物质是由大量分子组成的(教学设计)Word文档格式.doc
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3、情感、态度与价值观
初步认识到微观世界是可以认知的,人类探究微观世界经历了漫长的过程,而且意识到这种探索还将继续下去。
二、教学重难点
1、能使学生学会利用宏观量求微观量的方法;
2、使学生理解和学会用单分子油膜法估算分子大小(直径)。
展示导入
提问1:
有没有简单的办法知道教室里有多少个同学?
每个同学的体重是多少?
身高是多少?
(这个问题同学们一定会觉得太简单了,会纷纷说出答案“数人数,称体重,量身高。
”)
提问2:
是否同样有办法知道教室里空气分子的个数?
空气分子的质量?
空气分子的大小?
(这个问题对比的提出,引发了学生的思考。
从而引出分子太小所以不能采取相同的办法。
)
我们这节课就一起来用实验探究一下分子的大小。
(引入新课)
探究准备
人们长久以来一直没有停下对微观世界的探索,目前已经能用比较先进的仪器来探究微观世界。
例如扫描隧道显微镜,原子力显微镜、离子显微镜等。
(实验室配有的扫描隧道显微镜)
展示显微镜下的树叶图片
一片叶子放大6倍放大700倍放大4000倍放大20000倍放大50000000倍
扫描隧道显微镜不仅可以观察物体表面原子,还可以进行操作,把原子进行重新排列。
(上图左为溴原子围成一圈的图片,上图右为石墨层面上的碳原子)
可以看出来原子接近于一个个小球体,如果我们把分子看成是一个球体的话,在不使用先进仪器的情况下,我们该如何去估测这么小的“球体”的大小呢?
智慧小故事给我们的启发:
古代“曹冲称象”的故事采取了“化整为零”的方法,那么要测微小颗粒的尺寸的方法是“聚零为整”。
(用对比的方法引入,容易想到“聚零为整”的积累法。
思考:
如果没有游标卡尺,用积累法如何去测绿豆的直径?
(引发学生对积累法使用的思考)
学生会提出很多类似的方案,总结如下:
方法1:
测出很多颗绿豆的总长,再数出颗数,总长除以绿豆的颗数就是每颗绿豆的直径了。
方法2:
测出很多颗绿豆的总体积,再数出绿豆的总颗数,总体积除以总颗数就是每颗绿豆的体积,若想知道直径,再以球体模型换算出直径。
方法3:
测出很多颗绿豆的总体积,再把绿豆单层排列,测出铺开的面积,总体积除以总面积就是绿豆的直径。
合作探究
分子大小的测量是否可以采用以上方法?
(经过讨论得出:
前两种方案不可行,无法数分子个数,只有最后一种可以实施。
选什么样的物质来做实验?
(液体更易实现)
液体滴在哪里才能实现单层铺开?
(液面上铺开)
演示1:
实心塑料球倒入水中。
(不合适,会沉入水底)
结论:
选择浮在水面上的球做实验比较好。
(引出油酸的特性介绍)
演示2:
把较多的塑料空心球倒在水面上,堆积起来,不能单层排列(引出所使用的油酸分子也不能太多,否则也不能实现单层排列。
提问3:
如何测出油酸铺开的面积呢?
思考1:
油酸是无色透明的,如何看清铺开的边界。
(撒痱子粉的作用)
思考2:
即使能看清边界,又如何记录铺开的面积呢?
演示3:
无网格做一次实验,让学生看油酸推开痱子粉的效果,滴入一滴油酸溶液,告诉学生其中含有的纯油酸。
(介绍数格子的方法,提出用同样的方法估算油酸铺开的面积。
演示4:
放上网格,再做实验,同时介绍拍照记下边界的方法,请同学帮忙一起操作。
给学生看拍下的照片,并且选择一张效果较好的来处理数据。
(对照电脑上的照片让学生一起数格子,运算,得出数据。
用先进的仪器已经可以测出油酸分子的直径大约在数量级,但是同学们根据实验算出来的要相对偏大。
(引出实验误差的讨论)
总结实验中误差存在的地方:
(1)油酸分子并非全部单层排列;
(2)油酸分子并非紧密排列;
(3)滴入的一滴油酸溶液体积不是很准确;
(4)油酸铺开的面积是估算的,不够准确;
(5)在配油酸酒精溶液的时候,浓度并不完全准确。
通过实验和计算,我们知道了分子非常小,但正是这非常小的分子却组成了我们美丽的大千世界,这又说明了分子之多。
经过长期的研究测算,把个分子记为,也就是说的物质所含分子数目为个。
我们把这个数记为阿伏伽德罗常数,。
阿伏伽德罗常数是个很大的数,举例体验。
(1)水中含有的水分子数约为个,假如全世界60亿人不分男女老少都来数这些分子,每人每秒数一个,也需要将近17万年的时间才能数完。
(2)的酒精滴入100亿立方米的水库中,分布均匀后,每立方厘米水中仍然含有100万个以上的酒精分子。
(用量杯给同学们看一摩尔水的量,同时说明这里面含有个水分子,说明分子之多,分子之小。
自从有了阿伏伽德罗常数,我们就建立起宏观和微观的桥梁,今后我们还将继续在美妙的微观世界里探索,相信还会有更多更精彩的发现。
分子油膜实验中如果将一滴体积为纯油酸滴入水中,按照公认的油酸分子直径来估算,那么铺开的单分子油膜的面积是多大?
(约为178.6平方米)
说明:
我们实验中是不能用纯油酸来做实验的,而是用稀释了的油酸酒精溶液(1:
500)来做实验,事实上用纯油酸来做实验的时候也无法单层散开。
水要克服油酸的表面张力,克服拉开纯油酸时的粘滞力将油酸分子拉开是实现不了的,事实上滴入纯油酸时只会在水面上形成小的液体球,或是零星的彩色的小油花。
所以用挥发性强的酒精来做溶剂将油酸稀释,实验时酒精迅速挥发掉,只剩下油酸铺在水面上。
如何配置油酸酒精溶液?
用2ml注射器抽取1.5ml油酸,将其中1.0ml油酸注入500ml的量筒中,加入无水酒精至500ml刻度线,充分搅匀后得到体积比为1:
500的油酸酒精溶液。
如何知道一滴油酸溶液的体积?
用滴管向量筒中一滴一滴地滴入油酸酒精溶液,记下液滴的总滴数和它们的总体积,这样便知道一滴溶液的体积了。
说明:
本实验中500滴油酸酒精溶液的总体积为10mL,所以每一滴的体积为0.02mL。
当堂检测
将的油酸溶于酒精,制成的油酸酒精溶液。
已知的这种溶液有50滴。
把1滴油酸酒精溶液滴到水面上,经过一段时间,酒精挥发,油酸在水面上形成单分子薄膜,测量出这薄膜的面积是,试估算油酸分子的大小。
感悟反思
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- 物质 大量 分子 组成 教学 设计