江苏省镇江中学高中物理《7.1物理是由大量分子组成的》教学设计 新人教版选修33(1).doc

江苏省镇江中学高中物理7.1物理是由大量分子组成的教学设计 新人教版选修3-3 一、教学目标1、知识与技能（1）知道知道物质是由大量分子组成的；（2）知道分子的球体模型，知道分子直径的数量级；（3）知道用单分子油膜方法估算分子的直径的原理，并能测量和计算；（4）知道阿伏伽德罗常数的物理意义，数值和单位；2、过程与方法：通过油膜法实验使学生知道科学研究中的一种方法：利用宏观量求微观量。3、情感、态度与价值观初步认识到微观世界是可以认知的，人类探究微观世界经历了漫长的过程，而且意识到这种探索还将继续下去。二、教学重难点1、能使学生学会利用宏观量求微观量的方法；2、使学生理解和学会用单分子油膜法估算分子大小（直径）。展示导入提问1：有没有简单的办法知道教室里有多少个同学？每个同学的体重是多少？身高是多少？（这个问题同学们一定会觉得太简单了，会纷纷说出答案“数人数，称体重，量身高。”）提问2：是否同样有办法知道教室里空气分子的个数？空气分子的质量？空气分子的大小？（这个问题对比的提出，引发了学生的思考。从而引出分子太小所以不能采取相同的办法。）我们这节课就一起来用实验探究一下分子的大小。（引入新课）探究准备人们长久以来一直没有停下对微观世界的探索，目前已经能用比较先进的仪器来探究微观世界。例如扫描隧道显微镜，原子力显微镜、离子显微镜等。（实验室配有的扫描隧道显微镜）展示显微镜下的树叶图片一片叶子 放大6倍 放大700倍 放大4000倍 放大20000倍 放大50000000倍扫描隧道显微镜不仅可以观察物体表面原子，还可以进行操作，把原子进行重新排列。（上图左为溴原子围成一圈的图片，上图右为石墨层面上的碳原子）可以看出来原子接近于一个个小球体，如果我们把分子看成是一个球体的话，在不使用先进仪器的情况下，我们该如何去估测这么小的“球体”的大小呢？智慧小故事给我们的启发：古代“曹冲称象”的故事采取了“化整为零”的方法，那么要测微小颗粒的尺寸的方法是“聚零为整”。（用对比的方法引入，容易想到“聚零为整”的积累法。）思考：如果没有游标卡尺，用积累法如何去测绿豆的直径？（引发学生对积累法使用的思考）学生会提出很多类似的方案，总结如下：方法1：测出很多颗绿豆的总长，再数出颗数，总长除以绿豆的颗数就是每颗绿豆的直径了。方法2：测出很多颗绿豆的总体积，再数出绿豆的总颗数，总体积除以总颗数就是每颗绿豆的体积，若想知道直径，再以球体模型换算出直径。方法3：测出很多颗绿豆的总体积，再把绿豆单层排列，测出铺开的面积，总体积除以总面积就是绿豆的直径。合作探究提问1：分子大小的测量是否可以采用以上方法？（经过讨论得出：前两种方案不可行，无法数分子个数,只有最后一种可以实施。）提问2：选什么样的物质来做实验？（液体更易实现）液体滴在哪里才能实现单层铺开？（液面上铺开）演示1：实心塑料球倒入水中。（不合适，会沉入水底）结论：选择浮在水面上的球做实验比较好。（引出油酸的特性介绍）演示2：把较多的塑料空心球倒在水面上，堆积起来，不能单层排列（引出所使用的油酸分子也不能太多，否则也不能实现单层排列。）提问3：如何测出油酸铺开的面积呢？思考1：油酸是无色透明的，如何看清铺开的边界。（撒痱子粉的作用）思考2：即使能看清边界，又如何记录铺开的面积呢？演示3：无网格做一次实验，让学生看油酸推开痱子粉的效果，滴入一滴油酸溶液，告诉学生其中含有的纯油酸。（介绍数格子的方法，提出用同样的方法估算油酸铺开的面积。）演示4：放上网格，再做实验，同时介绍拍照记下边界的方法，请同学帮忙一起操作。给学生看拍下的照片，并且选择一张效果较好的来处理数据。（对照电脑上的照片让学生一起数格子，运算，得出数据。）用先进的仪器已经可以测出油酸分子的直径大约在数量级，但是同学们根据实验算出来的要相对偏大。（引出实验误差的讨论）总结实验中误差存在的地方：（1）油酸分子并非全部单层排列；（2）油酸分子并非紧密排列；（3）滴入的一滴油酸溶液体积不是很准确；（4）油酸铺开的面积是估算的，不够准确； (5) 在配油酸酒精溶液的时候，浓度并不完全准确。通过实验和计算，我们知道了分子非常小，但正是这非常小的分子却组成了我们美丽的大千世界，这又说明了分子之多。经过长期的研究测算，把个分子记为，也就是说的物质所含分子数目为个。我们把这个数记为阿伏伽德罗常数，。阿伏伽德罗常数是个很大的数，举例体验。（1）水中含有的水分子数约为个，假如全世界60亿人不分男女老少都来数这些分子，每人每秒数一个，也需要将近17万年的时间才能数完。（2）的酒精滴入100亿立方米的水库中，分布均匀后，每立方厘米水中仍然含有100万个以上的酒精分子。（用量杯给同学们看一摩尔水的量，同时说明这里面含有个水分子，说明分子之多，分子之小。）自从有了阿伏伽德罗常数，我们就建立起宏观和微观的桥梁，今后我们还将继续在美妙的微观世界里探索，相信还会有更多更精彩的发现。思考：分子油膜实验中如果将一滴体积为纯油酸滴入水中，按照公认的油酸分子直径来估算，那么铺开的单分子油膜的面积是多大？（约为178.6平方米）说明：我们实验中是不能用纯油酸来做实验的，而是用稀释了的油酸酒精溶液（1:500）来做实验，事实上用纯油酸来做实验的时候也无法单层散开。水要克服油酸的表面张力，克服拉开纯油酸时的粘滞力将油酸分子拉开是实现不了的，事实上滴入纯油酸时只会在水面上形成小的液体球，或是零星的彩色的小油花。所以用挥发性强的酒精来做溶剂将油酸稀释，实验时酒精迅速挥发掉，只剩下油酸铺在水面上。如何配置油酸酒精溶液?用2ml注射器抽取1.5ml油酸，将其中1.0ml油酸注入500ml的量筒中，加入无水酒精至500ml刻度线，充分搅匀后得到体积比为1：500的油酸酒精溶液。 如何知道一滴油酸溶液的体积？用滴管向量筒中一滴一滴地滴入油酸酒精溶液，记下液滴的总滴数和它们的总体积，这样便知道一滴溶液的体积了。说明:本实验中500滴油酸酒精溶液的总体