高中物理-油膜法估測分子大小教學設(shè)計學情分析教材分析課后反思

1、用 油 膜 法 估 測 分 子 大 小 導 學 案用油膜法估測分子的大小教學設(shè)計一、學情分析 學習。教學對象為高二學生，學習興趣比較濃厚，但由于剛剛進入選修3-3 熱學部分的物理 學習，物理思維能力不是很強，思維的活躍程度、發(fā)散程度不高，實驗操作能力比較弱，又 逐步引導學生深入思考，在小組討論等活動中通過同伴互助盡可能地調(diào)動起學生的學習興趣， 。二、教學策略 方法的廣泛應(yīng)用，同時深化對物理學與生活緊密聯(lián)系的認識。三、教學目標(1)學習用單分子油膜法估測分子的大小，知道實驗目的、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。2過程與方法(1)通過小組討論，明白“單分子油

2、膜法估測分子的大小”的實驗原理、方法，在經(jīng)歷實驗探究的基礎(chǔ)上，認識建模思想在間接測量中的重要作用。 (2)通過實驗和計算，初步學習累積放大、間接測量的實驗方法，初步學習估算方法。 3情感、態(tài)度與價值觀 (1)通過完成“單分子油膜法估測分子的大小”實驗，進一步養(yǎng)成觀察仔細、操作認真、 樂于交流的態(tài)度，并從中領(lǐng)略科學家利用宏觀的測量方法來探測微觀世界的精妙思想。 (2)通過實驗、觀察、討論等過程，感受物理學的思想、方法在生活、生產(chǎn)實際中的滲透 和應(yīng)用，激發(fā)學習物理的興趣，增強主動探索物理規(guī)律的意識與動力。 (3)通過實驗過程中失敗、尋找解決方法、克服困難的過程，認識到科學的發(fā)展不是一帆 風順的，而

3、是充滿艱辛的，同時領(lǐng)悟到不怕困難，迎難而上。四、重點和難點用 油 膜 法 估 測 分 子 大 小 導 學 案(2) “單分子油膜法估測分子的大小”的實驗思想方法；難點： (1)建立單分子油膜的物理模型；(2)提高“單分子油膜法估測分子的大小”學生實驗的成功率。五、教學資源(1)演示實驗器材：塑料淺水盆 3 個、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)學生實驗器材：“用單分子油膜法估測分子的大小”實驗器材 10 套(每兩人一套，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分子、原子(3)攝像頭

4、六、設(shè)計思路觀 實驗測量微觀物理量的實驗設(shè)計和實施過程。同時體現(xiàn) STS 思想，通過該實驗中蘊含的思 (2)感受實驗中蘊含的物理思想方法。方法是： (1)利用問題作為支撐，層層推進，通過 小組討論等方式，明白實驗原理和方法； (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)實際中的滲透、應(yīng)用。 學生實驗的成功率。方法是： (1)以測量黃豆的直徑為突破口，通過對測量黃豆直徑方法 滴下一滴的方法，減少學生滴出很多滴溶液導致實驗失敗的概率；四人一組進行學生實驗，用 油 膜 法 估 測 分 子 大 小 導 學 案合作實驗；在實驗過程中教師通過巡視及時提供個別指導和幫助。七、教學過程設(shè)計教

5、學資源學生活動教師活動設(shè)計意圖環(huán)節(jié)通過對情景的觀察與(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：分子那鏡觀測分子、原子的視么小，我們能不能用次進入陌生頻，知道組成物質(zhì)的分 子是非常小的，引出課 實驗室里的普通儀器 學生學習興趣。 概念，提出本節(jié)課的 學習內(nèi)容：估測分子 (二)探究測量分子直徑的怎樣測量一粒黃豆的分子非常小，同學們實 驗 方可能一下子很難想像法借測量黃豆直徑的討測量它的大小。我們方法 1：測量單粒黃論探究測量分子直徑先來研究一個稍微簡豆誤差比較大；沒有那么小的尺可以直接測題：怎樣測量一粒黃量分子的大小，所以不測量；方法2：將黃豆2啟發(fā)思考方法 2：我們實驗室里通

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

7、驗 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 大展示教師演示實驗的 分組實驗器材 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 驗步驟，掌握實驗要 領(lǐng)，注意實驗細節(jié)。單分子油膜法估測分 子的大小分工合作單分子油膜法需要測 量那些物理量？怎么 2創(chuàng)設(shè)情景圖片展示一滴油滴 的大小；實物投影展 示未灑痱子粉時滴油 酸、灑痱子粉時滴純 發(fā)學生發(fā)現(xiàn)問題。3適時引導引導學生發(fā)生知識的 遷移：從測量一張紙 的厚度遷移到

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

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

10、 分 子 大 小 導 學 案指出實驗中的注意事項。 知道除了一些有機物的大分子之外，一般分子的數(shù)量級為 10-10m。(6)課堂小結(jié) 布置作業(yè)。第一個環(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分子大小的實驗設(shè)計。 過程，并在此過程中鍛煉認真細致的實驗態(tài)度和技能。第四個環(huán)節(jié) 應(yīng)用鞏固 通過各種測量思想方法的實例應(yīng)用，感受物理知識與生活的聯(lián)系。 3、作業(yè)布置(1)大量更精確的實驗測得的油酸分子直徑的平均值為 1.1210-9m ，請結(jié)合你們小組的 實驗，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行觀察和測量的先進儀器，請通 過網(wǎng)絡(luò)、期刊、報紙，搜索掃描隧道顯微鏡的相關(guān)資料，了解其基本原理，看看其中蘊含了 些科學思想方法。九板書設(shè)計油膜法估測分子的大小一、實驗原理1、油酸形成單分子油膜2、需要測量的物理量(1)(2)二、實驗步驟用 油 膜 法 估 測 分 子 大 小 導 學 案2、灑粉4、描線三、實驗結(jié)果思想方法建立模型估算累積放大用油膜法估測分子的大小 剛剛進入選修 3-3 系列的熱學部分學習，物理思維能力不是很強，思維的活躍程度、發(fā)散程 互助盡可能地調(diào)動起學生的學習興趣，拓展學生的思維。用油膜法估測分子的大小用 油 膜 法 估 測 分

12、 子 大 小 導 學 案后隱藏著我們探索未知的鑰匙。就像牛頓當年通過一個蘋果落 稀釋法和累積法，這是實驗最關(guān)鍵的細節(jié)，另外學生掌握了估 用油膜法估測分子的大小分子動理論是從微觀角度認識物體熱現(xiàn)象的基本理論。宏觀物體 最早測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 分 子 大 小 導 學 案 測分子直徑是物理學中常用的一種將微小的不易測量的物理量轉(zhuǎn)化 盡快在水面上擴張形成單分子油膜 )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 實驗 用油膜法估測分子的大小用 油 膜 法 估 測 分 子 大 小 導 學 案(

13、1)用油膜法估測分子的大小。(2)學會間接測量微觀量的方法(1)實驗采用使油酸在水面上形成一層單分子油膜的方法估測分子的大小。(2)油酸的分子式為 C H COOH，它的一個分子可以看成由兩部分組成：一部分是 C H 17 33COOH,其中COOH 對水有很強的親和力，當把一滴用酒精稀釋過的油酸滴在水面上時，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，形成一個單分子油膜。(3)單分子油膜法粗測分子直徑的原理，類似于取一定量的黃豆，測出它的體積 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VS酸分子V運用油酸滴入水面前后的總體積相等，測定分子直徑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，即可計算出薄膜的厚度 d = V/S。用

15、 油 膜 法 估 測 分 子 大 小 導 學 案(1)油酸酒精溶液配制后，不要長時間放置，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),當針頭靠近水面(油酸酒精溶液沒滴下之前) 時，會發(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，不影響實驗 效果.(3)實驗時針管(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，要待測油酸面擴散后又收縮穩(wěn)定后再畫 ,這是因為： 水面受油酸酒精溶液液滴擴散沖擊后又要恢復； 酒精揮發(fā)引起的液面收縮.(5)要保證 1mL 溶液的滴數(shù)，準確無誤；要控制滴液滴時的速度，確保液滴

16、體積穩(wěn)定。(6)在計算面積時，如玻璃板上有邊長 1cm 的方格，數(shù)方格數(shù)將不滿半格的舍棄，超過半 (7)每次實驗時要讓淺盤中的水穩(wěn)定后再做。(8)痱子粉不宜撒得過厚，重做實驗時，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目數(shù)值1、純油酸體積的計算誤差:2、油膜面積的測量誤差主要是：(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 分 子 大 小 導 學 案 加一定體積(如 1mL)時的滴數(shù)，由此計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“用油膜法估測分子的大小”實驗中，實驗簡要步驟如下： 個的算一個)，再根據(jù)方格的邊長求出油膜的面積 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