分子间的作用力教学设计

教学设计朱云飞全国第二届大学生物理教学技能大赛《分子间的作用力》教学设计设计题目分子间的作用力参赛学校哈尔滨师范大学参赛选手朱云飞指导教师类维平设计理念1．《高中物理新课程标准》的课程理念和课程目标。2．科学探究的教学理念：创设问题情境→作出假设→实验→作出结论→运用。教学目标知识与技能1、知道分子之间存在间隙。2、知道分子间同时存在引力和斥力，实际表现出来的分子力是引力和斥力的合力。3、知道分子间的作用力随分子间距离变化而变化的定性规律。4、理解分子动理论的内容。过程与方法1、培养学生的观察能力和对知识的迁移能力。2、培养学生建立物理模型，并类比思考的学习方法。情感态度和价值观1、理解分子间的作用力在科学技术，生活中的应用，感受物理与现实的相关性。2、激发学生兴趣，扩宽学生视野，体验科学精神和态度在科学探究中的重要作用。教学重点1、分子之间存在着引力，斥力。2、分子力的引力、斥力和合力随间距变化的规律。教学难点理解分子间作用力跟分子间距离关系的曲线及物理意义。教学方法建立宏观模型，启发思考，演示实验，讨论交流的思想方法。教具学具多媒体课件，水，酒精，200ML量筒，烧杯，铅块，米粒等。教学过程教学活动设计意图创设情境引入新课经过之前的学习我们知道，物质是由大量的分子组成的，那么同学们有没有想过，许许多多微小的分子是以怎样的形式结合成我们所看到的所看到的宏观的物质的呢？今天我们就来学习分子间的作用力。运用分子间的作用力，可以解释很多生活中常见的现象，比如在拔河比赛中使用的绳子，虽然两端承受着很大的压力，但是绳子却不容易断裂，比如我们压缩固体时，会发现比较困难，另外，这部分的知识还广泛的运用到了科学领域，特别是精密的光学仪器制造方面，所以大家要认真的学好这堂课。提出疑问引发学生思考，激发学习兴趣，并联系生活与科学技术，强调所学内容的重要性。新课教学一、分子之间有间隙建模：既然物质是由大量的分子组成的，我们知道，分子很小，不容易观察，为了方便大家的理解，老师用米粒来代替分子，假设这个物块就是由许许多多的米粒组成的。设问引导：大家看，由于米粒有自身的形状和大小，米粒之间存在着间隙，那么组成物质的分子之间是否也存在着这样的间隙呢？带着这个问题，我们来做一个实验。演示：展示盛有100ml水的量筒，并让学生自己读数，再向烧杯中注入100ml酒精，让学生读数并通过闻味确定是酒精这种物质。将水与酒精混合，观察混合液体总体积。图(1)分子之间有间隙引导学生分析实验现象得出结论：水和酒精都是由分子组成的，如果分子之间很紧密，没有间隙的话，100ML的水和100ML的酒精混合，应该能得到200ML的混合液体。而实际结果小于200ML，证明了分子之间有间隙。建模：这就好比向米粒中掺入细沙，由于沙子很细小，会渗入到米粒的间隙中去，这样，我们得到的沙子和米粒的总体积就会小于原来二者的体积之和。联系实际：举出一些能够说明气体或者固体也存在间隙的例子。总结：无论是固体，气体，还是液体，分子之间都存在着间隙。二、分子之间有引力建模并设问：我们继续用米粒模型进行研究，可以看到，米粒很松散，没有固定的形状和大小，而我们日常生活中看到的宏观物体是有固定的形状和大小的，同学们想一想，如果我要使这些松散的米粒形成固定的形状，我可以怎么做呢？总结学生回答：学生想法有一个共同点，就是当米粒之间有粘粘的力的作用的时候，他们就可以形成固定的形状了。那么由此我们又可以猜想，组成物质的分子之间是否也会存在着这种粘粘的或者说吸引的力的作用呢？讲解课本实验：课本上有一幅照片，这是将两个表面很建立物理模型，帮助学生将微观概念想象成宏观物质。学生自己读数，增强实验的可信度。利用宏观模型引导学生思考，猜想。运用类比的方法引发学生猜想。100ml100ml200ml混合前混合后平整的铅块用力压合到一起，然后再在挂上一个勾码拍下的照片。引导学生分析实验现象得出结论：对下面的铅块进行受力分析，可以知道，铅块收到自身的重力和砝码的拉力，这两个力的方向都是向下的，如果铅块要能静止的话必须受到一个向上的力的作用。这实际上就验证了我们的猜想，正是由于断面间的分子有引力的作用，下面的铅块才不会掉落下来。通过这个实验，我们知道了，分子之间的确存在着引力。三、分子间引力大小与距离的关系设问：请看大屏幕，屏幕上是一面破碎的镜子，我们知道破镜是难以重圆的，那么我们既然可以用分子间的引力使两个铅块压合到一起，为什么我们却不能用同样的方法是破镜重圆呢？学生思考讨论：请同学们带着这个问题阅读课本第8页的图7.3-2，自己寻找答案，在屏幕上老师给出了4点提示，大家可以根据提示寻找答案。1、图像描述的是哪两个物理量间的关系？2、随着r变大，f如何改变？3、r增大到r’时，f大小怎样？4、破镜的断面是否平整？教师总结：图像描述的是分子间的引力随分子间距离的变化关系，可以看到，随着分子间距离的增大，曲线离横轴越来越近，也就是说，引力越来越小，当分子间的引力减小到某个值的时候。分子间的引力就很小，可以忽略了，这个位置约是10-9次方米。由此我们就可以知道，分子间的引力是一个短程力。这也就是破镜难以重圆的原因，由于镜子的质地比较坚硬，而且镜子的断面比较粗糙，我们很难使分子间的引力达到作用范围内，所以破镜难以重圆。而我们实验中使用的铅块，质地比较软，而且表面光滑，所以实验可以成功，但仍需要很大的外力压合。联系实际：虽然我破镜难以重圆，但是随着科技的发展，人们已经可以是破镜重圆了，大家看大屏幕，相机和棱镜都是比较精密的光学仪器，在制作这些光学仪器的时候，我们需要将两块折射率不同的玻璃压合到一起，如果我们使用胶水的话会引入第三种物质，使得镜片的质量下降，这时我们就可以将玻璃表面磨平，然后均匀的施加一个很大的压力，这样，镜片就利用分子间的引力压合到一起，得到高质量的镜片了。四、分子之间有斥力设问：刚才我们学习了分子间的引力，那么同学们思考一下，既然物质分子间都存在引力，那么为什么老师想把这些米粒压缩到一起仍然比较困难呢？总结：固体和液体很难被压缩，用力压缩固体时，物体通过受力分析让学生思路清晰，概念明确。结合生活经验，创设情景，启发思考。让学生看书，讨论，培养学生独立思考，合作交流的能力。对比破镜与铅块，强化分子间作用力是短程力的概念。联系科学技术，达到情感态度与价值观教育的目的。内会产生反抗压缩的弹力。这些事实都是分子之间存在斥力的表现。运用反证法推理，如果分子之间只存在着引力，分子之间又存在着空隙，那么物体内部分子都吸引到一起，造成所有物体都是很紧密的物质。但事实不是这样的，说明必然还有斥力存在着。五、分子间引力，斥力及合力的大小跟分子间距离的关系（1）经过研究发现分子之间的引力和斥力都随分子间距离增大而减小。但是分子间斥力随分子间距离加大而减小得更快些，如图1中两条虚线所示。（2）由于分子间同时存在引力和斥力，两种力的合力又叫做分子力。在图1图象中实线曲线表示引力和斥力的合力随距离变化的情况（3）当r=r0距离时，分子间的引力与斥力平衡，分子间作用力为零，r0的数量级为10-10m，相当于r0位置叫做平衡位置。当rr0时，分子间引力和斥力都随距离减小而增大，但斥力增加得更快，因此分子间作用力表现为斥力。当r＞r0时，引力和斥力都随距离的增大而减小，但是斥力减小的更快，因而分子间的作用力表现为引力，但它也随距离增大而迅速减小，当分子距离的数量级大于10-9m时，分子间的作用力变得十分微弱，可以忽略不计了。六、分子动理论前面三课时内学习的内容是对初中物理已学过的分子动理论的加深和扩展。总结起来，分子动理论内容是：物体是由大量分子组成的，分子做永不停息的无规则热运动，分子之间存在着引力和斥力。分子动理论是建立在大量实验事实基础上的，是解释、分析热现象的基本理论。分别用生活中观察到的事实和反证法推理，增强学生对规律的认同。通过两个图像的对应说明，将抽象概念具体化，方便理解。与前两节课内容结合，作为对过去知识的复习和本节内容的小结。反馈练习1．用分子动理论的知识解释下列现象：（1）洒在屋里的一点香水，很快就会在屋里的其他地方被闻到。（2）水和酒精混合后，总体积减小。（3）高压下的油会透过钢壁渗出。（4）温度升高，布朗运动及扩散现象加剧。（5）固体不容易被压缩和拉伸。2．把一块洗净的玻璃板吊在橡皮筋的下端，使玻璃板水平地接触水面（如下图）。如果你想使玻璃板离开水面，用手向上拉橡皮筋，拉动玻璃板的力是否大于玻璃板受的重力？动手试一试，并解释为什么？表演后让学生回答。答案：拉力会大于玻璃板的重力。玻璃板离开水面时水会发生分裂，由于水分子之间有引力存在，外力要克服这些分子引力造成外界拉力大于玻璃板的重力。玻璃板离开水面后，可以看到玻璃板下表面上仍有水，说明玻璃板离开水时，水层发生断裂。及时联系实际，强化理论概念的理解。通过明显的实验现象加深新学知识的印象。板书设计§7.3分子间的作用力一、分子之间有间隙二、分子间的作用力1、引力（1）随分子间距离r增加而减小。（2）当r=910m时，引F趋于0。2、斥力（1）斥F随分子间距离r增加而减小（2）斥F减小的比引F快。三、分子动理论1、物体是由大量分子组成的。2、分子做永不停息的无规则热运动。3、分子之间存在着引力和斥力。提纲式板书清晰，简洁。强调了课程重点，将图像与文字结合，方便学生理解和复习。教学反思由于铅块实验比较难以成功，所以在教学过程中应该向学生说明铅块实验需要的外界条件及影响因素。为避免因实验失败引起学生对物理规律的质疑，在随堂练习中用玻璃板和水面分离的实验增强学生的理解。距离合力rr0斥力r=r0零rr0引力