高中物理-油膜法估測(cè)分子大小教學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)情分析教材分析課后反思

1、用 油 膜 法 估 測(cè) 分 子 大 小 導(dǎo) 學(xué) 案用油膜法估測(cè)分子的大小教學(xué)設(shè)計(jì)一、學(xué)情分析 學(xué)習(xí)。教學(xué)對(duì)象為高二學(xué)生，學(xué)習(xí)興趣比較濃厚，但由于剛剛進(jìn)入選修3-3 熱學(xué)部分的物理 學(xué)習(xí)，物理思維能力不是很強(qiáng)，思維的活躍程度、發(fā)散程度不高，實(shí)驗(yàn)操作能力比較弱，又 逐步引導(dǎo)學(xué)生深入思考，在小組討論等活動(dòng)中通過同伴互助盡可能地調(diào)動(dòng)起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣， 。二、教學(xué)策略 方法的廣泛應(yīng)用，同時(shí)深化對(duì)物理學(xué)與生活緊密聯(lián)系的認(rèn)識(shí)。三、教學(xué)目標(biāo)(1)學(xué)習(xí)用單分子油膜法估測(cè)分子的大小，知道實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、器材和步驟。(2)知道組成物質(zhì)的分子有一定的大小，知道分子直徑的數(shù)量級(jí)。2過程與方法(1)通過小組討論，明白“單分子油

2、膜法估測(cè)分子的大小”的實(shí)驗(yàn)原理、方法，在經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究的基礎(chǔ)上，認(rèn)識(shí)建模思想在間接測(cè)量中的重要作用。 (2)通過實(shí)驗(yàn)和計(jì)算，初步學(xué)習(xí)累積放大、間接測(cè)量的實(shí)驗(yàn)方法，初步學(xué)習(xí)估算方法。 3情感、態(tài)度與價(jià)值觀 (1)通過完成“單分子油膜法估測(cè)分子的大小”實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步養(yǎng)成觀察仔細(xì)、操作認(rèn)真、 樂于交流的態(tài)度，并從中領(lǐng)略科學(xué)家利用宏觀的測(cè)量方法來探測(cè)微觀世界的精妙思想。 (2)通過實(shí)驗(yàn)、觀察、討論等過程，感受物理學(xué)的思想、方法在生活、生產(chǎn)實(shí)際中的滲透 和應(yīng)用，激發(fā)學(xué)習(xí)物理的興趣，增強(qiáng)主動(dòng)探索物理規(guī)律的意識(shí)與動(dòng)力。 (3)通過實(shí)驗(yàn)過程中失敗、尋找解決方法、克服困難的過程，認(rèn)識(shí)到科學(xué)的發(fā)展不是一帆 風(fēng)順的，而

3、是充滿艱辛的，同時(shí)領(lǐng)悟到不怕困難，迎難而上。四、重點(diǎn)和難點(diǎn)用 油 膜 法 估 測(cè) 分 子 大 小 導(dǎo) 學(xué) 案(2) “單分子油膜法估測(cè)分子的大小”的實(shí)驗(yàn)思想方法；難點(diǎn)： (1)建立單分子油膜的物理模型；(2)提高“單分子油膜法估測(cè)分子的大小”學(xué)生實(shí)驗(yàn)的成功率。五、教學(xué)資源(1)演示實(shí)驗(yàn)器材：塑料淺水盆 3 個(gè)、注射器2 支(1 支裝純油酸、 1 支裝油酸酒精溶液)、痱子粉、畫有方格的 (2)學(xué)生實(shí)驗(yàn)器材：“用單分子油膜法估測(cè)分子的大小”實(shí)驗(yàn)器材 10 套(每?jī)扇艘惶?，每套含有塑料淺水盆 1 2媒體資源(1)自制 powerpoint 課件(2)錄像片段：掃描隧道顯微鏡觀測(cè)分子、原子(3)攝像頭

4、六、設(shè)計(jì)思路觀 實(shí)驗(yàn)測(cè)量微觀物理量的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)施過程。同時(shí)體現(xiàn) STS 思想，通過該實(shí)驗(yàn)中蘊(yùn)含的思 (2)感受實(shí)驗(yàn)中蘊(yùn)含的物理思想方法。方法是： (1)利用問題作為支撐，層層推進(jìn)，通過 小組討論等方式，明白實(shí)驗(yàn)原理和方法； (2)利用豐富的情景、資料，感受物理中的思想方 法在生活、生產(chǎn)實(shí)際中的滲透、應(yīng)用。 學(xué)生實(shí)驗(yàn)的成功率。方法是： (1)以測(cè)量黃豆的直徑為突破口，通過對(duì)測(cè)量黃豆直徑方法 滴下一滴的方法，減少學(xué)生滴出很多滴溶液導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗的概率；四人一組進(jìn)行學(xué)生實(shí)驗(yàn)，用 油 膜 法 估 測(cè) 分 子 大 小 導(dǎo) 學(xué) 案合作實(shí)驗(yàn)；在實(shí)驗(yàn)過程中教師通過巡視及時(shí)提供個(gè)別指導(dǎo)和幫助。七、教學(xué)過程設(shè)計(jì)教

5、學(xué)資源學(xué)生活動(dòng)教師活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖環(huán)節(jié)通過對(duì)情景的觀察與(一)創(chuàng)設(shè)情展現(xiàn)利用掃描隧道顯微思考，知道分子非常2提出問題：分子那鏡觀測(cè)分子、原子的視么小，我們能不能用次進(jìn)入陌生頻，知道組成物質(zhì)的分 子是非常小的，引出課 實(shí)驗(yàn)室里的普通儀器 學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。 概念，提出本節(jié)課的 學(xué)習(xí)內(nèi)容：估測(cè)分子 (二)探究測(cè)量分子直徑的怎樣測(cè)量一粒黃豆的分子非常小，同學(xué)們實(shí) 驗(yàn) 方可能一下子很難想像法借測(cè)量黃豆直徑的討測(cè)量它的大小。我們方法 1：測(cè)量單粒黃論探究測(cè)量分子直徑先來研究一個(gè)稍微簡(jiǎn)豆誤差比較大；沒有那么小的尺可以直接測(cè)題：怎樣測(cè)量一粒黃量分子的大小，所以不測(cè)量；方法2：將黃豆2啟發(fā)思考方法 2：我們實(shí)驗(yàn)室里通

6、過生生對(duì)話、師生沒有先進(jìn)的儀器排列分對(duì)話，對(duì)所提出的測(cè)。量方法用于測(cè)量分子方法 3：普通的光學(xué)顯直徑的適用性進(jìn)行分微鏡無法觀察分子，所例尺得到一粒黃豆真實(shí)的直徑大??；方法3適度引導(dǎo)“大”自然過方法 4：同學(xué)們目前還4：測(cè)量很多黃豆的體學(xué)生提出第 5 種方法比較困難，進(jìn)行適度的引導(dǎo)，并利用自制方法 5：測(cè)量分子的總 體積和單分子層的面 用宏觀手段測(cè)量微觀 量，易測(cè)量，且無需知 道分子個(gè)數(shù)，可行。 算一層黃豆的高度即 2分析各種方法用于 測(cè)量分子直徑的適用 斷產(chǎn)生尋求新方法的的教具，幫助學(xué)生理 成，建立起單分子油 用 油 膜 法 估 測(cè) 分 子 大 小 導(dǎo) 學(xué) 案(三)教師演 示示范(四)學(xué)生實(shí)

7、驗(yàn) 一滴油酸一滴純油酸的油膜面積 太大，油膜碰到淺水盤 不規(guī)則的油膜利用攝像頭在背投上放 大展示教師演示實(shí)驗(yàn)的 分組實(shí)驗(yàn)器材 0.05ml)、淺水盤(底面 500 的油酸酒精溶液、3建立單分子油膜模 1觀察一滴油酸的大 積無法從注射器刻度 量很多滴油酸的體積 從而計(jì)算一滴油酸體 2觀察一滴純油酸在 解決不規(guī)則油膜面積 驗(yàn)步驟，掌握實(shí)驗(yàn)要 領(lǐng)，注意實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)。單分子油膜法估測(cè)分 子的大小分工合作單分子油膜法需要測(cè) 量那些物理量？怎么 2創(chuàng)設(shè)情景圖片展示一滴油滴 的大?。粚?shí)物投影展 示未灑痱子粉時(shí)滴油 酸、灑痱子粉時(shí)滴純 發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題。3適時(shí)引導(dǎo)引導(dǎo)學(xué)生發(fā)生知識(shí)的 遷移：從測(cè)量一張紙 的厚度遷移到

8、測(cè)量一 滴油酸的體積；將數(shù) 學(xué)中不規(guī)則圖形面積 測(cè)量的方法遷移到物 激起認(rèn)知沖突 法估測(cè)分子的大小 巡視各組實(shí)驗(yàn)，提供 適時(shí)的幫助，發(fā)現(xiàn)問 “單分子油 一個(gè)用宏觀 實(shí)驗(yàn)來測(cè)量 微觀量的學(xué) 的過程中發(fā) 知 其 所 以 單分子油膜 本實(shí)驗(yàn)對(duì) 用 油 膜 法 估 測(cè) 分 子 大 小 導(dǎo) 學(xué) 案畫畫有方格的透明塑料 PPT 呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)注意事 導(dǎo)學(xué)案當(dāng)堂檢測(cè)部分板書全景式展示本節(jié)課主要內(nèi)容實(shí)施實(shí)驗(yàn) 算出分子直徑的大小。小組代表匯報(bào)實(shí)驗(yàn)結(jié) 果。小組間交流與評(píng) 通過當(dāng)堂檢測(cè)的習(xí) 法這些思想方法在生 產(chǎn)和生活中的廣泛應(yīng) 用，體會(huì)物理與生產(chǎn)、 學(xué)習(xí)科學(xué)的思想方法?；仡櫛竟?jié)課的學(xué)習(xí) 果，給出一般分子直 通過當(dāng)堂檢測(cè)

9、的習(xí)題 鞏固，展現(xiàn)建立模型 課堂小結(jié)布置作業(yè)(誤差分析、 促進(jìn)學(xué)生可(五)當(dāng)堂檢 測(cè)(六)小結(jié)八、教學(xué)流程(1)情景 展現(xiàn)利用掃描隧道顯微鏡觀測(cè)分子、原子的視頻，知道組成物質(zhì)的分子是非常 小的，引出課題“用實(shí)驗(yàn)室的普通儀器測(cè)量分子的大小”。(2)討論 通過探究“如何測(cè)量一粒黃豆的直徑”，尋找測(cè)量微小尺度的方法，建立相應(yīng) 的模型，引入估測(cè)方法。類比測(cè)量黃豆的方法，引導(dǎo)學(xué)生建立單分子油膜模型。 (3)討論 通過生生對(duì)話、師生對(duì)話解決測(cè)量微小體積、不規(guī)則面積、稀釋溶液等問題， 形成具體的實(shí)驗(yàn)方案。(4)演示實(shí)驗(yàn) 在前期討論的基礎(chǔ)上，師生共同歸納實(shí)驗(yàn)步驟。教師演示示范實(shí)驗(yàn)操作，并用 油 膜 法 估 測(cè)

10、 分 子 大 小 導(dǎo) 學(xué) 案指出實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)。 知道除了一些有機(jī)物的大分子之外，一般分子的數(shù)量級(jí)為 10-10m。(6)課堂小結(jié) 布置作業(yè)。第一個(gè)環(huán)節(jié) 情景引入 通過觀察分析圖片，知道分子非常小，引出測(cè)量分子大小的課題。 其然，知其所以然”，最終形成完整的單分子油膜法估測(cè)分子大小的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。 過程，并在此過程中鍛煉認(rèn)真細(xì)致的實(shí)驗(yàn)態(tài)度和技能。第四個(gè)環(huán)節(jié) 應(yīng)用鞏固 通過各種測(cè)量思想方法的實(shí)例應(yīng)用，感受物理知識(shí)與生活的聯(lián)系。 3、作業(yè)布置(1)大量更精確的實(shí)驗(yàn)測(cè)得的油酸分子直徑的平均值為 1.1210-9m ，請(qǐng)結(jié)合你們小組的 實(shí)驗(yàn)，分析產(chǎn)生誤差的主要因素是什么？提出幾條減小誤差的建議。 (2)

11、掃描隧道顯微鏡(STM)是一種能夠?qū)Ψ肿雍驮舆M(jìn)行觀察和測(cè)量的先進(jìn)儀器，請(qǐng)通 過網(wǎng)絡(luò)、期刊、報(bào)紙，搜索掃描隧道顯微鏡的相關(guān)資料，了解其基本原理，看看其中蘊(yùn)含了 些科學(xué)思想方法。九板書設(shè)計(jì)油膜法估測(cè)分子的大小一、實(shí)驗(yàn)原理1、油酸形成單分子油膜2、需要測(cè)量的物理量(1)(2)二、實(shí)驗(yàn)步驟用 油 膜 法 估 測(cè) 分 子 大 小 導(dǎo) 學(xué) 案2、灑粉4、描線三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果思想方法建立模型估算累積放大用油膜法估測(cè)分子的大小 剛剛進(jìn)入選修 3-3 系列的熱學(xué)部分學(xué)習(xí)，物理思維能力不是很強(qiáng)，思維的活躍程度、發(fā)散程 互助盡可能地調(diào)動(dòng)起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，拓展學(xué)生的思維。用油膜法估測(cè)分子的大小用 油 膜 法 估 測(cè) 分

12、 子 大 小 導(dǎo) 學(xué) 案后隱藏著我們探索未知的鑰匙。就像牛頓當(dāng)年通過一個(gè)蘋果落 稀釋法和累積法，這是實(shí)驗(yàn)最關(guān)鍵的細(xì)節(jié)，另外學(xué)生掌握了估 用油膜法估測(cè)分子的大小分子動(dòng)理論是從微觀角度認(rèn)識(shí)物體熱現(xiàn)象的基本理論。宏觀物體 最早測(cè)量分子大小的一種方法。自 1997 年開始使用的“三省一市” 用 油 膜 法 估 測(cè) 分 子 大 小 導(dǎo) 學(xué) 案 測(cè)分子直徑是物理學(xué)中常用的一種將微小的不易測(cè)量的物理量轉(zhuǎn)化 盡快在水面上擴(kuò)張形成單分子油膜 )且溶于水(最后在水面上形成的 還是純油酸薄膜)的特性因此，我們應(yīng)先根據(jù)題設(shè)條件求出滴在水 實(shí)驗(yàn) 用油膜法估測(cè)分子的大小用 油 膜 法 估 測(cè) 分 子 大 小 導(dǎo) 學(xué) 案(

13、1)用油膜法估測(cè)分子的大小。(2)學(xué)會(huì)間接測(cè)量微觀量的方法(1)實(shí)驗(yàn)采用使油酸在水面上形成一層單分子油膜的方法估測(cè)分子的大小。(2)油酸的分子式為 C H COOH，它的一個(gè)分子可以看成由兩部分組成：一部分是 C H 17 33COOH,其中COOH 對(duì)水有很強(qiáng)的親和力，當(dāng)把一滴用酒精稀釋過的油酸滴在水面上時(shí)，油酸就在水面上散開，其中的酒精溶于水并很快揮發(fā)， 在水面上形成近似圓形的一層純油酸薄膜， 其中 C H 一部分冒出水面而17 33COOH 部分留在水中，油酸分子直立在水面上，形成一個(gè)單分子油膜。(3)單分子油膜法粗測(cè)分子直徑的原理，類似于取一定量的黃豆，測(cè)出它的體積 V，然后把它平攤在

14、桌面上，上下不重疊，一粒緊挨一粒，量出這些黃豆占據(jù)桌面的面積S，從而計(jì)VS酸分子V運(yùn)用油酸滴入水面前后的總體積相等，測(cè)定分子直徑d = 。 d水S水淺盤、痱子粉、注射器(或滴管)、量筒、坐標(biāo)板、水彩筆(或鋼筆)、事先配制好的m石膏粉均勻撒在水面上。 用滴管將酒精油酸溶液逐滴滴入量入的滴數(shù) n，算出一滴油酸酒精1積V = ml。n痱子粉或筒至 1ml，溶液的體 待油酸薄膜形狀穩(wěn)定后，將玻板放在淺盤上，用水彩筆或鋼筆畫出油膜形狀。通過數(shù)玻璃板上的方格數(shù)，算出油膜面積 S。 根據(jù)溶液濃度，算出一滴溶液中純油酸的體積 V。 用一滴純油酸的體積 V 和薄膜面積S，即可計(jì)算出薄膜的厚度 d = V/S。用

15、 油 膜 法 估 測(cè) 分 子 大 小 導(dǎo) 學(xué) 案(1)油酸酒精溶液配制后，不要長(zhǎng)時(shí)間放置，以免改變濃度，產(chǎn)生誤差。 (2)注射器針頭高出水面的高度應(yīng)在 1cm 之內(nèi),當(dāng)針頭靠近水面(油酸酒精溶液沒滴下之前) 時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)針頭下方的痱子粉末層已被排開，這是由于針頭中酒精揮發(fā)所致，不影響實(shí)驗(yàn) 效果.(3)實(shí)驗(yàn)時(shí)針管(或滴管)在接近水面 1cm 左右滴油酸溶液，并且在液面穩(wěn)定后，畫下液 (4)在玻璃上畫輪廓線時(shí)，要待測(cè)油酸面擴(kuò)散后又收縮穩(wěn)定后再畫 ,這是因?yàn)椋?水面受油酸酒精溶液液滴擴(kuò)散沖擊后又要恢復(fù)； 酒精揮發(fā)引起的液面收縮.(5)要保證 1mL 溶液的滴數(shù)，準(zhǔn)確無誤；要控制滴液滴時(shí)的速度，確保液滴

16、體積穩(wěn)定。(6)在計(jì)算面積時(shí)，如玻璃板上有邊長(zhǎng) 1cm 的方格，數(shù)方格數(shù)將不滿半格的舍棄，超過半 (7)每次實(shí)驗(yàn)時(shí)要讓淺盤中的水穩(wěn)定后再做。(8)痱子粉不宜撒得過厚，重做實(shí)驗(yàn)時(shí)，水要從盤的一側(cè)邊緣倒出，這樣殘留在盤上的油酸量少，容易清洗干凈。一一滴油酸酒精溶液 油膜面積 油酸分子直徑中純油酸的體積一滴油酸酒精溶液的體積的滴數(shù)油酸酒精溶液濃度項(xiàng)目數(shù)值1、純油酸體積的計(jì)算誤差:2、油膜面積的測(cè)量誤差主要是：(1)油膜形狀的畫線誤差(2)數(shù)格子法本身是一種估算的方法，自然帶來誤差用 油 膜 法 估 測(cè) 分 子 大 小 導(dǎo) 學(xué) 案 加一定體積(如 1mL)時(shí)的滴數(shù)，由此計(jì)算出一滴油酸酒精溶液的 ，然后再按油酸 酒精溶液的濃度，計(jì)算出一滴溶液中的體積 V。 膜面積可視為，這層油膜的厚度可視為油分子的。3、在做“用油膜法估測(cè)分子的大小”實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)要步驟如下： 個(gè)的算一個(gè))，再根據(jù)方格的邊長(zhǎng)求出油膜的面積 SB將一滴酒精油酸溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，用 彩筆將薄膜的形狀描畫在玻璃板上 DLVS厚度，即油酸分子的大小E根據(jù)酒精油酸溶液的濃度，算出一滴溶液中純油酸的體積VF用注射器或滴管將事先配制好的酒精油酸溶液一滴一滴地滴入量筒，記下量筒內(nèi)增加一 用 油 膜 法 估