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1 教材分析
本实验是高中物理教学大纲的必修内容,除了具有一定的操作技巧外,在引导学生体会用宏观手段测量微观量方法,组织学生进行交流讨论,培养学生的创新意识、探究能力以及与他人合作的意识和能力等方面,均具有较大的拓展空间。
2 教学目标
知识与技能 1)掌握本实验的实验原理及所需要的器材,了解实验注意事项;2)学会正确测出一滴油酸酒精溶液中油酸的体积及油膜的面积;3)会计算分子的大小,处理好实验数据。
过程与方法 通过经历估测分子直径实验的设计与操作,使学生体会、实践利用宏观方法测微观物理量。
情感态度与价值观 1)通过对实验方案的交流讨论与实验操作和数据处理,培养学生交流合作的意识和能力,以及实事求是的科学态度;2)培养学生严谨、细致、耐心的实验修养。
教学重点与难点 重点:实验原理的理解,实验数据的处理。难点:探究单分子油膜及油膜轮廓的形成。
3 学情分析
学生比较上进、思维活跃,愿意表达自己的见解,有一定的互动、互助基础。通过初中的学习,学生对分子、体积、面积等知识有一定基础,有一定的实验探究操作能力,但利用宏观方法测微观物理量尚属首次,教师应注意引导。
4 教学设计理念
学生是可爱的,是有灵气的,创建平等、和谐、宽松的学习氛围,充分让学生参与学习探究活动,激励他们协作、讨论,展示自己的见解,让每个学生都有自己的体验和理解,获得不同的收获。
5 实验器材
试剂瓶中装有10 ml体积比1:400刚配置不久的油酸酒精溶液;装有清水塑料盒(实验配置盒);玻璃盖板1块(略大于塑料盒);坐标纸1张(方格边长1 cm);一次性5 ml注射器;痱子粉(装入一次性纸杯中,在杯口覆盖双层医用纱布,再用橡皮筋在纸杯口扎住);玻璃杯、彩笔。
6 教学设备
视频展示台、电脑。
7 教学程序与构想
教学设计的流程图如图1所示。
创设情境,激发探究 利用扫描隧道显微镜拍摄的石墨表面原子的排列图,请学生粗略测定石墨原子直径的大小,使学生知道分子很小,其直径的数量级为10-10 m 。
师:大家想不想自己动手测分子的直径?
生:想!
师:怎么测呢?(拿起一瓶油酸)比如说我手中这瓶油酸分子的直径。
学生思索后答:先测出油酸体积V,然后让油酸在水面上铺成单分子油膜,测出油膜的面积S,则分子直径d=V/S。
初步探究,遭遇障碍 将油酸以液滴的形式从滴管中落到水面,请学生通过屏幕观察。
现象:油酸在水面形成小的液体球。
师:油酸滴到水面后是什么形状?
生:液滴状。
师:是单分子层吗?
生:不是。
协作讨论,提出方案(创造性) 油酸容易溶于酒精,按照体积比1:400配成油酸酒精溶液(此比例实验效果较好)。取一滴溶液滴到水面,随着酒精溶于水、挥发,能够使油酸展开近似形成单分子层。
1滴油酸酒精溶液中纯油酸体积的计算:数出1 ml溶液对应滴数,计算一滴溶液的体积,再乘以体积分数(与学生共同算出填入表格中,以提高效率)。
实验探究,再次遭遇障碍 用注射器吸一些溶液,滴一滴到水面上,请学生通过屏幕观察。
师:能观察到油层吗?
生:看不见。
师:水是无色的,单分子油层又很薄,无法直接用眼睛观察。怎么把单分子油层显现出来呢?显现出来后又怎么去测量其面积呢?
协作讨论,提出方案(创造性) 学生对问题1提出方案:1)先将水染色,再滴油;2)利用光在水中和油中传播速度不同,用光照方法区分水与油;3)在水面撒痱子粉,油滴到痱子粉上面;4)在水面撒头发的碎屑,油滴到碎屑中。
学生对问题2提出方案:1)在塑料盘上加一个透明的盖子,用彩笔画出油膜轮廓边界,再利用坐标网格计算油膜面积;2)用照相机把带有油膜容器拍下来,再利用照片与实物比例,计算油膜面积。
教师肯定学生认真、辛勤的劳动后,点评上述方案并比较,对问题1选定3),并提醒撒痱子粉不能过薄、过厚,而且要均匀,因此痱子粉杯口覆盖纱布;对问题2选定1),并提醒待油膜稳定后再描,数格子数时,不足半格舍去,超过半格算一格。
学生实验,数据处理,获得结论 学生操作,并完成表1,教师巡视指导。
感悟收获 总结性评价时淡化对实验数据准确性的评价,突出对学生操作和数据处理方法与过程的评价。
展示实验主题:可以用宏观方法测微观物理量,这是探索微观世界常用的思路!
作业布置 1)实验册22页1、2、3、4;2)撰写实验体会、启示。
8 教学反思
适度引导 探究学习是有条件的,教师要指导学生进行探究,而不能放手不管或包办。只有适度引导,把握分寸,才能化被动为主动,出现真正意义的探究学习。
合理负担 探究的程度和份量应该是难易适度,使大多数学生在规定的时间内经过努力可以完成,以利于学生生动活泼、积极主动地探究学习。要充分估计学生在知识、技能、探究的态度和信心上有何不足,加以弥补。
鼓励提问 苏格拉底主张:“教育不是知者随便带动无知者,而是使师生共同寻求真理。这样师生可以互相帮助,互相促进。”通过师生对话、情感的交流,师生在互教互学中彼此形成一个真正的“学习共同体”。
本实验是高中物理教学大纲的必修内容,除了具有一定的操作技巧外,在引导学生体会用宏观手段测量微观量方法,组织学生进行交流讨论,培养学生的创新意识、探究能力以及与他人合作的意识和能力等方面,均具有较大的拓展空间。
2 教学目标
知识与技能 1)掌握本实验的实验原理及所需要的器材,了解实验注意事项;2)学会正确测出一滴油酸酒精溶液中油酸的体积及油膜的面积;3)会计算分子的大小,处理好实验数据。
过程与方法 通过经历估测分子直径实验的设计与操作,使学生体会、实践利用宏观方法测微观物理量。
情感态度与价值观 1)通过对实验方案的交流讨论与实验操作和数据处理,培养学生交流合作的意识和能力,以及实事求是的科学态度;2)培养学生严谨、细致、耐心的实验修养。
教学重点与难点 重点:实验原理的理解,实验数据的处理。难点:探究单分子油膜及油膜轮廓的形成。
3 学情分析
学生比较上进、思维活跃,愿意表达自己的见解,有一定的互动、互助基础。通过初中的学习,学生对分子、体积、面积等知识有一定基础,有一定的实验探究操作能力,但利用宏观方法测微观物理量尚属首次,教师应注意引导。
4 教学设计理念
学生是可爱的,是有灵气的,创建平等、和谐、宽松的学习氛围,充分让学生参与学习探究活动,激励他们协作、讨论,展示自己的见解,让每个学生都有自己的体验和理解,获得不同的收获。
5 实验器材
试剂瓶中装有10 ml体积比1:400刚配置不久的油酸酒精溶液;装有清水塑料盒(实验配置盒);玻璃盖板1块(略大于塑料盒);坐标纸1张(方格边长1 cm);一次性5 ml注射器;痱子粉(装入一次性纸杯中,在杯口覆盖双层医用纱布,再用橡皮筋在纸杯口扎住);玻璃杯、彩笔。
6 教学设备
视频展示台、电脑。
7 教学程序与构想
教学设计的流程图如图1所示。
创设情境,激发探究 利用扫描隧道显微镜拍摄的石墨表面原子的排列图,请学生粗略测定石墨原子直径的大小,使学生知道分子很小,其直径的数量级为10-10 m 。
师:大家想不想自己动手测分子的直径?
生:想!
师:怎么测呢?(拿起一瓶油酸)比如说我手中这瓶油酸分子的直径。
学生思索后答:先测出油酸体积V,然后让油酸在水面上铺成单分子油膜,测出油膜的面积S,则分子直径d=V/S。
初步探究,遭遇障碍 将油酸以液滴的形式从滴管中落到水面,请学生通过屏幕观察。
现象:油酸在水面形成小的液体球。
师:油酸滴到水面后是什么形状?
生:液滴状。
师:是单分子层吗?
生:不是。
协作讨论,提出方案(创造性) 油酸容易溶于酒精,按照体积比1:400配成油酸酒精溶液(此比例实验效果较好)。取一滴溶液滴到水面,随着酒精溶于水、挥发,能够使油酸展开近似形成单分子层。
1滴油酸酒精溶液中纯油酸体积的计算:数出1 ml溶液对应滴数,计算一滴溶液的体积,再乘以体积分数(与学生共同算出填入表格中,以提高效率)。
实验探究,再次遭遇障碍 用注射器吸一些溶液,滴一滴到水面上,请学生通过屏幕观察。
师:能观察到油层吗?
生:看不见。
师:水是无色的,单分子油层又很薄,无法直接用眼睛观察。怎么把单分子油层显现出来呢?显现出来后又怎么去测量其面积呢?
协作讨论,提出方案(创造性) 学生对问题1提出方案:1)先将水染色,再滴油;2)利用光在水中和油中传播速度不同,用光照方法区分水与油;3)在水面撒痱子粉,油滴到痱子粉上面;4)在水面撒头发的碎屑,油滴到碎屑中。
学生对问题2提出方案:1)在塑料盘上加一个透明的盖子,用彩笔画出油膜轮廓边界,再利用坐标网格计算油膜面积;2)用照相机把带有油膜容器拍下来,再利用照片与实物比例,计算油膜面积。
教师肯定学生认真、辛勤的劳动后,点评上述方案并比较,对问题1选定3),并提醒撒痱子粉不能过薄、过厚,而且要均匀,因此痱子粉杯口覆盖纱布;对问题2选定1),并提醒待油膜稳定后再描,数格子数时,不足半格舍去,超过半格算一格。
学生实验,数据处理,获得结论 学生操作,并完成表1,教师巡视指导。
感悟收获 总结性评价时淡化对实验数据准确性的评价,突出对学生操作和数据处理方法与过程的评价。
展示实验主题:可以用宏观方法测微观物理量,这是探索微观世界常用的思路!
作业布置 1)实验册22页1、2、3、4;2)撰写实验体会、启示。
8 教学反思
适度引导 探究学习是有条件的,教师要指导学生进行探究,而不能放手不管或包办。只有适度引导,把握分寸,才能化被动为主动,出现真正意义的探究学习。
合理负担 探究的程度和份量应该是难易适度,使大多数学生在规定的时间内经过努力可以完成,以利于学生生动活泼、积极主动地探究学习。要充分估计学生在知识、技能、探究的态度和信心上有何不足,加以弥补。
鼓励提问 苏格拉底主张:“教育不是知者随便带动无知者,而是使师生共同寻求真理。这样师生可以互相帮助,互相促进。”通过师生对话、情感的交流,师生在互教互学中彼此形成一个真正的“学习共同体”。