2024-2025学年高中物理 第二章 固体、液体和气体 第5节 液体的表面张力教学设计1 粤教版选修3-3

2024-2025学年高中物理第二章固体、液体和气体第5节液体的表面张力教学设计1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、设计思路亲爱的同学们，咱们今天要一起探索的是液体的神秘世界，具体来说是液体的表面张力。这节课，我会带着你们从生活中的现象出发，一步步揭开液体的表面张力之谜。想象一下，清晨露珠晶莹剔透，水面荷叶上的水珠怎么滚来滚去，还有雨水为什么能聚成小球，这些都是液体表面张力的杰作。咱们边实验边学习，用科学的眼光去发现，一起去感受物理世界的奇妙！🌊🔬🎯二、核心素养目标1.发展科学探究能力，通过实验观察和数据分析，理解表面张力的概念和作用。

2.培养科学思维能力，运用物理原理解释生活现象，提升问题解决能力。

3.强化科学态度与责任，尊重实验数据，培养严谨的科学态度。三、学习者分析1.学生已经掌握了哪些相关知识：

同学们之前学习了力学的基础知识，对力的概念、作用效果以及简单机械原理有所了解。在气体和固体的相关内容中，大家对分子间作用力和物质状态变化也有了一定的认识。这些知识为理解液体的表面张力奠定了基础。

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，特别是对生活中的物理现象有较强的探究欲望。在实验操作方面，同学们具备一定的动手能力，能够按照实验步骤进行操作。学习风格上，部分同学更倾向于通过实验直观感受物理规律，而另一部分同学则更偏好通过理论推导来理解概念。

3.学生可能遇到的困难和挑战：

在学习液体的表面张力时，同学们可能会遇到以下困难和挑战：一是理解表面张力的概念，需要抽象思维；二是分析表面张力在生活中的应用，需要将理论知识与实际情境相结合；三是实验操作中可能遇到的误差和问题，需要同学们具备一定的实验技能和问题解决能力。通过本节课的学习，旨在帮助学生克服这些困难，提升他们的物理素养。四、教学资源-实验器材：水、肥皂水、酒精、滴管、玻璃板、细线、放大镜

-软硬件资源：电脑、投影仪、电子白板

-课程平台：学校教学管理系统

-信息化资源：相关教学视频、实验演示软件

-教学手段：多媒体课件、互动讨论、小组合作五、教学过程设计一、导入环节（5分钟）

1.创设情境：播放一段关于露珠、荷叶上的水珠以及雨水形成水滴的动画或视频，让学生直观感受液体的表面张力现象。

2.提出问题：引导学生们思考这些现象背后的科学原理，激发他们的求知欲。

3.小组讨论：分组讨论液体表面张力的可能原因，让学生们初步感知表面张力的概念。

二、讲授新课（20分钟）

1.液体表面张力的定义（5分钟）

-讲解液体表面张力的概念，强调液体分子间的相互作用。

2.液体表面张力的形成原因（5分钟）

-分析液体表面张力产生的原因，包括分子间作用力和表面自由能。

3.液体表面张力的特点（5分钟）

-介绍液体表面张力的特点，如表面收缩、形成水滴等。

4.液体表面张力在生活中的应用（5分钟）

-列举液体表面张力在生活中的应用实例，如肥皂泡、水滴等。

三、巩固练习（10分钟）

1.实验演示：展示肥皂泡实验，让学生观察并分析表面张力的作用。

2.小组讨论：分组讨论表面张力在不同场景中的应用，如农业灌溉、医疗领域等。

3.练习题：发放练习题，让学生巩固所学知识，并运用到实际问题中。

四、课堂提问（5分钟）

1.提问：液体表面张力对我们的生活有哪些影响？

2.提问：如何利用液体表面张力解决实际问题？

五、师生互动环节（10分钟）

1.创设问题情境：提出与液体表面张力相关的问题，让学生们分组讨论并尝试解决。

2.学生展示：每组选派代表展示讨论成果，分享解决问题的思路和方法。

3.教师点评：对学生的展示进行点评，指出优点和不足，并给予指导。

4.总结：总结本节课的学习内容，强调液体表面张力的概念、特点和应用。

六、核心素养拓展（5分钟）

1.引导学生思考：如何将所学知识应用于实际生活，提高自身综合素质？

2.学生分享：鼓励学生分享在日常生活中运用物理知识解决问题的经历。

3.总结：强调物理知识在生活中的重要性，激发学生继续学习的兴趣。

教学过程总用时：45分钟

注意：在教学过程中，教师可根据学生的实际情况灵活调整教学节奏和内容，确保教学效果。六、知识点梳理1.液体的表面张力定义：

-液体表面张力是指液体表面层分子间相互吸引力所产生的一种使液体表面尽可能缩小的力。

2.液体表面张力的形成原因：

-液体表面层分子受到内部分子的吸引力大于外部分子的吸引力，导致表面层分子向内拉，形成表面张力。

3.液体表面张力的特点：

-表面张力使液体表面具有收缩趋势，表现为液体表面尽可能形成最小面积。

-表面张力可以使液体形成球形，因为球形表面积最小。

-表面张力影响液滴在固体表面的铺展程度。

4.液体表面张力的应用：

-液滴在固体表面的铺展：表面张力使液体在固体表面铺展，形成均匀的薄膜。

-肥皂泡的形成：表面张力使肥皂分子在液体表面形成薄膜，包裹住气体，形成肥皂泡。

-液滴的滚动：表面张力使液滴在固体表面滚动，形成最小摩擦力路径。

-液滴的形状：表面张力使液滴呈现出球形，因为球形表面积最小。

5.影响液体表面张力的因素：

-液体的种类：不同液体的分子间作用力不同，表面张力也不同。

-温度：温度升高，分子运动加剧，表面张力减小。

-表面活性剂：表面活性剂可以降低液体的表面张力。

6.表面张力的测量方法：

-表面张力系数：通过测量液滴在固体表面的铺展面积，计算表面张力系数。

-肥皂膜法：通过测量肥皂膜体积，计算表面张力系数。

7.表面张力在科学研究中的应用：

-表面活性剂的研究：表面活性剂可以改变液体的表面张力，广泛应用于工业、农业、医药等领域。

-材料科学：表面张力在材料表面的处理和改性中具有重要意义。

-生物科学：表面张力在生物膜的形成和细胞表面现象中具有重要作用。七、典型例题讲解例题1：一个直径为2cm的肥皂泡，其内外压强差为0.01Pa，求肥皂泡的表面张力。

解答：根据表面张力公式F=2γR，其中γ为表面张力，R为肥皂泡的半径。肥皂泡的半径R=直径/2=2cm/2=1cm=0.01m。代入公式得F=2γ×0.01m=0.02γ。由压强公式P=F/A，其中A为肥皂泡的面积，A=4πR²。代入压强差和面积得0.01Pa=0.02γ/(4π×0.01m²)。解得γ=0.01Pa×(4π×0.01m²)/0.02=0.01N/m。

例题2：一滴水在水平玻璃板上形成圆形液滴，其直径为2cm，若水的表面张力为0.07N/m，求液滴的重力。

解答：液滴的重力G=mg，其中m为液滴的质量，g为重力加速度。液滴的质量m=ρV，ρ为水的密度，V为液滴的体积。液滴的体积V=(π/4)R³，R为液滴的半径，R=直径/2=2cm/2=1cm=0.01m。代入公式得m=ρ×(π/4)×(0.01m)³。液滴的表面积A=πR²，表面张力F=γA。液滴的重力与表面张力平衡，即G=F。代入表面张力公式得mg=γπR²。解得G=γπR²=0.07N/m×π×(0.01m)²。

例题3：一个液滴在固体表面铺展，液滴的体积为1cm³，液滴与固体表面的接触角为30°，求液滴的表面积。

解答：液滴的表面积A=πR²，其中R为液滴的半径。液滴的体积V=(4/3)πR³。根据体积公式解得R=(3V/(4π))^(1/3)。液滴的表面积A=πR²=π[(3V/(4π))^(1/3)]²。代入液滴体积V=1cm³，得A=π[(3cm³/(4π))^(1/3)]²。计算得A≈0.785cm²。

例题4：一个肥皂泡的内外压强差为0.02Pa，若肥皂泡的体积为0.5cm³，求肥皂泡的表面张力。

解答：肥皂泡的体积V=4/3πR³，其中R为肥皂泡的半径。肥皂泡的内外压强差ΔP=F/A，其中F为表面张力，A为肥皂泡的面积。肥皂泡的面积A=4πR²。代入公式得ΔP=2γ/R。解得γ=2ΔPR。代入肥皂泡的体积和压强差得γ=2×0.02Pa×(3V/(4π)^(1/3))。计算得γ≈0.0068N/m。

例题5：一个液滴在固体表面铺展，液滴的体积为2cm³，液滴与固体表面的接触角为45°，求液滴的表面积。

解答：液滴的表面积A=πR²，其中R为液滴的半径。液滴的体积V=(4/3)πR³。根据体积公式解得R=(3V/(4π))^(1/3)。液滴的表面积A=πR²=π[(3V/(4π))^(1/3)]²。代入液滴体积V=2cm³，得A=π[(3cm³/(4π))^(1/3)]²。计算得A≈2.25cm²。八、教学反思今天这节课，我带领同学们一起探索了液体的表面张力，感觉收获颇丰。在回顾教学过程时，我想从以下几个方面进行反思：

首先，导入环节的设计我觉得挺成功的。通过播放生活中的现象视频，同学们很快就对表面张力产生了兴趣。他们对于露珠、水滴等常见现象的探究欲望被激发出来，这为接下来的学习奠定了良好的基础。

在讲授新课的过程中，我发现同学们对于表面张力的定义和形成原因理解得比较快。但是，当涉及到表面张力的特点和应用时，部分同学显得有些吃力。这说明我们在讲解这些内容时，需要更加细致和深入，结合实际生活中的例子来帮助他们更好地理解。

在巩固练习环节，我设计了几个与实际生活相关的练习题，目的是让学生们将所学知识应用到实际问题中。从同学们的练习情况来看，他们对于这些题目掌握得还不错，但是个别同学在解决一些较为复杂的题目时，还是显得有些迷茫。这提醒我，在今后的教学中，我需要更加注重培养学生的逻辑思维能力和问题解决能力。

课堂提问环节，我尝试通过提问引导同学们思考，但是发现有些问题过于简单，没有激发出他们更深入的思考。今后，我会设计更具挑战性的问题，以激发同学们的求知欲和探索精神。

在师生互动环节，我尽量让每个同学都有机会参与到讨论中来，但是也发现有些同学在表达自己的观点时不够自信。为了改善这一点，我计划在今后的教学中，更多地鼓励同学们发表自己的看法，并给予积极的反馈。

此外，我还注意到，在讲解一些较为抽象的概念时