液体的表面张力教学设计

液体的表面张力 选用教材 选用教材 粤教版高中物理选修粤教版高中物理选修 3 33 3 授课对象 授课对象 高二学生高二学生 选手姓名 选手姓名 卢炜杰卢炜杰 选手单位 选手单位 华南师范大学华南师范大学 第三届全国大学生物理教学技能大赛第三届全国大学生物理教学技能大赛 参参 赛赛 教教 学学 设设 计计 精品文档 1欢迎下载 液体的表面张力液体的表面张力 教学设计教学设计 课题课题 液体的表面张力 教学时间教学时间 40 分钟 教学对象教学对象 高中二年级学生 教材教材 粤教版高中物理选修 3 3 第二章第五节 教学内容分析教学内容分析 1 1 教材的地位和作用 教材的地位和作用 本节内容是在液体的基本性质和液晶的基础上对液 体性质的进一步探讨 与上一节的内容构成了液体单元完整的知识体系 同时 表面张力的微观解释主要基于分子动理论的基本观点 因此本节内容是分子动 理论的综合拓展和运用 本节主要包括两个知识点 一是表面张力的宏观现象 二是表面张力的微 观解释 前者重在让学生掌握表面张力的概念 认识液体的表面现象及生活应 用 后者重在使学生进一步液体认识表面张力的微观实质 运用分子动理论的 知识分析表面张力的产生原因 2 2 课标要求 课标要求 通过实验观察液体的表面张力现象 解释表面张力产生的原 因 交流讨论日常生活中表面张力现象的实例 3 3 教材的编写思路 教材的编写思路 教材首先从学生熟悉的现象出发 通过展示一系列生 活中的表面张力现象引入课堂 然后通过两组肥皂膜实验的观察和分析 得出 液体表面具有收缩趋势的结论 在此基础上 教材结合分子动理论的有关知识 从微观的角度解释表面张力的产生原因 最后 教材通过 讨论与交流 和 实践与拓展 栏目 分别设置了表面张力的实例解释和课后实践任务 4 4 教材的特点 教材的特点 1 从学生所熟悉的现象入手 强调实验和观察 学生的参与和思考 2 重视液体表面张力的概念建立过程和产生原因的定性分析 3 关注学生物理学习的差异性 加强内容的选择性 精品文档 2欢迎下载 5 5 教材处理 教材处理 1 适当地调整微观解释的教学思路 教材侧重于从 分子势能 的角度解释液面的收缩现象 提出 势能总有 减少的趋势 因此液面具有的收缩趋势 虽然学生在本课前已经学习了分子动 理论的相关知识 但分子势能的概念并没有明确提出 也没有经过强化和巩固 因此对学生而言 直接运用势能的观点解释液面的收缩具有较大困难 同时也 容易使学生误以为 液面是向内收缩的 考虑到学生的原有知识结构和实际认 知水平 主要从分子力的角度进行分析 一方面保证了知识点的完整性 另一 方面也有利于学生理解表面张力的方向 势能的观点则作为在此基础上的延伸 和提高 从而体现新课程中教学内容的灵活性和选择性 2 教材在引入和应用环节设置了一些生活中的表面张力现象以激发学生 的兴趣和思考 而考虑到物理 技术和社会的紧密联系 适当地增加了表面张 力在科技前沿方面的应用 以增长学生见闻 丰富课堂 学生情况分析学生情况分析 1 1 兴趣特点 兴趣特点 对物理表现出浓厚的因果认识 操作和概括兴趣 有着强烈 的好奇心和求知欲 2 2 知识基础 知识基础 学生已经学习了液体的基本性质和分子动理论的相关知识 对生活中的各种液体及其特性具有丰富的感性认识 3 3 认识困难 认识困难 学生对表面张力现象的认识仅停留于感性阶段 难以理解从 各种现象中归纳液面的特点 难以理解液面中存在力的作用 虽然已经学习了 分子动理论 但缺乏运用分子动理论相关知识分析 解释实际宏观热现象的知 识迁移和应用能力 难以理解表面张力的产生原因 教学目标教学目标 1 1 知识与技能知识与技能 1 通过实验 观察液体的表面张力现象 2 知道液体表面张力的概念 3 解释表面张力的产生原因 2 2 过程与方法过程与方法 1 经历液体表面现象的实验和探究 体会科学探究的方法 2 通过对表面张力的微观解释 体会运用分子动理论解释宏观热现象的 方法 精品文档 3欢迎下载 3 3 情感态度与价值观情感态度与价值观 1 激发学习物理的兴趣 感受物理与自然的美 2 培养学生将物理知识服务于生活和社会的意识 勇于探究与日常生活 有关的物理问题 教学重点教学重点 液体表面张力的概念 教学难点教学难点 液体表面张力的产生原因 教学策略设计教学策略设计 1 1 教学方法教学方法 1 实验法 物理学是一门以实验为基础的科学 而物理实验是教学的重 要内容和手段 本节教学注重通过实验创设问题情境 如对硬币漂浮原因的猜 想 肥皂泡成球形的原因和立方体铁丝框肥皂膜的分布等 以引起学生的认知 冲突 激发学生的学习兴趣 另外通过学生分组实验 让学生在自主探究中得 出液面的性质 使知识的教学过程同时是一个解决问题和科学探究的过程 同 时注意渗透物理学研究方法 科学思维方法 2 讲授法 教学过程中适时地穿插教师形象生动 富有启发的讲解 辅 之以模拟动画和各种自制教具 以点拨 启发学生 如对表面张力产生原因的 讲解则是充分发挥教师的主导作用 让学生经历一个思维探究的过程 完成感 性认识到理性认识的飞跃 在讲授知识的渗透探究的思想 而在探究的过程中 又讲授必要的物理知识 2 2 学法指导学法指导 俗语云 授人以鱼 供一饭之需 授人以渔 则终身受用 学法指导方面 通过组织学生进行分组实验 以交流讨论 互相启发的方式引导学生探究液面 的特点 在合作解决问题的过程中完成知识的自我构建 3 3 教学媒体设计教学媒体设计 首先 充分利用实物 视频 图片等材料 为学生提供必需的感性素材 通过自制教具 表面张力的产生原因演示装置 运用类比的方法模拟肥皂膜的 收缩现象 让学生直观地感受到表面层分子相互吸引力的作用 从而使抽象的 微观过程具体化 形象化 精品文档 4欢迎下载 教学用具教学用具 硬币 半圆形和长方形的铁丝框 肥皂水 自制教具 表面张力的微观机理 演示装置 不同形状的肥皂泡小框 肥皂块 四面体和立方体形的铁丝框 教学流程图教学流程图 精品文档 5欢迎下载 教学环节和教学内容教学环节和教学内容教师活动教师活动学生活动学生活动设计意图设计意图 新课导入新课导入 实验引入 硬币漂浮 先与学生共同完成硬币漂浮 的小实验 然后引导学生思考硬 币能够漂浮的原因 同时组织学 生仔细观察硬币漂浮时周围液面 的变化情况 进而引出问题 硬 币的漂浮会不会与液体的表面有 关 演示实验 演示实验 硬币漂浮 问问 硬币为什 么能够漂浮在 水面上 问 问 漂浮的硬 币和沉入水中 的硬币所受浮 力有什么不同 问 问 为什么受 浮力更大的水 中的硬币没有 浮起来 而受 浮力小的硬币 又不下沉呢 引导观察 引导观察 大 家仔细观察一 下硬币周围的 水面发生了怎 样的变化 引入课堂 引入课堂 硬 币的漂浮是否 与液体的表面 有关 观察 思考 兴奋 答 答 硬币受 到浮力作用 答 答 水中的 硬币排开水 的体积更大 所受浮力更 大 疑惑 思考 观察 思考 答 答 凹了下 去 疑惑 思考 好奇 实验实验 问题问题 通过简单有 趣的小实验激发 兴趣 引发思考 利用学生对利用学生对 硬币漂浮现象的硬币漂浮现象的 思维定势思维定势 引起 认识矛盾 极大 地激发了学生的 求知欲 引导学 生观察液面的变 化情况 同时也 确立了本课的研 究对象 教学过程设计教学过程设计 精品文档 6欢迎下载 建立概念建立概念 利用嵌有活动吸管的长方形和 半圆形的铁丝框组织学生进行分组 实验 让学生自主探究肥皂膜和吸 管的变化情况 并在教师的引导下 鼓励学生自主归纳总结液体表面的 特点 结论 液体表面具有收缩趋势 结论 液体表面具有收缩趋势 指导学生实验 指导学生实验 把铁丝框放入 肥皂水后拿起 上面附有的肥 皂膜也是液体 的一种表面 引导学生观察 引导学生观察 1 戳破肥皂膜 的一边后 另 一边变化如何 2 吸管变化如 何 向哪边运 动 引导学生归纳 引导学生归纳 对比两组实验 问 问 肥皂膜的 变化如何 问 问 吸管运动 有何特点 肥皂膜总 是变小 物理 分组实验分组实验 观察 模仿 实验 观察 交流讨论 思考 对比 分析 答 答 总是变 小的 答 答 总是向 有膜一边运 动 理解 记忆 组织学生分 组实验 一方面 让学生直观地感直观地感 受液面的收缩受液面的收缩现 象 为下面表面 张力概念的建立 打下基础 另一 方面意在让学生学生 自己开口说出实自己开口说出实 验现象验现象 培养学 生的表达能力 合作精神和分析 解决问题的能力 精品文档 7欢迎下载 利用嵌有活动吸管的长方形铁 丝框演示肥皂膜的收缩 引导学生 从受力的角度思考吸管的运动情况 配合模拟动画逐步分析实验现象 最终建立起表面张力的概念 1 两边的肥皂膜对中央吸管均有力 的作用 2 戳破一边后 这一边肥皂膜的表 面张力随之消失 上则称 液体 表面具有收缩 趋势 引导学生思维 引导学生思维 演示长方形铁 丝框演示肥皂 膜的收缩 引 导学生从受力 的角度进行思 考 问 问 吸管运动 了 说明它受 到什么的作用 问 问 这个力是 什么施加的呢 问 问 如果我把 另一半的肥皂 膜也戳破 吸 管还会运动吗 问 问 有膜的时 候 吸管才运 动 大家联想 答 答 力 思考 疑惑 答 答 可能不 会 答 答 膜对吸 管有力的作 用 消除疑惑 深化理解 记忆 引导学生针 对实验现象进行 再思考 由浅入 深 层层递进 培养学生的逻辑 思维能力 通过师生对 话的形式 配合 课件逐步分析 关注概念的建立关注概念的建立 过程和学生的思过程和学生的思 维过程维过程 让学生 从现象的感性认 识提升到概念的 理性认识 精品文档 8欢迎下载 3 吸管在另一半肥皂膜表面张力的 作用下运动 表面张力 作用于液面上 使表面张力 作用于液面上 使 液面具有收缩趋势的力 液面具有收缩趋势的力 到了什么 这个力就 是液体的表面 张力 微观分析微观分析 1 1 液体表面层分子与液体内部分子液体表面层分子与液体内部分子 的差异的差异 向学生展示液体表面附近分子 分布的示意图 引导他们从分子间 相互作用的角度分析表面层分子与 内部分子的差异 逐步帮助学生形 成 表面层分子仅受周围液体分子 与液体内部分子的作用 的认识 结论 表面层分子仅受周围液体分结论 表面层分子仅受周围液体分 子与液体内部分子的作用 子与液体内部分子的作用 引导学生思考 引导学生思考 从分子间相互 作用的角度看 表面层分子与 液体内部分子 有何异同 总结并提问 总结并提问 空气对液面分 子的作用可以 忽略 表面层 分子仅受到水 平和下方液体 分子的作用 那到底是引力 作用 还是斥 力作用 答 答 内部分 子周围都有 液体分子作 用 但表面 层分子有一 部分在液体 外 听讲 思考 疑惑 表面张力的 微观解释分析步 骤 过程抽象 不易理解 学生 往往感到无从入 手 思路不清 在本环节的 设计方面始终坚 持以下原则 1 1 突出表面层分突出表面层分 子与内部分子的子与内部分子的 差异 差异 2 2 从分子间的相从分子间的相 互作用力出发 互作用力出发 让学生清楚 问题的关键 同 时学会分析微观 问题的方法 精品文档 9欢迎下载 2 2 分子引力和斥力的有效作用距离分子引力和斥力的有效作用距离 承接上一环节提出的问题 紧 扣表面层分子与内部分子的位置差 异 引导学生从力的有效作用距离 的角度进行知识回顾 并得出引力 作用距离大于斥力的结论 结论 分子引力的有效作用距离大结论 分子引力的有效作用距离大 于斥力 于斥力 3 3 表面层分子的分布特点表面层分子的分布特点 分别从引力和斥力的有效作用 距离入手分析表面层分子的受力情 况 引导学生思考并得出表面层分 子的分布特点 问 问 随着距离 的增大 分子 间作用力的合 力有何变化 问 问 也就是说 当距离大于平 衡位置的时候 只存在什么力 引导学生思考 引导学生思考 从作用距离的 角度看 两个 力有何区别 表面层分子部 分在液体外 又由于引力的 作用距离远大 于斥力 因此 表面层分子所 受分子引力不 再为球对称 而斥力仍为球 对称 引导学生思考 引导学生思考 思考 答 答 由斥力 变为引力 答 答 引力 答 答 引力大 于斥力 听讲 思考 思考 答 答 斥力相 互抵消 引 力的合力指 从学生已有 的知识基础出发 引导学生从力的力的 有效作用距离的有效作用距离的 角度角度重新思考分 子间相互作用力 与距离的关系 为接下来引出液 体表面层分子的 分布特点做铺垫 通过教师步 步诱导式的讲解 以表面层分子与 内部分子的差异 为线索 配合课 件进行对比分析 让学生经历一个 思维探究的过程思维探究的过程 达到理解 释疑 的目的 精品文档 10欢迎下载 结论 表面层分子所受合力指向液结论 表面层分子所受合力指向液 体内部 体内部 结论 表面层分子分布稀疏 结论 表面层分子分布稀疏 4 4 表面张力的产生原因表面张力的产生原因 从表面层分子的分布出发 结 合分子间作用力与距离的关系 得 出表面层分子相互作用力的特点 从整体来看 表面层分子受 力的特点如何 总结 总结 正是因 为表面层分子 所受合力指向 液体内部 而 分子总又是在 做无规则热运 动 所以有一 部分表面层分 子就会运动到 液体内部 造 成表面层分子 分布稀疏 引导学生思考 引导学生思考 表面层分子分 布稀疏 说明 向液体内部 听讲 思考 消除疑惑 思考 答 答 距离比 较大 理解 记忆 该知识点为 本节课的难点 学生正是缺乏运 用分子动理论解 决实际问题的能 力 往往难以将 问题形象化 具 体化 精品文档 11欢迎下载 利用自制教具 结合长方形铁 丝框的肥皂膜收缩现象 通过类比 的方法模拟液面的收缩 由此说明 表表面张力的产生原因 最后则向 学生讲解表面张力的作用效果 它们之间的距 离有何特点 实际上 此时分子间距 离大于平衡位 置 作用力为 引力 启发学生思考 启发学生思考 表面层分子间 的吸引力与表 面张力的产生 原因有何关系 教具演示 教具演示 表 面张力产生原 因的模拟 问 问 松开手 横杠为什么向 有膜一边运动 模拟肥皂膜为 什么收缩 问 问 橡皮筋的 拉力模拟的是 引导学生总结 引导学生总结 表面层分子的 相互吸引力的 思考 疑惑 思考 猜想 交流讨论 答 答 因为橡 皮筋的拉力 答 答 表面层 分子的相互 吸引力 理解 消除疑惑 记忆 因此 结合 学生的知识基础 和思维特点 利 用自制教具类比 矩形铁丝框的收 缩现象 让学生学生 直观感受表面层直观感受表面层 分子的相互吸引分子的相互吸引 力作用力作用 从而帮 助学生透彻理解 表面张力的产生 原因 精品文档 12欢迎下载 联系生活联系生活 一 球形的肥皂泡一 球形的肥皂泡 先让学生重新感受吹肥皂泡的 童年乐趣 接着提出问题 肥皂泡 一定是球形的吗 用不同形状的小 框能不能吹出不同形状的肥皂泡 步步引导学生运用表面张力的 相关知识分析肥皂泡呈球形的原因 二 硬币漂浮与下沉二 硬币漂浮与下沉 首先解释课前提出的硬币漂浮 问题 然后用肥皂块轻点漂浮硬币周 围的水面 由于肥皂水的表面张力 比清水小 液面给硬币的支持力减 小 硬币沉入水中 向学生演示该实验 引出硬币 下沉的原因 不同液体表面张力 的大小不同 共同作用体现 为液体的表面 张力 而液体 不易被压缩 所以液面具有 收缩趋势 演示实验 演示实验 吹 肥皂泡 问 问 如果用方 形或者椭圆形 的小框 能不 能吹出立方体 或者椭球体形 状的肥皂泡 提示学生 提示学生 相 同体积下 球 形的表面积最 小 在表面张 力的作用下液 面具有收缩趋 势 回顾硬币 漂浮实验 引 观察 吹肥皂泡 发现仍为球 形 疑惑 思考 回答 消除疑惑 思考 听讲 消除疑惑 观察 疑惑 听讲 选取有针对 性的 生活常见 的物理现象作为 应用实例 突出 重点 巩固所学 知识 加强物理 与生活的联系 解释课前提 出的问题 前后 呼应 通过同一通过同一 实验情境的不同实验情境的不同 条件和不同结果条件和不同结果 激发学生再思考激发学生再思考 的兴趣的兴趣 同时自 然过渡到 表面 张力大小 的知 识应用环节 完 成知识点的延伸 和拔高 精品文档 13欢迎下载 三 表面张力仪三 表面张力仪 由于不同液体表面张力的大小 不同 清水中若掺入其他物质 其 表面张力也会改变 向学生介绍表面张力在环境监 测方面的应用 利用表面张力仪测 量河流污染前后河水的表面张力大 小 经过对比 即可知道该河流的 污染情况 导学生运用表 面张力知识进 行解释 演示实验 演示实验 硬 币下沉 引导学生思考 引导学生思考 硬币下沉是否 与肥皂水表面 张力大小有关 向学生展 示不同液体表 面张力大小的 表格 解释硬 币下沉 以表面张 力大小知识为 基础 引导学 生思考如何测 量河流污染情 况的问题 理解 消除疑惑 思考 交流讨论 回答 承接表面张 力大小的知识点 向学生展示表面 张力在环境监测 的应用 增长学 生见闻 丰富课 堂 体验物理与 科技的紧密联系 精品文档 14欢迎下载 课后思考课后思考 演示四面体和立方体铁丝框放 入肥皂水后所形成的肥皂膜形状 先展示立方体铁丝框一个面的 肥皂膜形状 然后让学生猜想整个 铁丝框放入肥皂水后将形成怎样的 肥皂膜 最后展示肥皂膜的形状并 鼓励学生课后结合本节课的知识 查找资料进行解释 演示实验 演示实验 四 面体和立方体 铁丝框 问 问 为什么当 整个铁丝框放 入肥皂水后并 没有在每个面 形成肥皂膜 而是收缩到中 间 好奇 思考 疑惑 通过出乎意 料的实验现象又 一次引起学生的 认知矛盾 提出提出 稍高于学生本节稍高于学生本节 课知识水平 但课知识水平 但 通过搜集资料和通过搜集资料