觀點(diǎn)認(rèn)識(shí)熱現(xiàn)象；第二部分是從宏觀角度研究熱學(xué)問(wèn)題，即從能量的觀點(diǎn)認(rèn)識(shí)熱現(xiàn)象。這一章先學(xué)第一部分，即從分子動(dòng)理論的觀點(diǎn)來(lái)認(rèn)識(shí)熱現(xiàn)象。 【問(wèn)】 首先談?wù)勀銈儗?duì)分子的認(rèn)識(shí)，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(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng) 氣味的擴(kuò)散、溶解、墨水的擴(kuò)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(yùn)動(dòng)與原來(lái)高一知識(shí)是不同的：宏觀與微觀，個(gè)體與群體，實(shí)驗(yàn)與想象。本節(jié)課我們就來(lái)學(xué)習(xí)構(gòu)成物質(zhì)的微粒的特點(diǎn)。 二、分子大小的測(cè)定(20’) 【問(wèn)】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(gè)，若均勻分布地球表面，則5億個(gè)/米2；若像拉面一樣拉成一列，長(zhǎng)度是地球太陽(yáng)間的90倍。 若我們吸滿一個(gè)口腔的空氣，以1億個(gè)/秒的速度吸入氣體分子，達(dá)到1大氣壓需要2200個(gè)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?，F(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(gè)集裝箱的乒乓球，如何測(cè)得一個(gè)球的高度？ 請(qǐng)注意：微觀的“球”是不能直接測(cè)得高度的 閱讀課本測(cè)定分子大小的方法（油膜法）， 思考 這個(gè)實(shí)驗(yàn)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(lái)測(cè)定分子的大小和直徑？ 2、 怎樣才能用此方法來(lái)測(cè)分子的直徑和大??？ 3、 用此方法測(cè)分子直徑的科學(xué)依據(jù)是什么？ 分析：1、粗略測(cè)定法：?jiǎn)畏肿訉佑湍しy(cè)分子直徑 油膜法測(cè)定分子直徑： 對(duì)應(yīng)具體的數(shù)據(jù)計(jì)算 ①取一滴油，測(cè)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(shí) 含油為1/(200125)厘米3 ④擴(kuò)展成油膜 水面盡量擴(kuò)展 ⑤測(cè)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(bǔ)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(jì)算厚度（直徑） D＝1/(200125S)厘米 水 d 一般在10-10m數(shù)量級(jí)上 2、測(cè)定原理d=V/s 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(jí)：10-10m 舉例：水分子直徑的數(shù)量級(jí) 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(gè)物體分子的數(shù)目都大的驚人。 例如：1cm3水中約有3.31022m個(gè)分子，假如全世界的人不分男女老少都來(lái)數(shù)這些分子，每人每秒數(shù)一個(gè)也需要大約17萬(wàn)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(kuò)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(wèn)】怎么理解“摩爾”？ 物質(zhì)量的單位——國(guó)際單位制中的基本單位之一 1971年第14屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)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(gè)/摩爾——類似箱、打、年、光年等單位量 摩爾有兩個(gè)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(gè)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?yàn)榉肿雍苄?，所以?gòu)成一般（宏觀上能測(cè)量到的）物體，需要很大的數(shù)目，NA就是起這樣作用的一個(gè)單位量。 這是一個(gè)極其重要的物理量，它時(shí)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(cè)量證實(shí)了微觀（辯證關(guān)系） 無(wú)法直接測(cè)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(jí)10-10m 分子很輕：質(zhì)量數(shù)量級(jí)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.