宇宙和微观世界 教学简案

宇宙和微观世界 教学简案
课程导入
信息 2004年冬季，长江中下游地区出现了多年来少有的低温，连续几天，最低气温都在零下4、5摄氏度，由于这一带大多用户都没有必要的防低温设备和措施，结果很多家庭的水表被冰胀破，也有很多家庭暴露在室外的自来水管被胀破．
根据以上信息，你能提出一个你感兴趣的问题吗？
_______________________________________．
探索新知
1 物质的组成
1．你对如下结构框架有何认识
⎪⎩⎪⎨⎧⎩⎨⎧←←←电子中子质子原子核原子分子物质物体
2．图10—1—1甲、乙是关于原子结构的示意图，由此你可分别得出什么样的结论？
问题研讨①
问题1 宇宙是由什么组成的？物质又是由什么组成的？
答：______________________________________________．
问题2 能保持物质原有性质的最小粒子是什么？
答：______________________________________________．
问题3 图10-1-1可以给我们提供哪些信息？
答：______________________________________________．
知识归纳 物质的组成
1．宇宙是由物质组成的
地球及其他一切天体都是由物质组成的，物质处于不停的运动和发展中．
2．物质是由分子组成的
物质是由分子组成的，分子又是由原子组成．有的分子由多个原子组成，有的分子只由一个原子组成．
3．原子的结构
原子是由原子核和核外高速运转的电子组成，原子核又是由质子和中子组成，而质子和中子也有更精细的结构．
友情提示
宇宙中的一切天体都是由物质组成，即物质构成宇宙．
例1 地球位于离太阳较近的第几条轨道上（ ）
A ．第2条
B ．第3条
C ．第4条
D ．第5条
解析阅读教材的第一自然段即第4页的图10.1-2可知，地球在离太阳较近的第三条轨道上．
答案B
例2如下关于分子的说法中正确的是（）
A．分子是保持物质原有性质的最小微粒
B．分子一定由多个原子组成
C．组成物质的分子数非常多
D．人们当前认识到，分子是最小的微粒
解析分子是保持物质原有性质的最小微粒，但不是人们目前认识到的最小微粒，分子又是由更小的粒子组成．分子的直径非常小，组成物质的分子数非常多．
答案AC
解后反思
随着人类认识世界能力的提高，人们已认识到比质子、中子更小的微粒，这充分证明质子、中子也还不是最小的微粒，人类认识宏观及微观世界是无止境的．
2固态、液态、气态的微观模型
实验探究物质从液态变为固态时的体积变化和从液态变为气态时的体积变化
实验1将一瓶矿泉水放入冰箱的冷冻室，当瓶内水结冰时拿出，发现塑料瓶明显地向外鼓出．
实验2在观察海波熔化时的温度变化情况时，发现全部熔化后的海波，在冷却一段时间完全凝固后，体积明显减小．按教材中图10.1-5所示的方式进行实验，发现液态的蜡在凝固后体积也变小．
实验3如图10-1-2，是大家在学习“汽化和液化”的知识时，见到的一个实验．当滴入几滴酒精的挤瘪的塑料袋放入热水中时，出现了如图10-1-2乙所示的现象．
问题研讨②
问题1水结冰时体积变化情况怎样？其他物体从液态变为固态时体积变化情况怎样？
答：______________________________________________．
问题2物质从液态变为气态时体积变化情况又是怎样的？
答：______________________________________________．
问题3你知道物质的状态变化时体积发生变化的原因吗？请做简要的说明．
答：______________________________________________．
知识归纳物质状态变化时的体积变化及物质在不同的状态下所表现出来的特征
1．物质的状态变化时体积的变化
水具有反常膨胀的特征，其结冰时体积反而增大，其他物质从液态变为固态时体积变小．物质由液态变为气态时，体积会显著增大．
2．物质在不同的三态下所表现出来的特征
固体具有一定的体积和形状．
液体有一定体积，但没有一定形状，具有流动性．
气体没有一定体积，也没有一定形状，但也具有流动性．
友情提示
物质通常情况下处于三种状态：固态、液态、气态．物质也可在三种状态间发生变化．但是，物质也还有其他的状态．
例3小明同小华一道进行了如下实验：
用一小茶杯装满水放入冰箱的冷冻室，在另三个完全相同的小茶杯中分别装满液态的蜡、松香和海波．过一段时间后，取出冰箱中的小茶杯，同其他三个小茶杯对比后，发现有如图10-1-3所示的现象．
结合他们的实验，分析如下问题：
（1）一般的液体凝固后体积要________．（填“变大”或“变小”）
（2）下列说法中正确的是（）
A．一切固体变为液态时，体积都要变大
B．所有物质在任何时候都是受热时膨胀，受冷时收缩
C．多数物质从液态变为固态时体积变小（水除外）
D．冰棍全部熔化为水后，其体积一定变大
解析由图10-1-3提供的信息可以看出，水结冰时体积反而增大，其他三种物质从液态变为固态时，体积变小．实际上，水具有反常膨胀的特性，当水温低于4℃时，温度降低反而膨胀，但当温度在4℃以上时，它同样也会热胀冷缩．
答案（1）变小（2）C
解题规律
这种题的解答，首先要求能正确发现图文信息，能找出对答题有帮助的提示．另外，掌握水这种最常见物质所具有的性质．
拓广延伸
释疑解难怎样认识物质在不同的常态下所表现出来的性质呢？
图10-1-4形象地表示出了固态物质、液态物质和气态物质的内部结构，根据它们内部结构的不同及各自的特点，也就不难理解物质在这三种状态下所表现出来的特点了．固态物质：分子排列规则、紧密，粒子间作用力强→有一定体积和形状．
液态物质：分子无固定位置、较自由，粒子间作用力较小→有一定体积、没有确定形状、能流动
气态物质：分子间距离很大，粒子间作用力极小→无一定体积、形状，能流动
实验设计用“混合法”可检查组成物质的分子间是否存在间隙
例4物质是由大量分子构成的．这些分子是一个挨着一个，还是彼此之间有间隙呢？
请设计一个合理的实验进行探究．
解析酒精与水混合是日常生活中常见的问题，液体混合更容易观察到体积是否发生变化．本探究实验可按如下设计进行：取一定体积的水与酒精相混合，然后观察体积的变化情况，最后通过观察得出结论．
答案实验设计示例：
（1）用两个量筒各量取50mL的水和酒精．（量筒容积为100mL）
（2）将酒精倒入到装水的量筒中，读出混合后的总体积．
不同液体混合后总体积的变化，可充分证明组成物质的分子间存在间隙．设计用不同的液体进行实验，目的是为了便于观察，其实，用不同的固体和气体也可进行相关探究．
课时作业
★教材习题
“动手动脑学物理”1～5题
★补充习题
1．组成原子核的微粒是（）
A．电子和中子B．电子和质子C．质子和中子D．质子和夸克2．下列说法中正确的是（）
A．物质在保持原有性质的基础上可无限分割下去
B．原子是构成物质的最小微粒
C．水变成水蒸气后水分子的个数减少
D．化学变化时，物质的原有性质发生变化
3．某老师在引导学生理解固体、液体和气体的微观结构时，带领学生做游戏，用人群的状态类比物体的状态．图10—1—5所示甲、乙、丙三种情景分别对应的是（）
A．固态、液态、气态B．气态、固态、液态
C．固态、气态、液态D．液态、气态、固态
4．如图10-1-6所示，是一位同学用一把刻度尺测量一本400页书厚度的实验．则该书厚度是________mm，则每张纸的平均厚度为________μm，合________nm．通过上述实验，你得到的感受是________________________．
5．物质在通常情况下处于________态、________态和________态．但物质所处状态远不止这三种，物质还可能处于液晶态、________、________等．请指出日常生活中用到液晶物质的两个事例：①________；②________．
6．通常的雷达是通过发射并接收电磁波，来探测可能的方向上有没有敌机来袭及敌机与雷达间的距离．如美国F-117A隐形战斗机，它很难被雷达发现，根据你所学的知识进行猜想：
（1）它的雷达反射面具有的特点是：________；
（2）它的表面涂层所使用的材料可能是________材料．
答案点拨
课程导入
问题示例：所有物质由液态变为固态体积都是变大吗？
问题研讨①
问题1宇宙由物质组成，物质又是由分子组成的．
问题2能保持物质原有性质的最小微粒是分子．
问题3原子由原子核和核外电子组成，原子核又有更精细的结构．
问题研讨②
问题1水结冰时体积变大，其他物质从液态变为固态时体积变小．
问题2物质从液态变为气态时，体积增大非常多．
问题3物质状态变化时体积发生变化，主要是构成物质的分子在排列上发生了变化．
课时作业
教材习题
P8“动手动脑学物理”1～5题提示与解答
[第1题]提示：比较固体、液体、气体的不同特征时，可以从有没有一定形状、有没有一定体积和是否具有流动性等方面进行比较说明．
[第2题]解答：银河系异常巨大，用光年作单位最合适．
[第3题]点拨：分子直径很小，以纳米（nm）作单位最合适．
[第4题]答案：原因是，固态物质中，分子的排列十分紧密，粒子间有强大作用力，因而，固体具有一定的体积和形状；液态物质的分子没有固定的位置，运动比较自由，粒子间的作用力比固体小，因而没有确定的形状，又具有流动性，气态物质的分子极度散乱，间距又很大，并以高速向四面八方运动，粒子间作用力很小，因而易被压缩，也具有流动性．
[第5题]说明：原子由原子核和核外电子组成，原子核又是由质子和中子组成，而质子和中子也还有更小的精细结构．
补充习题
1．C（点拨：质子和中子共同构成原子核，电子在原子核外）
2．D（点拨：水汽化时，分子数量不会改变）
3．C（点拨：参照图10-1-4分析）
4．15.0；75.0；7.50×104；纸的厚度本身很小，这表明纳米这个长度单位是一个很小的单位
5．固、液、气，等离子、超固，液晶显示器；计算器的显示屏等
6．（1）（跟一般战斗机比）反射面非常小（2）纳米。