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.doc
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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(jué)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(jiàn),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(kāi)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(kāi),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(kāi)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。- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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