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2019-2020年高中物理 《走進(jìn)分子世界》教案 滬科版選修3-3 [設(shè)計(jì)說(shuō)明] 通過(guò)對(duì)引言及圖片的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的想象力和分析概括能力，激發(fā)他們學(xué)習(xí)物理的興趣，產(chǎn)生進(jìn)一步探索物質(zhì)世界的愿望。通過(guò)對(duì)常見(jiàn)物質(zhì)的介紹，使學(xué)生對(duì)自然界的物質(zhì)有初步的了解，從而引入物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，讓學(xué)生學(xué)會(huì)科學(xué)的研究方法——建立模型法，并通過(guò)活動(dòng)親身體會(huì)建立物質(zhì)結(jié)構(gòu)模型的過(guò)程，能自己從日常生活中收集證據(jù)來(lái)驗(yàn)證自己的猜想。通過(guò)對(duì)課本其他基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)與基本技能的訓(xùn)練，讓學(xué)生初步了解認(rèn)識(shí)自然的基本方法和規(guī)律，學(xué)習(xí)基本的探究方法。培養(yǎng)學(xué)生從生活走向物理、從物理走向社會(huì)的良好習(xí)慣和科學(xué)實(shí)踐能力。使學(xué)生敢于質(zhì)疑、勇于創(chuàng)新。 [教學(xué)目標(biāo)] 1、通過(guò)活動(dòng)了解人類(lèi)在認(rèn)識(shí)物質(zhì)結(jié)構(gòu)過(guò)程中采用的科學(xué)方法。知道分子模型的主要內(nèi)容，知道分子是保持物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的最小單元，對(duì)分子大小有一定的感性認(rèn)識(shí)，會(huì)用圖形、文字、語(yǔ)言描述分子模型。 2、知道顯微鏡在拓展人們的視覺(jué)范圍、探測(cè)微觀(guān)粒子方面的重要作用。 3、通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究及生活中的現(xiàn)象，初步了解分子在做永不停息的運(yùn)動(dòng)，并能定性解釋一些物理現(xiàn)象。 4、了解科學(xué)家是如何探索微觀(guān)世界奧秘的，初步體會(huì)探究微觀(guān)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的模型方法。 5、了解納米科學(xué)技術(shù)的初步內(nèi)容，知道納米材料的一些奇特性質(zhì)及潛在的重要應(yīng)用前景。 6、通過(guò)學(xué)習(xí)和活動(dòng)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，產(chǎn)生進(jìn)一步探究物質(zhì)微觀(guān)結(jié)構(gòu)的欲望，養(yǎng)成學(xué)以致用的良好習(xí)慣。進(jìn)一步體會(huì)生活、物理、社會(huì)之間密不可分的關(guān)系。 [教具 學(xué)具] 粉筆、放大鏡、水、高錳酸鉀、酒精、玻璃管、鉛塊、鉤碼、燒杯、實(shí)物投影儀、各種不同物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)模型圖片、模擬分子間作用力的課件 [教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)] 1、重點(diǎn)：根據(jù)觀(guān)察到的現(xiàn)象提出一種模型猜想，收集證據(jù)證實(shí)提出的猜想。 2、難點(diǎn)：建立分子結(jié)構(gòu)模型。 [課前研究（學(xué)習(xí)）的問(wèn)題] 1、組織學(xué)生在網(wǎng)上及生活中自己收集的有關(guān)分子運(yùn)動(dòng)的資料。 2、組織學(xué)生留心生活中常見(jiàn)的有關(guān)分子運(yùn)動(dòng)及能體現(xiàn)分子間存在作用力的現(xiàn)象。 3、用放大鏡看電視機(jī)的屏幕，記下觀(guān)察到的現(xiàn)象。 [教學(xué)過(guò)程] 教學(xué)階段與時(shí)間分配 教 師 主 導(dǎo) 學(xué) 生 主 體 點(diǎn)評(píng) 一、導(dǎo)入 2分鐘 師：請(qǐng)同學(xué)們將書(shū)翻到25頁(yè)，從這節(jié)課開(kāi)始，我們將進(jìn)入第七章的學(xué)習(xí)，首先看下導(dǎo)語(yǔ)，向物質(zhì)世界的兩極進(jìn)軍。我們知道這個(gè)世界是由形形色色的物質(zhì)構(gòu)成的，教室里的課桌、講臺(tái)、黑板、門(mén)窗，我們用的課本、文具等等無(wú)一不是這樣，那么物質(zhì)世界的兩極是指什么呢？ 師：大到什么程度？ 師：小到什么程度呢？ 師：這節(jié)課我們首先來(lái)探究微觀(guān)的世界。 生：極大和極小 生：浩瀚的宇宙 生：微小的粒子 對(duì)語(yǔ)言不夠準(zhǔn)確的回答，請(qǐng)其他同學(xué)糾正，或教師引導(dǎo)。 二、通過(guò)對(duì)觀(guān)察到的現(xiàn)象提出猜想、收集證據(jù)驗(yàn)證猜想的探究方法建立物質(zhì)微觀(guān)結(jié)構(gòu)模型 15分鐘 現(xiàn)象1：用粉筆在黑板上畫(huà)一直線(xiàn)，再用放大鏡對(duì)筆跡仔細(xì)觀(guān)察，你看到什么現(xiàn)象？ 師：我手里有一杯純凈的水，用放大鏡看水面。 師：根據(jù)這兩個(gè)現(xiàn)象請(qǐng)同學(xué)們猜想一下物質(zhì)可能是由什么構(gòu)成的？ 師：這些微小的顆粒是如何構(gòu)成我們所看到的連續(xù)體的呢？猜想一下 師：究竟哪種猜想正確，或者還有其他可能，那么為了驗(yàn)證猜想，我們應(yīng)該怎樣做？ 現(xiàn)象2：下面請(qǐng)同學(xué)們看一個(gè)實(shí)驗(yàn)，將高錳酸鉀顆粒放入水中，將會(huì)看到什么現(xiàn)象？實(shí)驗(yàn)要求：燒杯就放在桌子上既不要拿起，也不要晃動(dòng)。高錳酸鉀顆粒倒入水中的瞬間，立即開(kāi)始觀(guān)察，請(qǐng)注意變化的過(guò)程。 師：我們來(lái)交流在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中所看到的現(xiàn)象。 師：水怎么變成紫色的呢？能不能具體描述一下水變成紫色的過(guò)程。 師：再過(guò)段時(shí)間，燒杯中的水會(huì)怎樣？ 師：這個(gè)現(xiàn)象支持了上述哪個(gè)猜想？ 師：結(jié)合現(xiàn)象解釋一下 構(gòu)成水的微粒之間是有間隙的，構(gòu)成高錳酸鉀的顆粒進(jìn)入水的空隙，使水慢慢變成紫色。 師：有沒(méi)有反對(duì)意見(jiàn)？ 師：看來(lái)通過(guò)這個(gè)現(xiàn)象我們還無(wú)法弄清物質(zhì)的微觀(guān)結(jié)構(gòu)，爭(zhēng)論在于液體究竟是連成一片的，還是之間有空隙？ 現(xiàn)象3 ：下面我們繼續(xù)看一個(gè)實(shí)驗(yàn)：向一端封閉的玻璃管中注水至一半位置，再注入酒精，在液面最高處做一標(biāo)記。然后封閉管口，并將玻璃管反復(fù)翻轉(zhuǎn)，使水和酒精充分混合，觀(guān)察液面的位置，混合后你們看到了什么現(xiàn)象？ 師：該現(xiàn)象支持了哪個(gè)猜想？ 師：具體解釋一下（請(qǐng)學(xué)生回答） 師：以上是我們根據(jù)觀(guān)察到的現(xiàn)象對(duì)物質(zhì)微觀(guān)結(jié)構(gòu)提出的猜想，科學(xué)家在研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)時(shí)，按照這樣的研究方法提煉出了關(guān)于物質(zhì)微觀(guān)結(jié)構(gòu)的三種模型,你認(rèn)為哪種模型能夠完善的解釋上述活動(dòng)中看到的現(xiàn)象呢? 模型1 物質(zhì)是由微小的顆粒組成的,各個(gè)顆粒緊靠在一起,形成了我們所看到的連續(xù)體； 模型 2 物質(zhì)是由微小的顆粒組成的,顆粒之間有空隙； 模型 3 固體是由微小顆粒組成的,液體是連成一片的,固體微粒可以擠進(jìn)液體中。 師：為什么不選模型1、模型3呢？（請(qǐng)學(xué)生回答） 生：粉筆顆?？吭谝黄鹦纬蛇B續(xù)體。 生：水面連續(xù)光滑。 生：物質(zhì)可能是由小顆粒組成的。 生甲：顆粒是緊密的靠在一起的。 生乙：顆粒之間是有空隙的。 生：做實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。 觀(guān)看演示實(shí)驗(yàn) 生：水慢慢變成紫色。 生：高錳酸鉀顆粒沉入杯底，把一部分水染成紫紅色，然后這紫紅色慢慢向四周擴(kuò)散開(kāi)來(lái)。 生：整杯水都紫色。 生：微粒之間是有空隙的。 生：我們看到高錳酸鉀顆粒進(jìn)入了水的內(nèi)部，也可以這樣解釋?zhuān)腆w是由微小顆粒組成的,而液體是連成一片的,固體微粒擠進(jìn)了液體中。 生：酒精與水混合后的體積變小了。 生：顆粒之間是有空隙的。 生：構(gòu)成水的顆粒和構(gòu)成酒精的顆粒之間是有空隙的，兩種顆粒在混合時(shí)彼此進(jìn)入對(duì)方的空隙，所以混合后總體積變小。如果液體是連成一片的話(huà)，混合后這兩種液體的總體積不會(huì)改變。 生：模型2 生：各個(gè)顆粒之間有空隙，并不是緊靠在一起的，所以模型1不成立，而酒精和水的混合實(shí)驗(yàn)說(shuō)明液體不是連成一片的，不僅是固體，液體之間也有空隙，所以模型3也不成立。選2。 如有其他說(shuō)法，給予肯定和引導(dǎo)。 請(qǐng)其他同學(xué)認(rèn)真聽(tīng)并及時(shí)糾正 請(qǐng)學(xué)生舉手發(fā)言。 請(qǐng)其他同學(xué)認(rèn)真聽(tīng)并及時(shí)糾正。 請(qǐng)大家思考 請(qǐng)學(xué)生做出正確的選擇和評(píng)價(jià)。 三、介紹分子是保持物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的最小微粒。 4分鐘 師：這樣我們就從宏觀(guān)現(xiàn)象入手，通過(guò)一次次的猜想和論證建立了物質(zhì)的微觀(guān)模型：物質(zhì)是由微小的顆粒組成的,顆粒之間有空隙。這些微粒究竟可以分到怎樣的程度？打個(gè)比方，用噴水壺把水分成一滴一滴的，一滴水能否再分？能分到什么程度不能再分？分到什么時(shí)就不再是水了？ 師：科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，物質(zhì)是可分的，許許多多的現(xiàn)象都能用物質(zhì)的微粒模型來(lái)解釋。上述三例只是其中的一些。他們還發(fā)現(xiàn)當(dāng)物質(zhì)分到一定程度后，化學(xué)性質(zhì)會(huì)發(fā)生變化。比如水，分到一定程度就不再保持水的性質(zhì)了。科學(xué)家們把能保持物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的最小顆粒稱(chēng)為分子。 四、利用顯微鏡收集到更多證據(jù)支持物質(zhì)微觀(guān)結(jié)構(gòu)模型，觀(guān)看顯微鏡下觀(guān)察到的細(xì)胞、分子結(jié)構(gòu)圖 5分鐘 師：以上我們從宏觀(guān)現(xiàn)象出發(fā)建立了物質(zhì)微觀(guān)結(jié)構(gòu)模型，而實(shí)際上我們憑肉眼能看到物質(zhì)的內(nèi)部嗎？ 師：假如能看到，這個(gè)模型將更有說(shuō)服力。 師：來(lái)看一些圖片，這是通過(guò)光學(xué)顯微鏡看到的植物細(xì)胞，細(xì)胞之間是有空隙的，細(xì)胞還不是最小的顆粒，要看到分子怎么辦？ 師：這是用電子顯微鏡觀(guān)測(cè)到的金屬微觀(guān)結(jié)構(gòu)圖。 師：放大鏡、各種顯微鏡的發(fā)明和利用在科學(xué)家收集證據(jù)、認(rèn)識(shí)物質(zhì)微觀(guān)世界性質(zhì)方面起了非常重要的作用，它們拓展了人們的視力范圍，收集了更多證據(jù)，支持了科學(xué)家提出的模型。展示苯分子、蛋白質(zhì)分子圖片。 生：不能 生：利用放大設(shè)備 生：利用放大倍率更高的電子顯微鏡 對(duì)圖片進(jìn)行講解 五、知道分子的直徑，對(duì)分子大小有感性認(rèn)識(shí)并建立分子模型 3分鐘 師：由此可見(jiàn)，分子很小，分子直徑的數(shù)量級(jí)：10-10m，水分子的直徑約為410-10m ，這是一個(gè)什么概念， 想象一下，如果讓2500萬(wàn)個(gè)人手拉手站成一行，那么這個(gè)長(zhǎng)度將繞地球赤道一圈，而如果讓2500萬(wàn)個(gè)水分子一個(gè)挨一個(gè)排成一行，那么這個(gè)長(zhǎng)度就只有1厘米。氫氣分子的直徑是2.310-10m ,1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下,1cm3(比劃一下，一個(gè)食指端的大小)的任何氣體約有2.71019個(gè)分子,讓這些氣體分子從容器中跑出,如果1秒鐘跑出1億個(gè),你們猜需要多長(zhǎng)時(shí)間? 約需9000年才能跑完 師：既然引入分子概念，我們從物質(zhì)微觀(guān)結(jié)構(gòu)模型就可以得到分子模型請(qǐng)學(xué)生總結(jié)一下。 生：物質(zhì)是由大量分子構(gòu)成的，分子間有空隙。 總結(jié)得很好 六、收集分子永不停息運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)證據(jù) 8分鐘 師：請(qǐng)同學(xué)們觀(guān)察面前的燒杯，看到整杯水都變成了紫紅色,現(xiàn)在我們知道這是分子之間有空隙造成的，除此之外這個(gè)實(shí)驗(yàn)還能說(shuō)明什么呢？ 師：結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象解釋一下 師：從日常生活中你們還能找到哪些證據(jù)來(lái)證明呢？ 師：樟腦丸為什么會(huì)變??？ 師：繼續(xù)舉例。 師：氣味分子怎么會(huì)跑進(jìn)我們的鼻子里的？說(shuō)明什么？ 師：從以上這些例子得到什么結(jié)論？ 生：分子是運(yùn)動(dòng)的 生：如果分子不運(yùn)動(dòng)，高錳酸鉀顆粒在水中就不會(huì)擴(kuò)散，水就不會(huì)整杯變成紫色。 生：(事例1)放在衣柜里的樟腦丸過(guò)一段時(shí)間變小了，并且聞到了樟腦丸的味道。 生：樟腦丸里面的分子由于運(yùn)動(dòng)跑到了空氣中。 生：(事例2)放學(xué)回家聞到廚房傳來(lái)的飯菜香味。 生：氣味分子由于運(yùn)動(dòng)從廚房跑到我們鼻子里。 生：無(wú)論是氣體、液體還是固體中的分子都處在永不停息的運(yùn)動(dòng)中。 對(duì)語(yǔ)言不準(zhǔn)確的表述及時(shí)糾正。 學(xué)生不能回答時(shí)教師引導(dǎo) 七、收集分子間存在作用力的證據(jù)。 5分鐘 師：分子會(huì)運(yùn)動(dòng)，而分子間又有間隙，那物體有沒(méi)有規(guī)則的形狀呢？是不是物體今天是一個(gè)形狀，明天又是個(gè)形狀呢？ 師：分析圓柱體的鉛塊為什么還能保持形狀？ 我們?cè)倏匆粋€(gè)演示實(shí)驗(yàn)：把二個(gè)表面光滑的鉛塊相互緊壓在一起 師：你觀(guān)察到了什么現(xiàn)象？ 師：說(shuō)明了什么？ 師：如果我繼續(xù)用勁往里壓，能不能把鉛塊壓短？ 師：這說(shuō)明什么？ 師：生活中還有哪些現(xiàn)象說(shuō)明分子間有相互作用的吸引力和排斥力？ 生：兩塊鉛塊緊擠在一起。 生：分子之間存在吸引力。 生：不能 生：分子間存在斥力。 生：液體很難被壓縮。 生：鐵棒很難被拉長(zhǎng)。 生：----------- 給予肯定的評(píng)價(jià)。 對(duì)不正確的例子及時(shí)糾正。 八、小結(jié)。 3分鐘 師：面對(duì)看不見(jiàn)也摸不著的微觀(guān)世界，我們是利用：根據(jù)觀(guān)察到的現(xiàn)象提出一種模型作為猜想，再搜集證據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證。 師：利用這種探究方法我們了解到物質(zhì)的微觀(guān)構(gòu)成是怎樣的？ 師：利用分子的模型我們可以來(lái)解釋有關(guān)固體、液體、氣體的性質(zhì)。下面請(qǐng)學(xué)生讀一讀課本第28頁(yè)的圖片和文字。 師：我們可以得到什么結(jié)論？ 師：學(xué)習(xí)和了解物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，對(duì)我們的生產(chǎn)和生活有什么作用呢？請(qǐng)同學(xué)們閱讀課本中的“生活 物理 社會(huì)” 師：請(qǐng)同學(xué)們歸納一下文中介紹的內(nèi)容。 師：請(qǐng)同學(xué)們課后繼續(xù)查閱資料，進(jìn)一步了解納米材料的知識(shí)。 生：1、物質(zhì)由大量分子構(gòu)成；2、分子永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)；3、分子間存在相互的斥力和引力。 學(xué)生閱讀。 生：固體分子靠得很緊，它們有規(guī)律地排在一起，每個(gè)分子只能?chē)@某一點(diǎn)振動(dòng)。因此，固體有一定地體積和形狀。 液體中分子間距離較固體大，它們有規(guī)律的排在一起，每個(gè)分子除圍繞某一點(diǎn)振動(dòng)外還能在一定的范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)。因此，液體占有一定的體積，但形狀不確定。 氣體中，分子離得比較遠(yuǎn)，分子間距離為液體中分子間距離的10倍以上，每個(gè)分子能自由地沿各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，因而氣體沒(méi)有一定的體積和形狀。 學(xué)生閱讀 生：1、納米材料； 2、現(xiàn)已開(kāi)發(fā)研制出的納米產(chǎn)品。 師生共同完成。 對(duì)回答過(guò)程中出現(xiàn)的語(yǔ)言不正確及時(shí)糾正補(bǔ)充。 可以請(qǐng)幾個(gè)同學(xué)一起完成。 九、布置作業(yè)。 課本29頁(yè) [保留板書(shū)] 一、走進(jìn)分子世界 分子模型： 1、物質(zhì)由大量分子組成； 2、分子永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)； 3、分子間存在相互的斥力和引力。 [教學(xué)評(píng)價(jià)] 1、本節(jié)課的知識(shí)是我們無(wú)法用肉眼觀(guān)察的，比較抽象，教師主要通過(guò)活動(dòng)對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的分析，利用排除的方法，結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)選擇一種合適的物質(zhì)結(jié)構(gòu)模型。 2、學(xué)生了解物質(zhì)的結(jié)構(gòu)模型后，對(duì)其產(chǎn)生濃厚的興趣，有繼續(xù)探究的愿望，并能發(fā)現(xiàn)一些生活中有關(guān)的現(xiàn)象，順勢(shì)利導(dǎo)借助課件和實(shí)物，這樣學(xué)生就較容易理解分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)和分子間既有引力又有斥力。 3、學(xué)生對(duì)本節(jié)課了解清楚后，教師引導(dǎo)學(xué)生利用分子模型解釋固體、液體、氣體的性質(zhì)以及對(duì)我們的生產(chǎn)和生活的作用。 [教學(xué)資源] 物理教學(xué)參考資料及配套光盤(pán)、學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)手冊(cè)、物理學(xué)習(xí)指導(dǎo)用書(shū)等