人教版高中物理选修- 物体是由大量分子组成的-公开课比赛一等奖

物体是由大量分子组成的
一、三维目标：
1知识与技能
1知道物体是由大量分子组成的;
2理解油膜法测分子大小的原理,并能利用该原理估测分子大小;
3理解阿伏加德罗常数的含义、数值和单位,并能利用阿伏加德罗常数计算几个宏观量与微观量;
2过程与方法
1通过实验提升学生的操作、观察和分析能力;
2领略累积法、转换法、建立理想模型等物理方法在本堂课中的应用;
3情感、态度与价值观
1通过对实验的操作,体会探究过程的艰辛,感受用科学与智慧成功探知微观规律的喜悦,使学生树立认真、严谨、实事求是的科学态度;
2通过小组讨论及分组实验培养学生的合作精神。

二、学情分析
本节内容在初中已经有所接触。

初中物理只是用简单的现象和数值让学生认识到分子的“微小”和数量的“巨大”,但没有涉及探究分子大小的途径和利用阿伏加德罗常数的计算。

理解并能运用油膜法估测分子大小,对学生来说有很大的难度。

学生首先要在头脑中建立分子模型;然后从测量排球大小、乒乓球和小米直径中获得启发,得出油膜法估测分子大小的原理;其次是实验操作。

实验操作对学生的动手能力要求很高,本实验看似简单,但一个小细节失误就可能导致实验失败。

如粉的厚度,滴油酸溶液时针尖距水面的高度等等。

因为高一化学已经接触过阿伏加德罗常数,所以计算分子数量和分子质量、体积对学生而言并非难事。

三、教学重点:
1油膜法估测分子大小;
2利用阿伏伽德罗常数计算分子数量和分子质量、体积。

四、教学难点:
1引导学生理解用宏观量测微观的分子大小的原理;
2计算1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积。

五、新课教学
【导入】
引入:同学们,我们都吃过早饭了，请问早饭有喝粥的么喝的什么粥
学生：有，喝的小米粥。

老师：你在喝粥时思考过初略测量小米的直径么
学生回答:很多小米排成一排,用刻度尺测得总长除以颗数,就等于一颗的直径。

老师提问:分子直径也可以这样测量吗
学生回答:不行,看不见,不能操作。

今天我们学习选修3-3模块第七章分子动理论的第一节—物体是由大量分子组成的
这是一节神奇的物理课,使用简单的实验器材,我们将测出微观的分子大小。

老师陈述:在测量之前,先要给分子建立一个模型。

同学们觉得分子的形状接近什么形
学生回答:球形。

板书:一、估测分子的大小
老师引导:请看这里,量筒里装了一些小米,看成放大后的分子模型。

请前面同学看一下,它的体积大概有多少毫升。

学生丁:20ml。

老师将量筒里的分子模型倒进玻璃培养皿里,并提问:现在的体积是多少
学生回答:20ml。

老师提问:高度下降,最低的高度等于什么
学生回答:直径。

老师提问:现在的分子模型的排列有何特点
学生回答:平铺成一层。

老师提问:现在直径等于体积与什么的比值
学生回答:铺平的面积。

板书:
教学任务二、油膜法中纯油酸体积V和平铺面积S的计算
老师陈述:我们用这种方法测量微观的分子直径,操作的关键点是要铺成一层。

经过大量的实验发现,油酸滴到水面上很容易铺平。

观察注射器中的纯油酸,是黄色透明的液体。

滴一滴到水面上铺开,还会看到黄的颜色吗
学生回答:看不见,变成透明的了。

老师提问:那怎么知道油酸铺开的范围同学们预习过了,可以借助什么东西,反映油酸的轮廓
学生回答:在水面上洒痱子粉。

老师在水面中央洒下薄薄的一层痱子粉,滴入一滴纯油酸。

学生看到油膜快速的扩张。

老师提问:得到的油膜一定是一层的吗
学生回答:不一定,可能水面太小,油酸分子叠在一起。

老师画较短的线表示有限的水面,并摆放油酸分子模型。

老师提问: 如果仪器允许你自由选择,怎么将油酸铺平得到一层
学生回答:扩大水面
老师陈述:油酸分子特点,-COOH具有亲水性，CH33-具有憎水性，油酸和酒精能互溶，酒精又与水以任意比互溶，所以将油滴溶液滴在水面上，酒精很快退去，就剩油酸分子在水面上，很容易形成单分子层，正是这个实验的巧妙之处。

板书:单分子油膜、油膜法
老师引导:如果只能用这么大的水面,又想得到单分子油膜,可以用什么办法
学生回答:抽一些回来。

老师引导:抽回来一定是油酸吗怎么办
学生回答:不一定。

滴半滴、1/4滴……
老师引导:能准确的滴1/4滴吗怎么办
学生回答:稀释。

老师陈述:老师已经将油酸滴入酒精中,配成1:500的油酸酒精溶液。

为什么用酒精稀释
学生回答:油酸溶于水;酒精易挥发;酒精能溶于水。

老师提问:稀释后1滴油酸溶液中,含有纯油酸的体积为多少我们需要先测量什么的体积
学生思考并回答:1滴油酸的体积。

老师引导:用量筒能测的准吗怎么办
学生回答:不准,太少了。

测很多滴油酸的体积。

老师陈述:课前,老师测量了50滴油酸的体积刚好为1ml。

这样1滴油酸溶液中含有纯油酸的体积为
板书:
老师操作:在另一盆水面上洒痱子粉,滴入一滴油酸溶液,用玻璃盖板划轮廓,数格数。

老师提问:不满的格子,超过一半怎么算少于一半怎么算
学生回答:超过一半算一格,少于一半不算。

老师提问:这样获得格数n格后,油膜的面积怎么算
板书:s = n格×10-4m2
活动4【活动】【教学任务三、学生分组实验测分子直径】
学生实验,老师用手机的相机功能拍摄学生的操作,分组作出点评。

各组汇报油膜面积的格数,老师输入电子表格,利用Ecel的计算功能算出油酸分子直径。

老师陈述:看表格中同学们获得的油酸直径数据,前面系数虽然有不同,但数量级都是10-9m。

更精确的实验发现,油酸的分子直径为×10-9m。

同学们用简单的测量工具和你们的智慧,测出的微观分子的直径,非常厉害!我为大家取得的成功喝彩!
老师陈述:油酸是大分子材料,一般物质的分子直径的数量级为10-10m
板书:二、分子数量级10-10m
老师陈述:这么小,可以用肉眼直接观察吗不行。

1982年,德国物理学家宾尼西和瑞士物理学家罗雷尔发明了扫描隧道显微镜,为我们展示了微观世界的景象。

下图是用扫描隧道显微镜拍摄的石墨表面照片,每一个亮斑都是一个碳原子。

【教学任务四、涉及阿伏加德罗常数的计算】
老师引导:因为分子很小,普通物理含有的分子数会很多,比如老师桌面上杯子里的水。

例题1 已知水的摩尔体积和摩尔质量。

1给你一个量筒,估算杯中水的分子数;
板书:
已知在标准状况下水的摩尔体积为18mL/mol,量筒测得杯中水体积为。

则含有的分子数为若由全球的人来数,每人每秒数1个,需要多少年才能数完全球约7×109人,1年约3×107秒
板书:三、阿伏伽德罗常数
N A=×1023mol-1
学生算出:8×1023个;约400万年
老师点评:杯中水的分子数这么多,这也证实了本堂课标题中“大量”两个字。

2若给一架天平,估算杯中水的分子数;
板书:
代入上式,或者
3如何估算单个水分子的质量和体积。

板书:
,
六、小结。