第一節(jié)物質由大量分子組成的教學設計范文
一、教學目標
(一)知識與技能
1、知道一般分子直徑和質量的數(shù)量級;
2、知道阿伏伽德羅常數(shù)的含義,記住這個常數(shù)的數(shù)值和單位;
3、知道用單分子油膜方法估算分子的直徑。
。ǘ┻^程與方法
培養(yǎng)學生在物理學中的估算能力,會通過阿伏伽德羅常數(shù)估算固體和液體分子的質量、分子的體積(或直徑)、分子數(shù)等微觀量。
。ㄈ┣楦袘B(tài)度與價值觀
滲透物理學方法的教育。運用理想化方法,建立物質分子是球形體的模型,教給學生為了簡化計算,突出主要因素的理想化方法。
二、教學重點與難點
重點有兩個,其一是使學生理解和學會用單分子油膜法估算分子大。ㄖ睆剑┑姆椒;其二是運用阿伏伽德羅常數(shù)估算微觀量(分子的體積、直徑、分子數(shù)等)的方法。
分子直徑大小的計算是難點,運用阿伏伽德羅常數(shù)進行計算也是難點。
三、教學方法
PPT課件、講授法、實驗法。
四、學情分析
對于分子動理論的知識,學生記得比較牢固,所以相關知識講授時還是比較順利的。通過一些圖片的介紹,學生很容易接受。這一節(jié)的難點在兩個地方:一是用單分子油膜法測分子直徑,其中一些方法是學生以前沒有接觸過的;另一個是運用阿伏伽德羅常數(shù)進行有關計算時,部分學生會犯難。好在兩個班的學生都是學習化學的,應該難度不大。
五、教學過程
(一)新課引入
古代人類對物質的組成的思考:①公元前5世紀,古希臘哲學家留基波和他的學生的爭論:把一塊金子切成兩半,接著把其中一塊金子再切成兩半,這樣繼續(xù)下去,能分割到什么程度。要么這種分割能夠永遠繼續(xù)下去;要么有一個限度,不能進一步分割了。也就是說,物質要么是連續(xù)的,可以無限分割下去;要么物質是由不可分的粒子構成的。在他們看來,第一種說法是荒謬的,因此,他們的結論是:物質是由小得不被察覺的“a-tomos”粒子(即原子)構成。②我國古代的一種說法:“一尺之椎,日取其半,萬世不竭”——古代,人們對物質組成的認識更多的是體現(xiàn)了一種哲學思想。而在今天,我們則更多的建立在嚴密的實驗基礎上。
[利用多媒體,逐張播放一片樹葉被不斷放大的圖片]放大6倍時,可以看到清晰的'葉脈;放大20000倍時,可以看到它是由細胞所組成的;放大到50000000倍時,就可以看到他的分子結構了
[提議學生想象] 一張光盤、一片陶瓷或一塊布片不斷放大的情景
[展示圖片] 掃瞄隧道顯微鏡下的硅片表面原子的圖像
[總結][板書] 物體是由大量分子所組成的
。ǘ┻M行新課
上面分析知道:分子的體積是極其微小的,用肉眼和光學顯微鏡都不能看到;放大到幾十億倍的掃描隧道顯微鏡才能看到。既然分子小得看不見,那怎樣能知道分子的大小呢?怎樣測量呢?
1、分子的大小
(1)單分子油膜法是最粗略地測量分子大小的一種方法。
[原理]將一滴體積已知的小油滴, 滴在水面上, 在重力作用下盡可能的散開形成一層極薄的油膜, 此時油膜可看成單分子油膜,油膜的厚度看成是油酸分子的直徑, 所以只要再測定出這層油膜的面積, 就可求出油分子直徑的大小.
如果油在水面上盡可能地散開,可認為在水面上形成單分子油膜,可以通過幻燈觀察到,并且利用已制好的方格透明膠片蓋在水面上,用于測定油膜面積。如圖1所示。
當然,這個實驗要做些簡化處理:(1)把分子看成一個個小球;
(2)油分子一個緊挨一個整齊排列;
(3)認為油膜厚度等于分子直徑.
[提問]已知一滴油的體積V和水面上油膜面積S,那么這種油分子的直徑是多少?
[學生回答]d=V/S
用FLASH課件模擬演示: 油膜法測分子直徑
在此基礎上,進一步指出:
①介紹數(shù)量級這個數(shù)學名詞,一些數(shù)據(jù)太大,或很小,為了書寫方便,習慣上用科學記數(shù)法寫成10的乘方數(shù),如3×10-10m。我們把10的乘方數(shù)叫做數(shù)量級,那么1×10-10m和9×10-10m,數(shù)量級都是10-10m。
、谌绻肿又睆綖閐,油滴體積是V,油膜面積為S,則d=V/S,根據(jù)估算得出分子直徑的數(shù)量級為10-10m。
(2)利用掃描隧道顯微鏡測定分子的直徑。
。3)物理學中還有其他不同方法來測量分子的大小,用不同方法測量出分子的大小并不完全相同,但是數(shù)量級是相同的。測量結果表明,一般分子直徑的數(shù)量級是10-10m。例如水分子直徑是4×10-10m,氫分子直徑是2.3×10-10m。
(4)指出認為分子是小球形是一種近似模型,是簡化地處理問題,實際分子結構很復雜,但通過估算分子大小的數(shù)量級,對分子的大小有了較深入的認識。
2、阿伏伽德羅常數(shù)
[提問]在化學課上學過的阿伏伽德羅常數(shù)是什么意義?數(shù)值是多少?
根據(jù)學生的回答明確:
1mol任何物質中含有的微粒數(shù)(包括原子數(shù)、分子數(shù)、離子數(shù)……)都相同。此數(shù)叫阿伏伽德羅常數(shù),可用符號NA表示此常數(shù),NA=6.02×1023個/mol,粗略計算可用NA=6×1023個/mol。(阿伏伽德羅常數(shù)是一個基本常數(shù),科學工作者不斷用各種方法測量它,以期得到它精確的數(shù)值。)
同時,向學生提出摩爾質量、摩爾體積的意義。
[例1] 下列敘述中正確的是:
(1)1cm3的氧氣中所含有的氧分子數(shù)為6.02×1023個
。2)1克氧氣中所含有的氧分子數(shù)為6×1023個;
。3)1升氧氣中含氧分子數(shù)是6×1023個;
。4)1摩氧氣中所含有的氧分子數(shù)是6×1023個。
3、微觀物理量的估算
若已知阿伏伽德羅常數(shù),可對液體、固體的分子大小進行估算。事先我們假定近似地認為液體和固體的分子是一個挨一個排列的(氣體不能這樣假設)。
[例題分析] 水的分子量18,水的密度為103kg/m3,阿伏加德羅常數(shù)為NA=6.02×1023個/ mol,則:
。1)水的摩爾質量M=__________
。2)水的摩爾體積V=__________
。3)一個水分子的質量m0 =_____________
。4)一個水分子的體積V0 =_____________
(5)將水分子看作球體,分子直徑d=_______________
。6)10g水中含有的分子數(shù)目N=___________________
[歸納總結] 以上計算分子的數(shù)量、分子的直徑,都需要借助于阿伏伽德羅常數(shù)。因此可以說,阿伏伽德羅常數(shù)是聯(lián)系微觀世界和宏觀世界的橋梁。它把摩爾質量、摩爾體積等這些宏觀量與分子質量、分子體積(直徑)等這些微觀量聯(lián)系起來。
阿伏伽德羅常數(shù)是自然科學的一個重要常數(shù)。現(xiàn)在測定它的精確值是NA=6.022045×1023/mol。
。ㄈ┱n堂練習
1、已知氫氣的摩爾質量是2×10-3kg/mol,水的摩爾質量是1.8×10-2kg/mol,計算1個氫分子和水分子的質量。
2、若已知鐵的原子量是56,鐵的密度是7.8×103kg/m3,試求質量是1g的鐵塊中鐵原子的數(shù)目(取1位有效數(shù)字)及一個鐵原子的體積.
。ㄋ模┱n堂小結
1、物體是由體積很小的分子組成的。這一結論有堅實的實驗基礎。單分子油膜實驗等實驗是上述結論的有力依據(jù)。分子直徑大約有10-10米的數(shù)量級。
2、阿伏伽德羅常數(shù)是物理學中的一個重要常數(shù),它的意義和常數(shù)數(shù)值應該記住。
3、學會計算微觀世界的物理量(如分子數(shù)目、分子質量、分子直徑等)的一般方法。由于微觀量是不能直接測量的,人們可以測定宏觀物理量,用阿伏伽德羅常數(shù)作為橋梁,間接計算出微觀量來。如分子質量m,可通過物質摩爾質量M和阿伏伽德羅常數(shù)NA,得到m=M/NA。通過物質摩爾質量M、密度、阿伏伽德羅常數(shù)NA,計算出分子直徑
。ㄎ澹┱n后作業(yè)
課本P4“問題與練習”第2、3題,第1、4題課后思考。
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