高中物理-物质是由大量分子组成的教学设计 (2)

高中物理-物质是由大量分子组成的教学设计

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ml 5100.4-⨯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m 1010-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；