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从粒子到宇宙的初二物理教案
一、走进分子世界
[设计说明]
通过对引言及图片的学习，培养学生的想象力和分析概括能力，激发他们学习物理的兴趣，产生进一步探索物质世界的愿望。通过对常见物质的介绍，使学生对自然界的物质有初步的了解，从而引入物质的结构，让学生学会科学的研究方法建立模型法，并通过活动亲身体会建立物质结构模型的过程，能自己从日常生活中收集证据来验证自己的猜想。通过对课本其他基础知识的学习与基本技能的训练，让学生初步了解认识自然的基本方法和规律，学习基本的探究方法。培养学生从生活走向物理、从物理走向社会的良好习惯和科学实践能力。使学生敢于质疑、勇于创新。
[教学目标]
1、通过活动了解人类在认识物质结构过程中采用的科学方法。知道分子模型的主要内容，知道分子是保持物质化学性质的最小单元，对分子大小有一定的感性认识，会用图形、文字、语言描述分子模型。
2、知道显微镜在拓展人们的视觉范围、探测微观粒子方面的重要作用。
3、通过实验探究及生活中的现象，初步了解分子在做永不停息的运动，并能定性解释一些物理现象。
4、了解科学家是如何探索微观世界奥秘的，初步体会探究微观物质结构的模型方法。
5、了解纳米科学技术的初步内容，知道纳米材料的一些奇特性质及潜在的重要应用前景。
6、通过学习和活动激发学生学习物理的兴趣，产生进一步探究物质微观结构的欲望，养成学以致用的良好习惯。进一步体会生活、物理、社会之间密不可分的关系。
[教具 学具]
粉笔、放大镜、水、高锰酸钾、酒精、玻璃管、铅块、钩码、烧杯、实物投影仪、各种不同物质的分子结构模型图片、模拟分子间作用力的课件
[教学重点、难点]
1、重点：根据观察到的现象提出一种模型猜想，收集证据证实提出的猜想。
2、难点：建立分子结构模型。
[课前研究(学习)的问题]
1、组织学生在网上及生活中自己收集的有关分子运动的资料。
2、组织学生留心生活中常见的有关分子运动及能体现分子间存在作用力的现象。
3、用放大镜看电视机的屏幕，记下观察到的现象。
[教学过程]
教学阶段与时间分配 教 师 主 导 学 生 主 体
点评
一、导入
2分钟 师：请同学们将书翻到25页，从这节课开始，我们将进入第七章的学习，首先看下导语，向物质世界的两极进军。我们知道这个世界是由形形色色的物质构成的，教室里的课桌、讲台、黑板、门窗，我们用的课本、文具等等无一不是这样，那么物质世界的两极是指什么呢?
师：大到什么程度?
师：小到什么程度呢?
师：这节课我们首先来探究微观的世界。
生：极大和极小
生：浩瀚的宇宙
生：微小的粒子
对语言不够准确的回答，请其他同学纠正，或教师引导。
二、通过对观察到的现象提出猜想、收集证据验证猜想的探究方法建立物质微观结构模型
15分钟
现象1：用粉笔在黑板上画一直线，再用放大镜对笔迹仔细观察，你看到什么现象?
师：我手里有一杯纯净的水，用放大镜看水面。
师：根据这两个现象请同学们猜想一下物质可能是由什么构成的?
师：这些微小的颗粒是如何构成我们所看到的连续体的呢?猜想一下
师：究竟哪种猜想正确，或者还有其他可能，那么为了验证猜想，我们应该怎样做?
现象2：下面请同学们看一个实验，将高锰酸钾颗粒放入水中，将会看到什么现象?实验要求：烧杯就放在桌子上既不要拿起，也不要晃动。高锰酸钾颗粒倒入水中的瞬间，立即开始观察，请注意变化的过程。
师：我们来交流在这个实验中所看到的现象。
师：水怎么变成紫色的呢?能不能具体描述一下水变成紫色的过程。
师：再过段时间，烧杯中的水会怎样?
师：这个现象支持了上述哪个猜想?
师：结合现象解释一下
构成水的微粒之间是有间隙的，构成高锰酸钾的颗粒进入水的空隙，使水慢慢变成紫色。
师：有没有反对意见?
师：看来通过这个现象我们还无法弄清物质的微观结构，争论在于液体究竟是连成一片的，还是之间有空隙?
现象3 ：下面我们继续看一个实验：向一端封闭的玻璃管中注水至一半位置，再注入酒精，在液面最高处做一标记。然后封闭管口，并将玻璃管反复翻转，使水和酒精充分混合，观察液面的位置，混合后你们看到了什么现象?
师：该现象支持了哪个猜想?
师：具体解释一下(请学生回答)
师：以上是我们根据观察到的现象对物质微观结构提出的猜想，科学家在研究物质结构时，按照这样的研究方法提炼出了关于物质微观结构的三种模型,你认为哪种模型能够完善的解释上述活动中看到的现象呢?
模型1 物质是由微小的颗粒组成的,各个颗粒紧靠在一起,形成了我们所看到的连续体;
模型 2 物质是由微小的颗粒组成的,颗粒之间有空隙;
模型 3 固体是由微小颗粒组成的,液体是连成一片的,固体微粒可以挤进液体中。
师：为什么不选模型1、模型3呢?(请学生回答)
生：粉笔颗粒靠在一起形成连续体。
生：水面连续光滑。
生：物质可能是由小颗粒组成的。
生甲：颗粒是紧密的靠在一起的。
生乙：颗粒之间是有空隙的。
生：做实验进行验证。
观看演示实验
生：水慢慢变成紫色。
生：高锰酸钾颗粒沉入杯底，把一部分水染成紫红色，然后这紫红色慢慢向四周扩散开来。
生：整杯水都紫色。
生：微粒之间是有空隙的。
生：我们看到高锰酸钾颗粒进入了水的内部，也可以这样解释，固体是由微小颗粒组成的,而液体是连成一片的,固体微粒挤进了液体中。
生：酒精与水混合后的体积变小了。
生：颗粒之间是有空隙的。
生：构成水的颗粒和构成酒精的颗粒之间是有空隙的，两种颗粒在混合时彼此进入对方的空隙，所以混合后总体积变小。如果液体是连成一片的话，混合后这两种液体的总体积不会改变。
生：模型2
生：各个颗粒之间有空隙，并不是紧靠在一起的，所以模型1不成立，而酒精和水的混合实验说明液体不是连成一片的，不仅是固体，液体之间也有空隙，所以模型3也不成立。选2。
如有其他说法，给予肯定和引导。
请其他同学认真听并及时纠正
请学生举手发言。
请其他同学认真听并及时纠正。
请大家思考
请学生做出正确的选择和评价。
三、介绍分子是保持物质化学性质的最小微粒。
4分钟 师：这样我们就从宏观现象入手，通过一次次的猜想和论证建立了物质的微观模型：物质是由微小的颗粒组成的,颗粒之间有空隙。这些微粒究竟可以分到怎样的程度?打个比方，用喷水壶把水分成一滴一滴的，一滴水能否再分?能分到什么程度不能再分?分到什么时就不再是水了?
师：科学家们发现，物质是可分的，许许多多的现象都能用物质的微粒模型来解释。上述三例只是其中的一些。他们还发现当物质分到一定程度后，化学性质会发生变化。比如水，分到一定程度就不再保持水的性质了。科学家们把能保持物质化学性质的最小颗粒称为分子。
四、利用显微镜收集到更多证据支持物质微观结构模型，观看显微镜下观察到的细胞、分子结构图
5分钟 师：以上我们从宏观现象出发建立了物质微观结构模型，而实际上我们凭肉眼能看到物质的内部吗?
师：假如能看到，这个模型将更有说服力。
师：来看一些图片，这是通过光学显微镜看到的植物细胞，细胞之间是有空隙的，细胞还不是最小的颗粒，要看到分子怎么办?
师：这是用电子显微镜观测到的金属微观结构图。
师：放大镜、各种显微镜的发明和利用在科学家收集证据、认识物质微观世界性质方面起了非常重要的作用，它们拓展了人们的视力范围，收集了更多证据，支持了科学家提出的模型。展示苯分子、蛋白质分子图片。
生：不能
生：利用放大设备
生：利用放大倍率更高的电子显微镜
对图片进行讲解
五、知道分子的直径，对分子大小有感性认识并建立分子模型
3分钟
师：由此可见，分子很小，分子直径的数量级：10-10m，水分子的直径约为410-10m ，这是一个什么概念， 想象一下，如果让2500万个人手拉手站成一行，那么这个长度将绕地球赤道一圈，而如果让2500万个水分子一个挨一个排成一行，那么这个长度就只有1厘米。氢气分子的直径是2.310-10m ,1标准大气压下,1cm3(比划一下，一个食指端的大小)的任何气体约有2.71019个分子,让这些气体分子从容器中跑出,如果1秒钟跑出1亿个,你们猜需要多长时间? 约需9000年才能跑完
师：既然引入分子概念，我们从物质微观结构模型就可以得到分子模型请学生总结一下。
生：物质是由大量分子构成的，分子间有空隙。
总结得很好
六、收集分子永不停息运动的实验证据
8分钟 师：请同学们观察面前的烧杯，看到整杯水都变成了紫红色,现在我们知道这是分子之间有空隙造成的，除此之外这个实验还能说明什么呢?
师：结合实验现象解释一下
师：从日常生活中你们还能找到哪些证据来证明呢?
师：樟脑丸为什么会变小?
师：继续举例。
师：气味分子怎么会跑进我们的鼻子里的?说明什么?
师：从以上这些例子得到什么结论?
生：分子是运动的
生：如果分子不运动，高锰酸钾颗粒在水中就不会扩散，水就不会整杯变成紫色。
生：(事例1)放在衣柜里的樟脑丸过一段时间变小了，并且闻到了樟脑丸的味道。
生：樟脑丸里面的分子由于运动跑到了空气中。
生：(事例2)放学回家闻到厨房传来的饭菜香味。
生：气味分子由于运动从厨房跑到我们鼻子里。
生：无论是气体、液体还是固体中的分子都处在永不停息的运动中。
对语言不准确的表述及时纠正。
学生不能回答时教师引导
七、收集分子间存在作用力的证据。
5分钟 师：分子会运动，而分子间又有间隙，那物体有没有规则的形状呢?是不是物体今天是一个形状，明天又是个形状呢?
师：分析圆柱体的铅块为什么还能保持形状?
我们再看一个演示实验：把二个表面光滑的铅块相互紧压在一起
师：你观察到了什么现象?
师：说明了什么?
师：如果我继续用劲往里压，能不能把铅块压短?
师：这说明什么?
师：生活中还有哪些现象说明分子间有相互作用的吸引力和排斥力?
生：两块铅块紧挤在一起。
生：分子之间存在吸引力。
生：不能
生：分子间存在斥力。
生：液体很难被压缩。
生：铁棒很难被拉长。
生：-----------
给予肯定的评价。
对不正确的例子及时纠正。
八、小结。
3分钟 师：面对看不见也摸不着的微观世界，我们是利用：根据观察到的现象提出一种模型作为猜想，再搜集证据进行验证。
师：利用这种探究方法我们了解到物质的微观构成是怎样的?
师：利用分子的模型我们可以来解释有关固体、液体、气体的性质。下面请学生读一读课本第28页的图片和文字。
师：我们可以得到什么结论?
师：学习和了解物质的结构，对我们的生产和生活有什么作用呢?请同学们阅读课本中的生活 物理 社会
师：请同学们归纳一下文中介绍的内容。
师：请同学们课后继续查阅资料，进一步了解纳米材料的知识。
生：1、物质由大量分子构成;2、分子永不停息地做无规则运动;3、分子间存在相互的斥力和引力。
学生阅读。
生：固体分子靠得很紧，它们有规律地排在一起，每个分子只能围绕某一点振动。因此，固体有一定地体积和形状。
液体中分子间距离较固体大，它们有规律的排在一起，每个分子除围绕某一点振动外还能在一定的范围内运动。因此，液体占有一定的体积，但形状不确定。
气体中，分子离得比较远，分子间距离为液体中分子间距离的10倍以上，每个分子能自由地沿各个方向运动，因而气体没有一定的体积和形状。
学生阅读
生：1、纳米材料;
2、现已开发研制出的纳米产品。
师生共同完成。
对回答过程中出现的语言不正确及时纠正补充。
可以请几个同学一起完成。
九、布置作业。 课本29页
[保留板书]
一、走进分子世界
分子模型：
1、物质由大量分子组成;
2、分子永不停息地做无规则运动;
3、分子间存在相互的斥力和引力。
[教学评价]
1、本节课的知识是我们无法用肉眼观察的，比较抽象，教师主要通过活动对物质结构的分析，利用排除的方法，结合学生的认知特点选择一种合适的物质结构模型。
2、学生了解物质的结构模型后，对其产生浓厚的兴趣，有继续探究的愿望，并能发现一些生活中有关的现象，顺势利导借助课件和实物，这样学生就较容易理解分子的无规则运动和分子间既有引力又有斥力。
3、学生对本节课了解清楚后，教师引导学生利用分子模型解释固体、液体、气体的性质以及对我们的生产和生活的作用。
[教学资源]
物理教学参考资料及配套光盘、学习评价手册、物理学习指导用书等
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