1.2 實驗：用油膜法估測油酸分子的大小

“教學(xué)評”一體化教學(xué)設(shè)計課時設(shè)計課題1.2實驗：用油膜法估測油酸分子的大小課型新授課eq\o\ac(□,√)復(fù)習(xí)課□試卷講評課□其他課□授課班級高二年級（）班授課時間2023年月日教學(xué)內(nèi)容分析《實驗：用油膜法估測油酸分子的大小》這節(jié)位于選擇性必修第三冊第一章第二節(jié)。課程標(biāo)準(zhǔn)要對本節(jié)求為：通過實驗，估測油酸分子的大小。《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)解讀》對課程標(biāo)準(zhǔn)的解讀為：能用“油膜法估測分子的大小”的實驗來估測油酸分子的大小，體會和掌握測量微觀量的思想方法，能利用不同的方法和手段分析和處理信息。本實驗利用宏觀量的測量推算微觀量，有利于培養(yǎng)學(xué)生的模型建構(gòu)意識，深化學(xué)生對分子大小的認(rèn)識，提高實驗技能。教材以“實驗思路”“物理量的測量”“數(shù)據(jù)分析”三個問題展開，論述實驗思路，引導(dǎo)學(xué)生建立單分子油膜模型，設(shè)計實驗方案。本節(jié)的教學(xué)重點是油膜法測分子直徑；教學(xué)難點是實驗操作、進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和誤差分析。學(xué)習(xí)者分析學(xué)生已經(jīng)知道分子是組成物體的最小單元，并了解分子的熱運動和分子間作用力特點。分子的大小數(shù)量級問題是研究分子的重要問題，分子肉眼不可見，生活中的現(xiàn)象表明分子很小，不同分子的大小不同。學(xué)生已經(jīng)了解測量微小量的物理方法，比如螺旋測微器原理和測量一張紙的厚度、用纏繞法測量一根鐵絲的直徑。教學(xué)要引導(dǎo)學(xué)生喚起對過往經(jīng)驗的記憶，體會并掌握用宏觀量測量微觀量的思想方法。學(xué)習(xí)目標(biāo)1.學(xué)生知道用分子的球形建立水面上油酸的單分子油膜的模型，理解用單分子用墨測量油酸分子直徑的公式d=eq\f(V,S).2.學(xué)生能操作并測量1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積和在水面上形成的油膜的面積.3.學(xué)生能對測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析和計算，得到油酸分子的直徑的數(shù)量級。4.學(xué)生通過實驗過程，體會用宏觀量測量微觀量的模型計算方法。教學(xué)準(zhǔn)備多媒體課件、酒精、注射器、方格紙、玻璃板、淺水盤、痱子粉、油酸等活動設(shè)計教學(xué)內(nèi)容教師活動學(xué)生活動評價任務(wù)環(huán)節(jié)一：情境導(dǎo)入活動一：提出問題：如何測量一根細(xì)鐵絲的直徑？沒有螺旋測微器和游標(biāo)卡尺。設(shè)計意圖：通過實際問題引導(dǎo)學(xué)生回憶測量微小量的方法。將細(xì)鐵絲密繞在直桿上N圈，測量長度l，鐵絲直徑d=EQ\f(l,N)。通過測定容易的測量的較大量推算不容易測量的較小的量的方法，為估測分子直徑的實驗提供有益的啟發(fā)。提出問題：如何測量一根細(xì)鐵絲的直徑？沒有螺旋測微器和游標(biāo)卡尺。2.口述：本節(jié)課我們利用類似方法估算油酸分子的大小。學(xué)生思考回答老師提出的問題。根據(jù)學(xué)生的回答情況進(jìn)行評價。環(huán)節(jié)二：新課教學(xué)活動一：測油酸分子直徑實驗的思路。理想化處理：①把滴在水面上的油酸層當(dāng)作單分子油膜層②油分子一個個緊挨著整齊排列，且把分子看成球形計算原理：將一體積為v的油滴滴在水平面上，當(dāng)他伸展成單分子油膜，如果把這一攤油膜當(dāng)成一個很矮的柱體，那體積是v，面積是s，再把柱體的高設(shè)為d，利用體積公式就得到v=sd，因為這個d也是油膜分子的直徑，所以咱要求的分子直徑計算公式就能用活動二：物理量的測量測量1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積；①稀釋油酸為了使油酸充分展開，獲得一塊單分子油膜，我們需要將油酸在酒精中稀釋后再滴入水中。這樣的油酸酒精溶液滴在水面，溶液中的酒精將溶于水并很快揮發(fā)，從而獲得純油酸形成的油膜。②配制一定濃度的油酸酒精溶液用注射器吸取一段油酸酒精溶液，由注射器上的刻度讀取該段溶液的總體積，再把它一滴一滴地滴入燒杯中，記下液滴的總滴數(shù)。用它們的總體積除以總滴數(shù)，得到1滴油酸酒精溶液的體積，再計算其所含純油酸的體積V。例如：把1mL的油酸用酒精稀釋成200ml溶液，那稀釋后1mL溶液中油酸的含量：再假設(shè)1mL溶液可以分成50滴，那每一滴的體積就是=0.02mL而其中的1滴純油酸含量就是=0.0001mL。2.測量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面積S①撒爽身粉②滴1滴油酸酒精溶液③放上玻璃板，等液面穩(wěn)定④畫出輪廓⑤放坐標(biāo)紙，數(shù)格子假設(shè)每個格子邊長是a，如果數(shù)得n個格子：s=na2活動三：數(shù)據(jù)分析和誤差分析1.數(shù)據(jù)分析用1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積和該油膜面積S計算出油膜厚度，即油酸分子的直徑分子的大小：除少數(shù)有機(jī)物大分子,一般分子直徑的數(shù)量級是10-10m。誤差分析①油酸酒精溶液配制后長時間放置，由于酒精的揮發(fā)會導(dǎo)致溶液的濃度改變，從而給實驗帶來較大的誤差.；②利用量筒測量油酸酒精溶液的體積時，沒有使用正確的觀察方法而產(chǎn)生誤差；③油滴的體積過大，同時水同同積過小，不能形成單分子油膜；④描繪油膜形狀的畫線誤差；⑤利用小正方形數(shù)計算輪廓的面積時，輪廓的不規(guī)則性容易帶來計算誤差；⑥不考慮油酸分子的空隙，計算分子直徑時的誤差。提問：問題1：為什么選擇油酸作為實驗材料？問題2：只有水面足夠大，油酸才能形成單分子油膜。實驗室中水槽面積有限，如何解決這個問題？講授分析。提問：問題3：如何測量一滴油酸溶液中油酸的體積？提問：問題4：如何測量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面積S？提問：如何計算油酸分子直徑？本實驗誤差來源于哪些方面？講授分析。學(xué)生看書解決問題1；對于“問題2”，學(xué)生獨立思考回答，其他同學(xué)完善。學(xué)生根據(jù)老師設(shè)置的情境獨立思考、回答；學(xué)生起來分享自己方法，其他同學(xué)完善補(bǔ)充?？磿卮穑瑢W(xué)生起來分享自己方法，其他同學(xué)完善補(bǔ)充。學(xué)生思考回答；讓學(xué)生起來對實驗誤差進(jìn)行分析，其他同學(xué)完善；聽老師講授分析。評價學(xué)生分析問題的能力。評價學(xué)生分析解決問題的能力和知識的應(yīng)變能力。評價學(xué)生看書對知識的概括能力。根據(jù)學(xué)生對實驗誤差的分析情況進(jìn)行評價，評價學(xué)生對實驗的分析能力。環(huán)節(jié)三：課堂練習(xí)例1："用油膜法估測分子的大小"實驗的科學(xué)依據(jù)是（）A.將油酸形成的膜看成單分子油膜B.不考慮各油酸分子間的間隙C.考慮了各油酸分子間的間隙D.將油酸分子看成球形解析：選ABD。例2：在“油膜法”估測分子大小的實驗中，認(rèn)為油酸分子在水面上形成的是單分子層，這體現(xiàn)的物理思想方法是（）等效替代法B.控制變量法C.理想模型法D.累積法解析：選C。例3：某同學(xué)在"用油膜法估測分子直徑"的實驗中，計算結(jié)果明顯偏大，可能是由于（）油酸未完全散開程油酸中含有大量的酒精計算油膜面積時舍去了所有不足一格的方格求每液體積時，1mL的溶液的滴效多記了10液解析：選ABC。引導(dǎo)學(xué)生分析，講授。學(xué)生獨立完成；學(xué)生起來講授；認(rèn)真聽老師分析。根據(jù)學(xué)生分析和講授的情況評價學(xué)生分析解決問題的能力。環(huán)節(jié)四：課后練習(xí)