液体的表面张力教学设计

1、第三届全国大学生物理教育技能大赛参加教育设计液体的表面张力选修教材：粤教版高中物理选修3-3课程对象：高中二年级学生选手名称：卢炳杰选手单位：华南师范大学液体的表面张力教育设置修订本发明提供液体的表面张力【上课时间】40分钟【教育对象】高二学生【教材】粤教版高中物理选修3-3第二章第五节【教育内容分析】1、教材的地位和作用：本节的内容进一步探讨了液体的基本性质和基于液晶的液体性质，构成了上节的内容和液体单元的完整知识体系。 另外，表面张力的微观解释主要基于分子动理论的基本观点，因此本节的内容是分子动理论的综合展开和运用。本节主要包括两个知识点：一个是表面张力的宏观现象，另一个是表面张力的微观解

2、释。 前者是使学生掌握表面张力的概念，使学生认识液体的表面现象和生活应用是很重要的；后者是使学生进一步认识表面张力的微观本质，使用分子动理论的知识分析表面张力产生的原因是很重要的。2、课标要求：实验观察液体表面张力现象，说明表面张力产生的原因，交流探讨日常生活中表面张力现象的实例。3、教材的制作构想：教材首先从学生熟悉的现象开始，通过展示一系列生活中的表面张力现象导入课堂。 并通过两组肥皂膜实验的观察和分析，得出液体表面有收缩趋势的结论。 在此基础上，教材结合有关分子动理论的知识，从微观上说明表面张力的产生原因。 最后，教材通过“讨论与交流”和“实践与展开”一栏，分别设置了表面张力的实例解释和

3、放学后实践任务。4 .教材的特点：(1)从学生熟悉的现象入手，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构建过程和产生原因的定性分析。(3)关注学生物理学习的差异，强化内容的选择性。5 .教材处理：(一)适当调整微观解释的教学思路；教材将重点放在从“分子势能”的角度说明液面的收缩现象上，提出了“由于势能经常有减少的倾向，所以液面具有的收缩倾向”。 学生在这堂课之前学习了有关分子动力理论的知识，但是没有明确提出分子势能的概念，也没有强化和强化。 因此，对于学生来说，原样使用势能的观点来说明液面的收缩是很大的困难，同时容易让学生误以为“液面向内侧收缩”。 考虑学生的本来知识结构

4、和实际认知水平，主要从分子力的角度进行分析，既保证了知识点的完整性，又有助于学生理解表面张力的方向，位能的观点作为在此基础上的扩张和提高，体现了新课程中教学内容的灵活性和选择性。(2)教材作为引进和应用的一环，设置生活中的表面张力现象来刺激学生的兴趣和思考，但考虑到物理、技术和社会的密切关系，要适当增加表面张力在科技前沿的应用，增加学生的见闻，丰富课堂。【学生状况分析】1 .兴趣特点：对物理表现出深刻的因果认识、操作和概括的兴趣，具有强烈的好奇心和求知欲。2、知识基础：学生已经学习了有关液体的基本性质和分子动理论的知识，对生活中的各种液体及其特性有着丰富的感性认识。3 .认识困难：学生对表面张

5、力现象的认识只停留在感性阶段，很难从各种现象总结液面的特征，很难理解液面存在的力的作用已经学习了分子动理论，但运用关于分子动理论的知识分析，解释实际的宏观热现象的知识转移和应用能力不足，表面张力的产生原因【教育目标】1 .知识和技能(1)通过实验，观察了液体的表面张力现象。(2)了解液体表面张力的概念。(3)说明表面张力产生的原因。2 .过程和方法(1)体验液体表面现象的实验和探索，体会科学探索的方法。(2)通过微观解释表面张力，体会了用分子动态理论解释宏观热现象的方法。3 .情感态度和价值观(1)激发学习物理的兴趣，感受物理与自然之美。(2)培养学生为生活和社会服务物理知识的意识，勇于探索与

6、日常生活相关的物理问题。【教育要点】液体表面张力的概念。【教育难点】液体表面张力的产生原因。【教育战略设定修订】1 .教育方法(1)实验法：物理学是以实验为基础的科学，物理实验是教学的重要内容和手段。 本节教学重视通过实验创造问题情况，如对硬币浮游原因的推测、肥皂成球形原因和立方体铁丝框肥皂膜的分布等，会引起学生的认知冲突，刺激学生学习兴趣。 此外，通过学生分组实验，使学生在自主探索中获得液面的性质，使知识的教学过程同时是解决问题和科学探索的过程，同时注意渗透物理学的研究方法、科学思考方法。(2)讲义法：讲课时教师形象生动，插入启发性讲义，模拟动画和各种自制教具，拨打学生进行启发。 说明表面张

7、力产生的原因，就是充分发挥教师的主导作用，让学生经历思考的过程，完成感性认识理性认识的飞跃。 教授知识渗透探究的思想，在探究过程中教授必要的物理知识。2 .学法指导俗语云：授鱼，授供饭需要的鱼，一生用。 在学法指导方面，组织学生进行分组实验，以交流讨论、相互启发的方式使学生探索液面特征，在协作解决问题的过程中完成知识的自我构建。3 .教育媒体设置修订首先，活用实物、录像、照片等素材，为学生提供必要的感性素材。 通过自制教具“表面张力的产生原因演示装置”，以类比的方法模拟肥皂膜的收缩现象，使学生直观感受表面层分子的相互吸引力的作用，将抽象的微观过程具体化、具体化。【教育用具】硬币，半圆形和长方形

8、的铁线框，肥皂水，自制教具表面张力的微观机构演示装置，不同形状的肥皂泡小框，肥皂块，四面体和立方体形的铁线框。【教育流程图】教育的一环和教育内容教师活动学生活动修订意图【课程设计】【引进新课】实验引进：硬币浮游先与学生共同完成硬币漂浮的小实验，然后指导学生思考硬币漂浮的原因，同时组织学生仔细观察硬币漂浮时周围液面的变化情况，引起问题：硬币漂浮与液体表面有关吗？示范实验：硬币浮起问：硬币为什么能浮在水面上？问：漂浮的硬币和沉入水中的硬币浮力有什么不同？q :受浮力的更大水中的硬币不会浮起，受浮力的小硬币不会下沉吗？诱导观察：仔细观察一下硬币周围的水面如何变化？导入教室：硬币的漂浮与液体的表面有关

9、系吗？观察、思考、兴奋a :硬币受到浮力a :水中的硬币排出热水的体积更大，浮力更大。疑惑思考观察思考a :凹下去了疑惑思考好奇心实验题用简单有趣的小实验激发兴趣，激发思考。利用学生对硬币漂浮现象的思考，引起认识矛盾，大大激发了学生的求知欲。 在让学生观察液面变化的同时，也确立了本课的研究对象。【概念制作】利用埋有运动吸管的长方形和半圆形铁丝框对学生进行分组实验，促使学生自主探索肥皂膜和吸管的变化情况，在教师指导下，促使学生自主总结液体表面的特征。结论液体表面有收缩倾向。利用嵌入有运动吸管的长方形金属框对肥皂膜的收缩进行了示范，使学生从受力的角度思考吸管的运动情况，结合模拟动画逐次分析了实验现

10、象，最终建立了表面张力的概念。1 .两侧的肥皂膜对中央吸管起着很强的作用2 .一旦刺破一侧，一侧肥皂膜的表面张力消失3 .吸管在另一半肥皂膜的表面张力的作用下运动。表面张力：作用于液面，使液面具有收缩倾向的力。指导学生实验：将铁丝框放入肥皂水中提起，上面的肥皂膜也是液体的表面。引导学生观察：1 .冲破肥皂膜的一边后，另一边会有什么变化？吸管的变化如何？ 你去哪里运动？指导学生总结：比较两组的实验问：肥皂膜的变化如何？问：吸管运动的特征是什么？肥皂膜变得非常小，从物理上来说，液体表面有收缩的倾向。引导学生思考：演示长方形的铁线框演示肥皂膜的收缩，让学生从受力的角度考虑。问：吸管动了，说明了它起着

11、怎样的作用。问：这种力量加上了什么呢？q :如果另一半的肥皂膜也穿破了，吸管还动吗？q :有膜的时候，吸管会动，大家想到了什么？这个力就是液体的表面张力。分组实验观察模仿实验观察交流讨论思考比较、分析a :总是变小。a :总是向有膜的一侧移动。理解记忆a :力量思考疑惑a :恐怕办不到。答：膜对吸管有很强的作用。消除疑惑加深理解记忆在组织学生分组实验的同时，让学生直观感受到液面的收缩现象，为下列表面张力概念的确立奠定基础，同时让学生自己说出实验现象，培养学生的表现力、合作精神和解决问题的能力。促使学生对实验现象进行再思考，从浅到深，培养学生的逻辑思考能力。通过师生对话的形式，配合教材的逐步分析

12、，关注概念的建立过程和学生的思考过程，使学生从现象的感性认识提高到概念的理性认识。【微观分析】1 .液体表面层分子和液体内部分子的差异让学生看到液体表面附近分子分布的形象，从分子间相互作用的角度分析表层分子和内部分子的差异，帮助学生形成“表层分子只受到周围液体分子和液体内部分子的作用”的认识。结论表层分子仅受周围液体分子和液体内部分子的作用。2 .分子引力和斥力的有效作用距离接受前一阶段提出的问题，总结了表层分子和内部分子的位置差异，从力的有效作用距离的角度引导学生回顾知识，得出重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于斥力。3 .表面层分子的分布特征从重力和斥力的有效作用距

13、离分别分析表层分子的受力情况，引导学生思考，得到表层分子的分布特征。结论表面层分子受到的合力是指液体内部。结论表面层分子分布稀疏。4 .表面张力的产生原因根据表层分子的分布，结合分子间作用力和距离的关系，得到表层分子相互作用力的特征。用自制教具结合长方形铁丝框肥皂膜的收缩现象，用类比的方法模拟液面收缩来说明表面张力产生的原因，最后向学生说明表面张力的作用效果。【联络生活】一、球形肥皂泡先让学生重新感受到吹肥皂泡的童年乐趣，然后说：“肥皂泡一定是球形的吗？ 不同形状的小框架能吹出不同形状的肥皂泡吗？ 并引导学生使用表面张力知识分析肥皂泡呈球形的原因。二、硬币的漂浮和下沉首先对上课前提出的硬币漂浮

14、问题进行说明。然后用肥皂块轻轻浮起硬币周围的水面，因为肥皂水的表面张力比清水小，从液面对硬币的支持力减少，硬币沉入水中。对学生做了这个实验，根据硬币下沉的原因，导出了液体表面张力的大小不同。三、表面张力修正由于液体不同，表面张力的大小也不同，如果在清水中加入其他物质，表面张力也会发生变化。向学生介绍表面张力在环境监测中的应用：利用表面张力校正测定河流污染前后河水表面张力的大小，经过比较，可以了解该河流的污染情况。引导学生思考：从分子间相互作用的观点来看，表面层分子和液体内部分子有怎样的不同总结问题：可以忽略空气对液面分子的作用。 表面层分子只受到水平和下方的液体分子的作用。 那是重力作用还是斥

15、力作用？q :随着距离的增大，分子间作用力的合力如何变化问：也就是说，距离大于平衡位置时，只存在什么样的力呢？引导学生思考：从作用距离的角度看，两种力量有什么不同？表面层的分子部分位于液体之外，而且由于引力的作用距离远远大于斥力。 因此，表面层分子受到的分子引力不是球对称的，斥力仍然是球对称的。引导学生思维：从整体上看，表层分子受力的特征是什么？总结：由于表面层分子受到的合力指向液体内部，分子经常做不规则的热运动，因此部分表面层分子向液体内部移动，表面层分子的分布变得稀疏。引导学生思考：描述表面层分子分布稀疏，它们之间的距离具有什么特征实际上，此时分子间距离比平衡位置大，作用力是引力。启发学生的思考：表层分子间的吸引力与表面张力的产生原因有什么关系？教具示范：表面张力产生原因的模拟。q :一旦放开手，为什么横杆会向有膜的一侧移动？ 模拟肥皂膜为什么收缩问：模拟橡皮筋拉伸力的是？指导学生总结：表面层分子的相互吸引力的协同作用表现为液体的表面张力，但由于液体难以压缩，液面有收缩的倾向。示范实验：吹肥皂泡问：使用正方形或椭圆形的小框可以吹出立方体或椭圆形的肥皂泡吗