高中物理-油膜法估测分子大小教学设计学情分析教材分析课后反思

1、用 油 膜 法 估 测 分 子 大 小 导 学 案用油膜法估测分子的大小教学设计一、学情分析 学习。教学对象为高二学生，学习兴趣比较浓厚，但由于刚刚进入选修3-3 热学部分的物理 学习，物理思维能力不是很强，思维的活跃程度、发散程度不高，实验操作能力比较弱，又 逐步引导学生深入思考，在小组讨论等活动中通过同伴互助尽可能地调动起学生的学习兴趣， 。二、教学策略 方法的广泛应用，同时深化对物理学与生活紧密联系的认识。三、教学目标(1)学习用单分子油膜法估测分子的大小，知道实验目的、器材和步骤。(2)知道组成物质的分子有一定的大小，知道分子直径的数量级。2过程与方法(1)通过小组讨论，明白“单分子油

2、膜法估测分子的大小”的实验原理、方法，在经历实验探究的基础上，认识建模思想在间接测量中的重要作用。 (2)通过实验和计算，初步学习累积放大、间接测量的实验方法，初步学习估算方法。 3情感、态度与价值观 (1)通过完成“单分子油膜法估测分子的大小”实验，进一步养成观察仔细、操作认真、 乐于交流的态度，并从中领略科学家利用宏观的测量方法来探测微观世界的精妙思想。 (2)通过实验、观察、讨论等过程，感受物理学的思想、方法在生活、生产实际中的渗透 和应用，激发学习物理的兴趣，增强主动探索物理规律的意识与动力。 (3)通过实验过程中失败、寻找解决方法、克服困难的过程，认识到科学的发展不是一帆 风顺的，而

3、是充满艰辛的，同时领悟到不怕困难，迎难而上。四、重点和难点用 油 膜 法 估 测 分 子 大 小 导 学 案(2) “单分子油膜法估测分子的大小”的实验思想方法；难点： (1)建立单分子油膜的物理模型；(2)提高“单分子油膜法估测分子的大小”学生实验的成功率。五、教学资源(1)演示实验器材：塑料浅水盆 3 个、注射器2 支(1 支装纯油酸、 1 支装油酸酒精溶液)、痱子粉、画有方格的 (2)学生实验器材：“用单分子油膜法估测分子的大小”实验器材 10 套(每两人一套，每套含有塑料浅水盆 1 2媒体资源(1)自制 powerpoint 课件(2)录像片段：扫描隧道显微镜观测分子、原子(3)摄像头

4、六、设计思路观 实验测量微观物理量的实验设计和实施过程。同时体现 STS 思想，通过该实验中蕴含的思 (2)感受实验中蕴含的物理思想方法。方法是： (1)利用问题作为支撑，层层推进，通过 小组讨论等方式，明白实验原理和方法； (2)利用丰富的情景、资料，感受物理中的思想方 法在生活、生产实际中的渗透、应用。 学生实验的成功率。方法是： (1)以测量黄豆的直径为突破口，通过对测量黄豆直径方法 滴下一滴的方法，减少学生滴出很多滴溶液导致实验失败的概率；四人一组进行学生实验，用 油 膜 法 估 测 分 子 大 小 导 学 案合作实验；在实验过程中教师通过巡视及时提供个别指导和帮助。七、教学过程设计教

5、学资源学生活动教师活动设计意图环节通过对情景的观察与(一)创设情展现利用扫描隧道显微思考，知道分子非常2提出问题：分子那镜观测分子、原子的视么小，我们能不能用次进入陌生频，知道组成物质的分 子是非常小的，引出课 实验室里的普通仪器 学生学习兴趣。 概念，提出本节课的 学习内容：估测分子 (二)探究测量分子直径的怎样测量一粒黄豆的分子非常小，同学们实 验 方可能一下子很难想像法借测量黄豆直径的讨测量它的大小。我们方法 1：测量单粒黄论探究测量分子直径先来研究一个稍微简豆误差比较大；没有那么小的尺可以直接测题：怎样测量一粒黄量分子的大小，所以不测量；方法2：将黄豆2启发思考方法 2：我们实验室里通

6、过生生对话、师生没有先进的仪器排列分对话，对所提出的测。量方法用于测量分子方法 3：普通的光学显直径的适用性进行分微镜无法观察分子，所例尺得到一粒黄豆真实的直径大小；方法3适度引导“大”自然过方法 4：同学们目前还4：测量很多黄豆的体学生提出第 5 种方法比较困难，进行适度的引导，并利用自制方法 5：测量分子的总 体积和单分子层的面 用宏观手段测量微观 量，易测量，且无需知 道分子个数，可行。 算一层黄豆的高度即 2分析各种方法用于 测量分子直径的适用 断产生寻求新方法的的教具，帮助学生理 成，建立起单分子油 用 油 膜 法 估 测 分 子 大 小 导 学 案(三)教师演 示示范(四)学生实

7、验 一滴油酸一滴纯油酸的油膜面积 太大，油膜碰到浅水盘 不规则的油膜利用摄像头在背投上放 大展示教师演示实验的 分组实验器材 0.05ml)、浅水盘(底面 500 的油酸酒精溶液、3建立单分子油膜模 1观察一滴油酸的大 积无法从注射器刻度 量很多滴油酸的体积 从而计算一滴油酸体 2观察一滴纯油酸在 解决不规则油膜面积 验步骤，掌握实验要 领，注意实验细节。单分子油膜法估测分 子的大小分工合作单分子油膜法需要测 量那些物理量？怎么 2创设情景图片展示一滴油滴 的大小；实物投影展 示未洒痱子粉时滴油 酸、洒痱子粉时滴纯 发学生发现问题。3适时引导引导学生发生知识的 迁移：从测量一张纸 的厚度迁移到

8、测量一 滴油酸的体积；将数 学中不规则图形面积 测量的方法迁移到物 激起认知冲突 法估测分子的大小 巡视各组实验，提供 适时的帮助，发现问 “单分子油 一个用宏观 实验来测量 微观量的学 的过程中发 知 其 所 以 单分子油膜 本实验对 用 油 膜 法 估 测 分 子 大 小 导 学 案画画有方格的透明塑料 PPT 呈现实验注意事 导学案当堂检测部分板书全景式展示本节课主要内容实施实验 算出分子直径的大小。小组代表汇报实验结 果。小组间交流与评 通过当堂检测的习 法这些思想方法在生 产和生活中的广泛应 用，体会物理与生产、 学习科学的思想方法。回顾本节课的学习 果，给出一般分子直 通过当堂检测

9、的习题 巩固，展现建立模型 课堂小结布置作业(误差分析、 促进学生可(五)当堂检 测(六)小结八、教学流程(1)情景 展现利用扫描隧道显微镜观测分子、原子的视频，知道组成物质的分子是非常 小的，引出课题“用实验室的普通仪器测量分子的大小”。(2)讨论 通过探究“如何测量一粒黄豆的直径”，寻找测量微小尺度的方法，建立相应 的模型，引入估测方法。类比测量黄豆的方法，引导学生建立单分子油膜模型。 (3)讨论 通过生生对话、师生对话解决测量微小体积、不规则面积、稀释溶液等问题， 形成具体的实验方案。(4)演示实验 在前期讨论的基础上，师生共同归纳实验步骤。教师演示示范实验操作，并用 油 膜 法 估 测

10、 分 子 大 小 导 学 案指出实验中的注意事项。 知道除了一些有机物的大分子之外，一般分子的数量级为 10-10m。(6)课堂小结 布置作业。第一个环节 情景引入 通过观察分析图片，知道分子非常小，引出测量分子大小的课题。 其然，知其所以然”，最终形成完整的单分子油膜法估测分子大小的实验设计。 过程，并在此过程中锻炼认真细致的实验态度和技能。第四个环节 应用巩固 通过各种测量思想方法的实例应用，感受物理知识与生活的联系。 3、作业布置(1)大量更精确的实验测得的油酸分子直径的平均值为 1.1210-9m ，请结合你们小组的 实验，分析产生误差的主要因素是什么？提出几条减小误差的建议。 (2)

11、扫描隧道显微镜(STM)是一种能够对分子和原子进行观察和测量的先进仪器，请通 过网络、期刊、报纸，搜索扫描隧道显微镜的相关资料，了解其基本原理，看看其中蕴含了 些科学思想方法。九板书设计油膜法估测分子的大小一、实验原理1、油酸形成单分子油膜2、需要测量的物理量(1)(2)二、实验步骤用 油 膜 法 估 测 分 子 大 小 导 学 案2、洒粉4、描线三、实验结果思想方法建立模型估算累积放大用油膜法估测分子的大小 刚刚进入选修 3-3 系列的热学部分学习，物理思维能力不是很强，思维的活跃程度、发散程 互助尽可能地调动起学生的学习兴趣，拓展学生的思维。用油膜法估测分子的大小用 油 膜 法 估 测 分

12、 子 大 小 导 学 案后隐藏着我们探索未知的钥匙。就像牛顿当年通过一个苹果落 稀释法和累积法，这是实验最关键的细节，另外学生掌握了估 用油膜法估测分子的大小分子动理论是从微观角度认识物体热现象的基本理论。宏观物体 最早测量分子大小的一种方法。自 1997 年开始使用的“三省一市” 用 油 膜 法 估 测 分 子 大 小 导 学 案 测分子直径是物理学中常用的一种将微小的不易测量的物理量转化 尽快在水面上扩张形成单分子油膜 )且溶于水(最后在水面上形成的 还是纯油酸薄膜)的特性因此，我们应先根据题设条件求出滴在水 实验 用油膜法估测分子的大小用 油 膜 法 估 测 分 子 大 小 导 学 案(

13、1)用油膜法估测分子的大小。(2)学会间接测量微观量的方法(1)实验采用使油酸在水面上形成一层单分子油膜的方法估测分子的大小。(2)油酸的分子式为 C H COOH，它的一个分子可以看成由两部分组成：一部分是 C H 17 33COOH,其中COOH 对水有很强的亲和力，当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时，油酸就在水面上散开，其中的酒精溶于水并很快挥发， 在水面上形成近似圆形的一层纯油酸薄膜， 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，形成一个单分子油膜。(3)单分子油膜法粗测分子直径的原理，类似于取一定量的黄豆，测出它的体积 V，然后把它平摊在

14、桌面上，上下不重叠，一粒紧挨一粒，量出这些黄豆占据桌面的面积S，从而计VS酸分子V运用油酸滴入水面前后的总体积相等，测定分子直径d = 。 d水S水浅盘、痱子粉、注射器(或滴管)、量筒、坐标板、水彩笔(或钢笔)、事先配制好的m石膏粉均匀撒在水面上。 用滴管将酒精油酸溶液逐滴滴入量入的滴数 n，算出一滴油酸酒精1积V = ml。n痱子粉或筒至 1ml，溶液的体 待油酸薄膜形状稳定后，将玻板放在浅盘上，用水彩笔或钢笔画出油膜形状。通过数玻璃板上的方格数，算出油膜面积 S。 根据溶液浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积 V。 用一滴纯油酸的体积 V 和薄膜面积S，即可计算出薄膜的厚度 d = V/S。用

15、 油 膜 法 估 测 分 子 大 小 导 学 案(1)油酸酒精溶液配制后，不要长时间放置，以免改变浓度，产生误差。 (2)注射器针头高出水面的高度应在 1cm 之内,当针头靠近水面(油酸酒精溶液没滴下之前) 时，会发现针头下方的痱子粉末层已被排开，这是由于针头中酒精挥发所致，不影响实验 效果.(3)实验时针管(或滴管)在接近水面 1cm 左右滴油酸溶液，并且在液面稳定后，画下液 (4)在玻璃上画轮廓线时，要待测油酸面扩散后又收缩稳定后再画 ,这是因为： 水面受油酸酒精溶液液滴扩散冲击后又要恢复； 酒精挥发引起的液面收缩.(5)要保证 1mL 溶液的滴数，准确无误；要控制滴液滴时的速度，确保液滴

16、体积稳定。(6)在计算面积时，如玻璃板上有边长 1cm 的方格，数方格数将不满半格的舍弃，超过半 (7)每次实验时要让浅盘中的水稳定后再做。(8)痱子粉不宜撒得过厚，重做实验时，水要从盘的一侧边缘倒出，这样残留在盘上的油酸量少，容易清洗干净。一一滴油酸酒精溶液 油膜面积 油酸分子直径中纯油酸的体积一滴油酸酒精溶液的体积的滴数油酸酒精溶液浓度项目数值1、纯油酸体积的计算误差:2、油膜面积的测量误差主要是：(1)油膜形状的画线误差(2)数格子法本身是一种估算的方法，自然带来误差用 油 膜 法 估 测 分 子 大 小 导 学 案 加一定体积(如 1mL)时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的 ，然后再按油酸 酒精溶液的浓度，计算出一滴溶液中的体积 V。 膜面积可视为，这层油膜的厚度可视为油分子的。3、在做“用油膜法估测分子的大小”实验中，实验简要步骤如下： 个的算一个)，再根据方格的边长求出油膜的面积 SB将一滴酒精油酸溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用 彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上 DLVS厚度，即油酸分子的大小E根据酒精油酸溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积VF用注射器或滴管将事先配制好的酒精油酸溶液一滴一滴地滴入量筒，记下量筒内增加一 用 油 膜 法 估