基于核心素养下的《固体》-教学设计【教学参考】

基于核心素养下的《固体》-教学设计【教学参考】基于核心素养下的《固体》-教学设计【教学参考】基于核心素养下的《固体》-教学设计【教学参考】§9.1固体创新是教育的灵魂。一、理论指导1、物理学是以实验为基础的科学。物理实验可以给学生带来直觉兴趣、操作兴趣和探索兴趣。加强实验教学，给学生提供更多亲自动手操作的机会，有助于培养学生的科研意识、动手操作能力、观察能力、独立解决问题的能力，培养学生实事求是的科学态度和创新意识。2、“动口不会动手，动手不会创造”，这是传统教育带来的弊端。“听一遍不如看一遍，看一遍不如做一遍”。懂创造必须先学会探索。学生在“多动手”的前提下，磨练“会探索”，在“会探索”的基础上才能进入“懂创造”。我们可以让学生利用手边的工具进行探索性实验，学生通过自己动手获取知识，变“老师教授知识”为“学生自己动脑又动手获取知识”，变“学生被动接受”为“学生主动探索”，探索式实验激发了学生的求知欲与创造力。3、在物理教学中进行创新教育，要求教师在教学中应自始至终贯穿学法指导，使学生学会学习，从而达到“授之以渔”的教学目的。它具有以下特性：主体性：学生是物理教育活动中的主体，物理教育要给学生创设宽松和谐的环境，给他们一个大自由度的空间，让学生主动学习；创新性：在物理创新教育下，学生在学习物理知识的同时，还学习到物理科学家们高尚的创造心理、可贵的创造思维和智慧的创造技法。二、教材分析教科书对这部分知识要求较低，只简要讲述晶体的特征，晶体与非晶体的区别，以及固体的微观结构，而不涉及固体的其他性质。教学时要注意把握深度和广度，不宜讲的太多、太深。为了扩展学生的眼界，引起他们对研究固体性质的兴趣和求知欲望，在本单元开始，可以简述一下有关固体材料和固体物理的发展概况，简单介绍学生感兴趣的纳米和纳米技术，使学生对固体的学习产生浓厚的兴趣。固体材料在科研、生产和日常生活中都有广泛应用，固体在材料科学技术中占有非常重要的地位，按指定的性能设计新的固体材料已成为固体物理的重要研究内容。固体物理已发展成为一门独立的综合性学科，是物理学的重要分支。由于各种剪短技术的对固体材料提出多种多样的要求，因此固体物理同现代尖端技术的发展有非常密切的联系。例如，原子能技术小耐放射性辐射的固体材料；高速飞行的火箭、导弹需要耐高温、耐辐射、强度高、质地轻的合金材料；电子技术需要满足不同要求的半导体材料，等等。在科研和生产需要的推动下，新理论和新技术相互促进、相辅相成，使固体物理在近代原子理论的基础上得到巨大的发展。三、学法指导在教学过程中，首先让学生通过对固体、液体、气体不同性质的讨论，根据自己平时观察与经验对三种不同的物态性质进行归纳，形成一个初步的认识，随后在突出对固体的研究。在对固体的研究中，为了激发学生学习热情可简单介绍固体材料，从古代的陶器到现代的纳米技术，从日常生活到高端科技中各种固体材料的应用。四、目标分析及重难点1、物理观念思维·知道固体分为晶体和非晶体·知道晶体和非晶体在外形上和物理性质上的区别·知道晶体分为单晶体和多晶体·了解固体材料在生活、生产、科学研究等方面的应用2、科学探究·通过播放视频录像探究晶体的各项异性·通过实验分析得出晶体有固定熔点，而非晶体无固定熔点·通过自己动手实验，培养学生分析问题、解决问题的能力3、科学态度与责任·培养学生乐于探索自然现象和日常生活中的物理学原理的兴趣，体现物理来源于生活，又服务于生活的道理·从探究中获得积极的情感体验和认真、严谨的科学态度和科学精神·能与同学互相协作、友好相处。分析：首先、本案例设计中所确定的学习目标包括了物理观念、物理思维、科学探究、科学态度与责任等四个方面，也就是新课程所讲的核心素养下的物理教学目标。这比传统课堂教学目标只关注基础知识与基本技能，包括所谓的三维目标均有了更高的要求。其次、学习目标是指“学生在教师的引导、支持和促进下并通过自己积极、主动、自主和创造性的学习能够达成和检测的目标。”因此学习目标所用的动词具有针对性和可操作性。总之，本堂课的学习目标的确定具体体现了“以学生的学习为本、以学生的发展为本”的新课堂教学设计理念。4、重点和难点学生认识晶体与非晶体的区别以及能够分辨出常见的晶体和非晶体。五、教学过程构成我们世界的物质大概有三种形态：固体、液体、气体。请根据你所掌握的的知识填写下列表格：形态流动性体积形状固体不流动固定固定液体可流动固定不固定（随容器）气体可流动不固定不固定（随容器）今天我们主要来研究下固体。通常，我们将固体分为晶体和非晶体。一、晶体和非晶体导学探究：如图所示是日常生活中常见的几种晶体和非晶体，晶体与非晶体在外观上有什么不同？1.常见的晶体与非晶体：晶体：各种金属、食盐、明矾、云母、硫酸铜、雪花、方解石、石英等。非晶体：玻璃、松香、沥青、蜂蜡、橡胶、塑料等。2.晶体和非晶体的区别：(1)晶体具有天然的规则的几何形状，而非晶体无此特点。例如：食盐粒是正方体，明矾外形的八面体，水晶石（石英）为六面棱柱。（食盐晶体）（明矾晶体）（石英晶体）(2)晶体在不同方向上物理性质不同，而非晶体各方向上物理性质相同。展示视频：晶体的各项异性实验。展示视频：偏振片（透光的各项异性）例如：将石蜡均匀涂在云母片上和玻璃板上，用烧红的钢针接触没有涂蜡的另一面。会看到云母上的石蜡熔化后的部分为椭圆形，玻璃板的导热性各方向相同，参看课本P33上的图9.1-5。又如：硫酸铜具有单向导电性，方解石发生双折射现象，也表明它们分别在电学性质、光学性质上各方向不同。(3)晶体有一定的熔点,而非晶体是缓慢变为液体的过程，无熔点。视频展示：晶体（硫代硫酸钠）与非晶体（石蜡）的熔化实验。（实验装置）（实验数据分析）根据实验回答：①两种物质的熔化过程中，温度的变化有什么特点？②分析各段的状态，并说出温度怎样变化？结论：晶体有固定的熔点，非晶体无固定熔点。3.多晶体与非晶体的异同:晶体又可分为单晶体和多晶体，上述的两条晶体的特点一般说是单晶体的特点，多晶体中小晶粒的排列无规则、杂乱无章，各向异性的物理性质无从显示出来。(1)多晶体与非晶体相同点：无规则的几何外形,物理性质各向同性(2)多晶体与非晶体不相同点：①组成多晶体的晶粒有规则的几何形状,这是多晶体与非晶体在内部结构上的区别。②多晶体具有一定的熔点,而非晶体没有。〈做一做〉如何区分多晶体和非晶体？并完成下列表格：固体非晶体晶体多晶体几何外形物理性质【小结】1．固体可以分为______和________两类。晶体又可以分为_____晶体与____晶体。2．石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、蔗糖、味精等是_______，玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等是__________3．单晶体____天然规则的几何形状，非晶体______天然规则的几何形状。4．晶体_____确定的熔点，非晶体______确定的熔点；晶体的某些物理性质表现为各向________，非晶体沿各个方向的物理性质都是一样的，表现为各向______同性；多晶体是_________。〈练一练〉下列关于晶体和非晶体的说法中正确的是()A．所有的晶体都表现为各向异性B．晶体一定有规则的几何形状，形状不规则的金属一定是非晶体C．大粒盐磨成细盐，就变成了非晶体D．所有的晶体都有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔点二、晶体的微观结构1912年，劳厄用晶体矿石作为X射线的衍射光栅，得到了衍射的照片，1914年诺贝尔物理学奖获得者。〖分析归纳〗单晶体和非晶体性质上的不同,可以从它们的微观结构不同做出说明。组成单晶体的微粒(分子、原子或离子)在空间是按照一定的规律排列的。彼此相隔一定的距离排列成整齐的行列。通常把这样的微观结构称为空间点阵。1．在各种晶体中，原子(或分子、离子)都是按照一定的_______排列的，具有空间上的___________．2．有的物质在不同条件下能够生成不同的晶体。那是因为组成它们的微粒能够按照_______________在空间分布，例如碳原子按不同结构可分为_________和____________．3．同一种物质也可能以________和__________两种不同的形态出现．有些非晶体在一定条件下也可以转化为__________．〖小组讨论〗对晶体和非晶体的微观解释：1．对单晶体各向异性的解释2．对晶体具有一定熔点的解释3．对多晶体特征的微观解释4．对非晶体特征的微观解释5．同种物质也可能以晶体和非晶体两种不同形态出现，晶体和非晶体可在一定条件下相互转化．〈说一说〉同一种化学成分的物质，为什么有时会表现出不同的物理性质？〈做一做〉2010年诺贝尔物理学奖授予安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，以表彰他们在石墨烯材料方面的卓越研究．他们通过透明胶带对石墨进行反复的粘贴与撕开，使得石墨片的厚度逐渐减小，最终寻找到了厚度只有0.34nm的石墨烯，是碳的二维结构．如图所示为石墨、石墨烯的微观结构，根据以上信息和已学知识判断，下列说法中正确的是()A．石墨是晶体，石墨烯是非晶体B．石墨是单质，石墨烯是化合物C．石墨、石墨烯与金刚石都是晶体D．他们是通过物理变化的方法获得石墨烯的【课后巩固】1．下列固体中全是由晶体组成的是A．石英、云母、明矾、食盐、雪花、铜B．石英、玻璃、云母、铜C．食盐、雪花、云母、硫酸铜、松香D．蜂蜡、松香、橡胶、沥青2．下列说法中正确的是A．只要是具有各向异性的固体就必定是晶体B．只要是不显示各向异性的固体就必定是非晶体C．只要是具有确定的熔点的固体就必定是晶体D．只要是不具有确定的熔点的固体就必定是非晶体3．下列说法正确的是A．黄金可以切割加工成各种形状，所以是非晶体B．同一种物质只能形成一种晶体C．单晶体的所有物理性质都是各向异性的D．玻璃没有确定的熔点，也没有天然规则的几何形状4.某种材料制成的厚度均匀的长方形透明体，测得某单色光沿AB和CD方向穿过透明体时，折射率不相同，如图所示，则说明该材料A．一定是单晶体 B．一定是多晶体C．一定是非晶体D．可能是多晶体5.晶体在熔解过程中吸收的热量，主要用于A．破坏空间点阵结构，增加分子动能 B．破坏空间点阵结构，增加分子势能C．破坏空间点阵结构，增加分子的势能和动能D．破坏空间点阵结构，但不增加分子的势能和动能6．下列关于探索晶体结构的几个结论中正确的是A．1912年，德国物理学家劳厄用X射线来探测固体内部的原子排列，才证实了晶体内部的物质微粒的确是按一定的规律整齐地排列起来的B．组成晶体的物质微粒，没有一定的规则，在空间杂乱无章地排列着，并且晶体的微观结构没有周期性特点C．晶体内部各微粒之间还存在着很强的相互作用力，这些作用力就像可以伸缩的弹簧一样，将微粒约束在一定的平衡位置上D．热运动时，晶体内部的微粒可以像气体分子那样在任意空间里做剧烈运动7.某物体表现出各向异性是由于组成物体的物质微粒A．在空间的排列不规则 B．在空间按一定的规则排列C．数目较多的缘故 D．数目较少的缘故8．云母薄片和玻璃片分别涂一层很薄的石蜡，然后用烧热的钢针去接触云母薄片及玻璃片的反面，石蜡熔化，如图所示，那么A．熔化的石蜡呈圆形的是玻璃片B．熔化的石蜡呈圆形的是云母片C．实验说明玻璃片有各向同性，可能是非晶体D．实验说明云母有各向同性，是晶体【教学后反思】该教学环节共分五步：提出问题，启发猜想→引导设计实验方案→实验展示→分析论证，归纳结论→交流与合作。整节课有以下特点：1．打破了陈旧的课堂教学模式，课堂教学充满了生机和活力。以新课程理念为指导，运用探究式的教学法，把学生推向教学的舞台，教学中，通过引导学生讨论、交流、合作，营造了积极的课堂环境，形成了浓厚的课堂氛围，学生在这种和谐的充满活力的课堂环境中，自主参与课堂教学，思维和动手能力得以发展，潜能得到充分挖掘，知识掌握更为牢固。2．学生成为学习的主人，学生的多种能力得到培养。“学生为主体，教师为主导”的教学原则在本节课中得到很好的体现。教师不再是知识的传授者，而是学生学习的指导者、帮助者和促进者。在教师的引导下，学生在探究中通过自己设计的实验方案，相互讨论、合作交流，经历了物理探究的美妙过程，学习了探究的方法，兴趣和自信心得到满足的同时，培养了自己的探索精神、实践能力、创新意识、收集并处理信息等多方面的能力