2024-2025学年高中物理 第一章 分子动理论 第2节 测量分子的大小教学实录 粤教版选修3-3

2024-2025学年高中物理第一章分子动理论第2节测量分子的大小教学实录粤教版选修3-3课题：科目：班级：课时：计划1课时教师：单位：一、教学内容分析1.本节课的主要教学内容：粤教版选修3-3第一章第二节，主要讲解了分子大小测量的方法，包括油膜法、分子束法等。

2.教学内容与学生已有知识的联系：本节课的教学内容与高中物理中气体分子动理论有关，需要学生具备一定的气体状态方程、理想气体等基础知识。二、核心素养目标本节课旨在培养学生的科学探究能力和科学思维能力。通过实验探究分子大小的测量方法，学生能够提升实验操作技能，增强对物理现象的观察和数据分析能力。同时，通过理解不同测量方法背后的物理原理，学生能够提高对科学概念的理解和应用能力，培养严谨的科学态度和创新意识。三、学习者分析1.学生已经掌握的相关知识：学生在进入本节课之前，已经学习了高中物理的基础知识，包括气体状态方程、理想气体定律、分子动理论的基本概念等。他们应该对分子的运动和气体性质有一定的了解，能够运用这些知识解释简单的物理现象。

2.学生的学习兴趣、能力和学习风格：高中学生对物理学科普遍保持较高的兴趣，尤其是对实验和探究活动。他们的学习能力较强，能够快速吸收新知识，但在处理复杂实验和数据分析时可能表现出一定的挑战。学习风格上，部分学生可能更倾向于通过实验操作来学习，而另一部分学生可能更擅长通过理论推导来理解概念。

3.学生可能遇到的困难和挑战：学生在学习分子大小测量方法时，可能会遇到以下困难：一是实验操作的精确性和重复性要求较高，学生可能难以掌握实验技巧；二是数据分析时，如何从实验数据中提取有效信息，建立模型，可能对学生构成挑战；三是理解不同测量方法背后的物理原理，可能需要学生具备较强的抽象思维能力。此外，对于理论理解较弱的学生，可能难以将实验结果与理论概念相结合。四、教学资源-硬件资源：显微镜、滴管、量筒、油滴箱、分子束装置、计算机、投影仪、白板、实验台。

-课程平台：学校内部网络教学平台。

-信息化资源：分子大小测量的相关教学视频、实验指导文档、在线实验报告模板。

-教学手段：实验演示、小组讨论、多媒体课件展示、课堂提问互动。五、教学实施过程1.课前自主探索

教师活动：

-发布预习任务：通过在线平台或班级微信群，发布预习资料（如PPT、视频、文档等），明确预习目标和要求。

例如，教师可以要求学生预习油膜法测量分子大小的基本原理和步骤。

-设计预习问题：围绕“分子大小测量”课题，设计一系列具有启发性和探究性的问题，引导学生自主思考。

问题示例：“如何通过油膜法测量分子直径？实验中需要注意哪些因素？”

-监控预习进度：利用平台功能或学生反馈，监控学生的预习进度，确保预习效果。

教师可以通过查看学生的在线学习记录和讨论区发言来监控预习进度。

学生活动：

-自主阅读预习资料：按照预习要求，自主阅读预习资料，理解分子大小测量的基本原理。

-思考预习问题：针对预习问题，进行独立思考，记录自己的理解和疑问。

学生可能提出的问题：“为什么油膜法可以用来测量分子大小？”

-提交预习成果：将预习成果（如笔记、思维导图、问题等）提交至平台或老师处。

学生可以通过在线平台提交预习笔记，教师可以查看并给予反馈。

2.课中强化技能

教师活动：

-导入新课：通过展示分子运动的视频或实验现象，引出“分子大小测量”课题，激发学生的学习兴趣。

例如，教师可以播放油膜法实验的视频，让学生直观感受实验过程。

-讲解知识点：详细讲解油膜法、分子束法等测量分子大小的原理和操作步骤。

教师可以结合实际操作，讲解如何控制变量，如何计算分子大小。

-组织课堂活动：设计小组讨论、角色扮演、实验等活动，让学生在实践中掌握测量分子大小的技能。

例如，学生可以分组进行油膜法实验，记录数据，分析结果。

-解答疑问：针对学生在学习中产生的疑问，进行及时解答和指导。

教师可以准备一些常见问题，如“为什么油膜会形成均匀的单分子层？”等。

学生活动：

-听讲并思考：认真听讲，积极思考老师提出的问题。

-参与课堂活动：积极参与小组讨论、角色扮演、实验等活动，体验分子大小测量的知识应用。

-提问与讨论：针对不懂的问题或新的想法，勇敢提问并参与讨论。

3.课后拓展应用

教师活动：

-布置作业：根据“分子大小测量”课题，布置适量的课后作业，巩固学习效果。

作业示例：“设计一个实验方案，测量某种液体分子的直径。”

-提供拓展资源：提供与分子大小测量相关的拓展资源（如书籍、网站、视频等），供学生进一步学习。

教师可以推荐一些相关的科学期刊或在线教育平台。

-反馈作业情况：及时批改作业，给予学生反馈和指导。

教师可以通过作业反馈，了解学生对知识的掌握程度，并针对性地进行辅导。

学生活动：

-完成作业：认真完成老师布置的课后作业，巩固学习效果。

-拓展学习：利用老师提供的拓展资源，进行进一步的学习和思考。

-反思总结：对自己的学习过程和成果进行反思和总结，提出改进建议。

在本节课中，重难点在于学生能够理解和掌握分子大小测量的实验原理和方法，能够通过实验操作和数据分析得出结论。通过课前预习、课中实践活动和课后拓展，学生能够逐步克服困难，提升实验技能和科学探究能力。六、教学资源拓展1.拓展资源：

-分子动理论的历史与发展：介绍分子动理论的起源、重要科学家及其贡献，如阿伏伽德罗、牛顿、麦克斯韦等。

-分子间作用力：探讨分子间引力和斥力的性质，以及它们如何影响物质的宏观性质。

-热力学第一定律和第二定律：讲解能量守恒定律和熵增原理，以及它们在分子动理论中的应用。

-气体分子模型：介绍理想气体模型和实际气体模型，以及它们对气体行为的描述。

-液体和固体的分子结构：讨论液体和固体的分子排列和相互作用，以及它们对物质性质的影响。

2.拓展建议：

-阅读相关书籍：《分子物理学基础》、《热力学与统计物理学》等，以深入了解分子动理论和热力学的基本概念。

-观看科普视频：通过在线平台观看关于分子动理论和热力学的科普视频，如《原子与分子》、《宇宙的奥秘》等。

-参与科学实验：参加学校或社区的科学实验活动，如油膜法测量分子直径、气体压强实验等，亲身体验科学探究过程。

-撰写实验报告：在完成实验后，撰写详细的实验报告，包括实验目的、原理、步骤、结果和分析等。

-参加科学讲座：参加学校或公共图书馆举办的科学讲座，与专家面对面交流，拓展知识视野。

-加入科学社团：加入学校的物理或科学俱乐部，与其他对科学感兴趣的同学一起学习和讨论。

-查阅科学期刊：阅读《物理学报》、《科学通报》等科学期刊，了解最新的科学研究成果。

-进行小组研究：与同学组成小组，选择一个与分子动理论相关的课题进行深入研究，如“分子间作用力的计算方法”。

-设计创新实验：基于所学知识，设计一个创新实验，如利用计算机模拟分子运动，探索分子间作用力的变化规律。七、典型例题讲解例题1：一油滴在电场中做匀速直线运动，测得油滴的直径为2.0×10^-6m，油滴带电量为3.2×10^-19C。已知水的密度为1.0×10^3kg/m^3，求该油滴的质量。

解答：

首先，根据油滴的直径求出油滴的体积：

\[V=\frac{4}{3}\pi\left(\frac{d}{2}\right)^3=\frac{4}{3}\pi\left(\frac{2.0\times10^{-6}}{2}\right)^3=6.54\times10^{-21}\text{m}^3\]

然后，根据水的密度和油滴的体积求出油滴的质量：

\[m=\rhoV=1.0\times10^3\text{kg/m}^3\times6.54\times10^{-21}\text{m}^3=6.54\times10^{-18}\text{kg}\]

例题2：一容器内盛有理想气体，体积为V，温度为T，压强为P。若保持温度不变，将体积压缩为原来的1/2，求压强变为多少？

解答：

根据玻意耳-马略特定律（Boyle'sLaw），在温度不变的情况下，气体的压强与体积成反比：

\[P_1V_1=P_2V_2\]

已知初始压强为P，体积为V，压缩后的体积为V/2，所以：

\[P\timesV=P_2\times\frac{V}{2}\]

\[P_2=2P\]

例题3：一定量的理想气体在等温条件下，从状态1变化到状态2，压强从P1增加到P2，体积从V1减小到V2。求气体分子平均动能的变化。

解答：

在等温条件下，理想气体的分子平均动能与温度成正比，与压强和体积无关。因此，气体分子平均动能不变。

例题4：一个分子质量为m的油酸分子，在水中形成单分子油膜。已知油膜的厚度为d，水的表面张力为γ，求油酸分子的直径。

解答：

油膜的面积A可以通过体积V除以厚度d来计算，而体积V可以通过油酸分子的质量m除以水的密度ρ来计算：

\[A=\frac{V}{d}=\frac{m}{\rhod}\]

油膜的表面张力γ等于油膜面积A乘以油酸分子直径d：

\[\gamma=A\timesd\]

\[\gamma=\frac{m}{\rhod}\timesd\]

\[d=\sqrt{\frac{m}{\gamma\rho}}\]

例题5：一容器内装有理想气体，温度从T1升高到T2，压强从P1增加到P2，体积从V1减小到V2。若气体分子数不变，求气体分子的平均动能变化。

解答：

根据查理定律（Charles'sLaw），在压强不变的情况下，气体的体积与温度成正比：

\[\frac{V_1}{T_1}=\frac{V_2}{T_2}\]

根据理想气体状态方程，压强、体积和温度之间的关系为：

\[PV=nRT\]

由于气体分子数n不变，可以将上述方程应用于状态1和状态2：

\[P_1V_1=nRT_1\]

\[P_2V_2=nRT_2\]

结合查理定律，可以得到：

\[P_1\frac{V_1}{T_1}=P_2\frac{V_2}{T_2}\]

\[P_1V_1=P_2V_2\]

由于温度升高，分子平均动能增加，因此气体分子的平均动能从T1到T2发生变化。根据动能定理，平均动能与温度成正比：

\[\frac{1}{2}mv^2\proptoT\]

因此，气体分子的平均动能与温度T成正比，即：

\[\frac{1}{2}mv^2_2\proptoT_2\]

\[\frac{1}{2}mv^2_1\proptoT_1\]

由此可知，气体分子的平均动能从T1到T2增加。八、板书设计①本文重点知识点：

-分子动理论的基本概念

-分子间作用力

-理想气体状态方程

-分子大小测量方法

②重点词句：

-分子动理论：研究物质微观结构的理论

-分子间作用力：分子之间的引力和斥力

-理想气体：假设分子间没有相互作用力的气体

-状态方程：描述气体状态之间关系的方程

-分子大小：通过实验方法测量分子的大小

③板书内容：

-分子动理论

-微观结构研究

-分子间作用力

-理想气体状态方程

-分子大小测量方法

-分子间作用力

-引力：分子间的相互吸引

-斥力：分子间的相互排斥

-理想气体状态方程

-PV=nRT

-P：压强

-V：体积

-n：物质的量

-R：气体常数

-T：温度

-分子大小测量方法

-油膜法

-分子束法

-X射线衍射法

-激光散射法课堂1.课堂评价

课堂评价是教学过程中的重要环节，旨在及时了解学生的学习情况，发现问题并进行解决。以下是对本节课课堂评价的具体实施策略：

（1）提问：通过课堂提问，教师可以检验学生对知识的掌握程度。例如，在讲解分子动理论时，可以提出以下问题：

①分子动理论的主要内容是什么？

②分子间作用力有哪些特点？

③理想气体状态方程的含义是什么？

（2）观察：教师应密切关注学生在课堂上的表现，包括参与度、注意力集中程度、实验操作能力等。例如，在实验操作环节，教师可以观察以下方面：

①学生是否能够按照实验步骤进行操作？

②学生在实验过程中是否遇到困难，是否能够及时解决？

③学生的实验结果是否准确？

（3）测试：定期进行课堂小测试，检验学生对知识点的掌握程度。例如，可以设计以下测试题：

①一容器内装有理想气体，温度从T1升高到T2，压强从P1增加到P2，体积从V1减小到V2。若气体分子数不变，求气体分子的平均动能变化。

②一个分子质量为m的油酸分子，在水中形成单分子油膜。已知油膜的厚度为d，水的表面张力为γ，求油酸分子的直径。

（4）学生自评：鼓励学生在课后对自己在课堂上的表现进行反思，总结自己的优点和不足。例如，可以让学生填写以下自评表：

-课堂参与度