高中物理 12《测量分子的大小》教案 粤教版选修33.docx

高中物理 12《测量分子的大小》教案 粤教版选修33.docx

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高中物理12《测量分子的大小》教案粤教版选修33

2019-2020年高中物理1.2《测量分子的大小》教案粤教版选修3-3

【实验目标】

一、知识与技能

了解油酸分子的结构特点，学会用油膜法估测其大小。

二、过程与方法

通过实验探究过程，体会科学探究的一般方法，初步学会用统计的方法求物理量。

三、情感态度与价值观

1．在实验探究的过程中，有克服困难的信心和决心，能体验战胜困难、解决物理问题时的喜悦；

2．养成实事求是、尊重自然规律的科学态度，注意学生科学世界观的形成。

【实验重点、难点】

1．重点：

学会用油膜法估测其大小

2．难点：

用正确的方法进行实验

【实验用具】

①1∶200油酸—酒精溶液②铁架台③20ml注射器④注射用皮管⑤10ml量筒⑥塑料水槽（30×30cm）⑦30×30cm玻璃⑧坐标纸⑨彩笔⑩痱子粉

【实验分析和实验建议】

用油膜法估测分子的大小这一学生实验，是要让学生学习一种方法，即用宏观手段来研究微观问题，该实验具有很强的探索性，因此指导学生做好这个实验是十分有意义的.要做好这个实验，需注意以下三个主要问题.

一、浓度配制

教材中要求老师事先配制好一定浓度的酒精油酸溶液，并无明确指明要配多大的浓度、而这一浓度大小的选择正是这个实验成功的关键.通过多次试验，我们认为浓度选取1‰较合适.配制浓度为l‰的油酸溶液可经两次配制.第一次配制，在100ml量筒中准确地放人96ml无水乙醇，再用5ml量简量入4ml油酸，充分搅拌后，得到4％浓度的油酸溶液.第二次配制，取97.5ml的无水乙醇放入另一个100ml量筒中，用5ml量筒准确量入第一次配好的浓度为4％的油酸溶液2.5ml，充分搅拌，便得到l‰的油酸溶液.

通过两次配制，既可减小取液时的相对误差，又可用尽量少的液体配出.较准确浓度的溶液.在配制过程中应注意，

（1）小量简量取的溶质要全部放入溶液；

（2）充分搅拌；（3）油酸溶液配制后不要长时间放置，以免酒精挥发改变浓度.

二、粉的厚度

实验中痱子粉的作用是界定油膜大小的边界，痱子粉过厚，油膜不易扩散，使水面的痱子粉开裂，痱子粉太少，油膜边界不清.教材中要求学生将痱子粉均匀地撒在水面上，如何“撒”.这是关键，为了让学生撒好痱子粉，可先将痱子粉装入小布袋中，然后拿一细木棒在水面上方轻敲布袋，即可得到均匀的、很薄的一层痱子粉.具体撒多薄的痱子粉，教师要事先试验.心中有数，并指导学生操作.

三、点的滴法

实验时，把配好的浓度为1‰的油酸溶液约（3ml一5ml）分到5ml量筒中，发给各小组，让学生用液管抽取溶液，一滴一滴地滴入小量筒，训练准确、均匀地滴点.在练习之前，教师应示范滴管的拿取姿势，用左手食指、中指挟住滴管的中部.右手拇指和食指摄住滴管的胶头，两手掌靠拢.形成一个稳定的姿势，再把两肘支在桌上，这样可保证滴出每滴溶液时所用的力始终不变，数出的滴数误差就会减小.学生按上述方法操作，记下小量筒内增加一定体积（例如lml）时的滴数.接下来把一滴油酸溶液滴入撒好痱子粉的水面中央，这滴油酸溶液立刻伸展为一个80cm2，140cm2左右的以痱子粉为边界的近圆形油膜，边缘是锯齿形，当油膜中的无水乙醇挥发、溶解后.油膜便自动收缩为60cm2－120cm2的近圆形油膜.浅盘上盖好玻璃，用彩笔描出油膜边界，用坐标纸量出油膜面积.

注意了以上三个问题后，这个实验就不难成功了，实验过程中，另外注意浅盘选深度为5cm左右的圆盘，口径选40cm以上，底色用棕、黑等深色，痱子粉应保证干燥，浅盘中的水应提前放置（静置）10小时以上，滴管往浅盘水面上滴油酸溶液时，滴管口距下面的高度应在1cm之内，当重做实验时，应用大量清水把钱盘及量筒、滴管洗净，有条件的学校如用热水清洗或酒清擦试后再冲洗效果更佳.总之，只要教师精心准备，对学生认真指导，则可观察到应有的实验现象，一定会得到与油酸分子公认值1.12×10-9很接近的测量估算值

【实验原理】

油酸分子式为C17H33COOH。

是一种结构较为复杂的高分子。

由两部分组成，一部分是C17H33是不饱和烃具有憎水性。

另一部分是COOH对水有很强的亲和力。

被酒精稀释过的油酸滴在水面上时，油酸溶液会在水面上很快散开，其中酒精先溶于水，并很快挥发，最后在水面上形成一块纯油酸薄膜。

其中C17H33部分冒出水面，另一部分COOH则浸在水中，油酸分子直立在水面上。

形成一个单分子层油膜。

如果那滴油酸体积可以算出。

再测得单分子油膜的面积S。

即可估算出油酸分子的直径（大小）d=V/S。

【实验过程】

1、用注射器吸取10ml1：

200的油酸酒精溶液，用铁夹夹住后固定在铁架台上。

用注射皮管作滴管，向小量筒内数数滴入5ml溶液，按一滴/秒的速度滴下。

5ml约420滴左右。

每滴含油酸体积

5ml/420×1/200≈0.00006ml

2、在塑料水槽中倒入适量的水，水面完全稳定后均匀的撒上痱子粉。

3、等粉完全静止后开始滴溶液。

下滴点距水面约2至3cm左右为宜。

过几分钟后油酸薄膜的形状趋于稳定。

若不够大则在滴一滴。

4、把玻璃板盖在塑料盆上。

用彩笔把油酸薄膜的形状勾勒在玻璃板上。

5、把画有油酸薄膜轮廓的玻璃复在坐标纸上（边长1cm）算出油酸薄膜的面积S（用四舍五入的方法统计有多少个1cm2的面积）。

６、根据每一滴油酸的体积Ｖ和薄膜的面积Ｓ即可算出游酸馍的厚度Ｌ＝Ｖ/Ｓ。

即油酸分子的大小。

【实验纪录】

项目

油酸酒精溶液浓度

1mL溶液的滴数

一滴油酸酒精溶液的体积

一滴油酸的体积

油膜面积

数值

【本课点评】：

本次实验溶液浓度选取1‰的选择正是这个实验成功的一个关键，第二个关键是粉的厚度，痱子粉的作用是界定油膜大小的边界，痱子粉过厚，油膜不易扩散，使水面的痱子粉开裂，痱子粉太少，油膜边界不清。

大部分学生在操作过程中都存在第二点做得不好的，以致误差较大。

2019-2020年高中物理1.2《运动的合成与分解》学案粤教版必修2

一、内容黄金组

1．知道曲线运动中速度的方向，理解曲线运动是一种变速运动．

2．知道物体做曲线运动的条件是所受合外力的方向与它的速度方向不在一条直线上．

3．知道什么是合运动，什么是分运动．知道合运动和分运动是同时发生的，并且不互相影响.

4．知道什么是运动的合成，什么是运动的分解.理解运动的合成和分解遵循平行四边形定则．

5．会用作图法和直角三角形知识解有关位移和速度的合成、分解问题．

二、要点大揭秘

1．曲线运动

轨迹是曲线的运动叫曲线运动，对曲线运动的了解，先应知道三个基本点：

（1）曲线运动的速度方向时刻在改变，它是一个变速运动。

（2）

做曲线运动的质点在轨迹上某一点（或某一时刻）的瞬时速度的方向，就在曲线这一点切线方向上。

对此除可通过实验观察外，还可用到在瞬时速度中讲到的“无限分割逐渐逼近”的思想方法。

如图所示，运动质点做曲线运动在时间t内从A到B，这段时间内平均速度的方向就是割线AB的方向，如果t取得越小，平均速度的方向便依次变为割线AC、AD。

。

。

。

的方向逐渐逼近A处切线方向，当t=0时，这极短时间内的平均速度即为A点的瞬时速度vA，它的方向在过A点的切线方向上。

（3）

做曲线运动有一定条件，这就是运动物体所受合外力F与它的速度v夹成一定的角度，如图所示，只有这样，才可能出现垂直于速度v的合外力的一个分力，这个分力不能改变v的大小，但它改变v的方向，从而使物体做曲线运动。

2．运动的合成和分解

（1）运动的合成首先是一个实际问题，例如轮船渡河的运动就是由两个运动组合成的，另外，运动的合成和分解是一种研究复杂运动的基本方法――将复杂运动分解为两个方向上的直线运动，而这两个直线运动的规律又是我们所熟悉的，从而我们通过运动合成求得复杂运动的情况。

（2）运动合成的目的是掌握运动，即了解运动各有关物理量的细节，所以运动的合成在实际问题中体现为位移、速度、加速度等基本物理量的合成。

由于这三个基本量都是矢量，它们的运算服从矢量运算法则，故在一般情况下，运动的合成和分解都服从平行四边形定则，当分运动都在同一直线上时，在选定一个正方向后，矢量运算可简化为代数运算。

（3）运动的合成要注意同一性和同时性。

只有同一个物体的两个分运动才能合成。

此时，以两个分运动作邻边画出的平行四边形，夹在其中的对角线表示真实意义上的合运动，不同物体的运动由平行四边形定则得到的“合运动”没有物理意义。

只有同时进行的两个运动才能合成，分运动和合运动同时发生，同时结束。

（4）互成角度的两个匀速直线运动，它们的合运动也是匀速直线运动。

但在其它情况中，两个互成角度的直线运动的合运动是不是直线运动，要具体情况具体分析，只有两个分运动合速度和合加速度在同一直线上时，合运动才是直线运动。

3．轮船渡河问题：

轮船渡河是典型的运动的合成与分解问题同。

轮船的渡河运动可看成水不动时轮船的运动及般不动时被流水带动的轮船的运动的合运动。

常见的有三种问题。

（1）位移最小

河宽一定时，轮船垂直河岸渡河位移最小（如下图所示，图中v1表示水不动时的船速，v2表示水速）。

此时船头斜指向上游，合速度v垂直河岸，渡河时间　另

外，从图中可知

因为，所以只有时才有此情况。

（2）渡河时间最少　　在河宽、船速一定时，在一般情况下，渡河时间

　，因为　所以

显然，当时，渡河时间最小为，此时，对应的渡河如图，即船头的指向与河岸垂直，合运动沿v的方向进行。

（3）船速最小　　在这种情况下，讨论在船的航向确定时，船头如何指向，船在静水中的速度最小。

三、好题解给你

1．本课预习题

（1）关于运动的性质，以下说法中正确的是（　　　　）

A.曲线运动一定是变速运动

B.变速运动一定是曲线运动

C.曲线运动一定是变加速运动

D.物体加速度数值、速度数值都不变的运动一定是直线运动

（2）关于力和运动，下列说法中正确的是（　　　　）

A.物体在恒力作用下可能做曲线运动

B.物体在变力作用下不可能做直线运动

C.物体在恒力作用下不可能做曲线运动

D.物体在变力作用下不可能保持速率不变

（3）物体受到几个力的作用而做匀速直线运动，如果只撤掉其中的一个力，其它力保持不变，它可能做（　　　　）

A.匀速直线运动

B.匀加速直线运动

C.匀减速直线运动

D.曲线运动

（4）关于互成角度（不为零度和180°）的一个匀速直线运动和一个匀变速直线运动的合运动，下列说法正确的是（　　　　）

A.一定是直线运动

B.一定是曲线运动

C.可能是直线，也可能是曲线运动

D.以上答案都不对

（5）小船在流速恒定的河中沿河岸往返一段距离所需时间t1，跟它在静水中往返同样距离所需时间t2相比较，其结果是（　　　）

A．t1=t2B．t1＞t2C．t1＜t2　　　D．无法比较

本课预习题参考答案：

（1）A

（2）、A（3）、BCD（4）、B

（5）分析与解：

设水速为u，船速为v，沿河岸顺流而下时小船的合速度为v+u，逆流而上时小船的合速度为v—u．令往返两地间距为s，则沿河往返的时间

船在静水中往返同样距离的时间

因为要求船能逆流而上，必须满足条件V>U,因此　，所以　t1＞t2．

故选　B．

小结：

本题很容易想当然地错选为A．以为一次顺水、一次逆水，一来一去，流速的作用恰好抵消，相当于在静水中往返一样．由上面的计算可知，这种想法是不对的．我们可以作这样的设想：

如果船在静水中的速度正好跟水速相等，那么顺流而下时，船航行的速度比静水中快一倍，但逆流航行时却永远无法前进．可见，水速的大小对往返航行是有影响的，不会在往返过程中彼此抵消．

2．基础题

（1）关于曲线运动中，下列说法正确的是（　　　　）

A.加速度方向一定不变

B.加速度方向和速度方向始终保持垂直

C.加速度方向跟所受的合外力方向始终一致

D.加速度方向总是指向圆形轨迹的圆心

（2）飞机做俯冲飞行时速度是600m/s，跟水平方向的夹角是60°，此时，飞机在竖直方向和水平方向各以多大的速度在移动？

（3）河宽L=300m，河水流速u=1m/s，船在静水中的速度v=3m/s．欲按下列要求过河时，船的航向应与河岸成多大角度？

过河时间为多少？

①以最短的时间过河；

②以最小的位移过河；

基础题参考答案：

（1）C　

（2）519.6m/s

（3）分析与解：

①过河时间取决于河宽和垂直河岸的横渡速度．当航向垂直河岸时，垂直河岸的速度最大，过河时间最短．②船沿垂直河岸方向横渡，即v合垂直河岸，过河位移最小．③要求到达上游确定的某处，应使船的合速度始终指向该处．

①最短过河时间为

船的航向与河岸成90°角．船的运动情况如图所示，船到达下游某处C．

②以最小位移过河时船的运动情况如图所示．设船的航向（船速）逆向上游与河岸成α角．由

vcosα=u，

过河时间

3．

应用题

（1）如图所示为工厂中使用行车搬运重物的示意图，如果行车以v1=0.4m/s的速度匀速向移动，重物G则以v=0.5m/s的速度匀速向右上方运动，那么，行车电动机正以多大的速度收缩钢丝绳吊起重物？

（2）以速度v匀速航行的舰艇准备射击与垂直于舰身方向的水面上的一个目标，炮弹发射速度为v0（看做水平方向上的匀速运动），则发射方向与舰身的夹角为多大？

（3）

如图所示，在离水面高为H的岸边，有人以v0的匀速率收绳使船靠岸，当船与岸上的定滑轮水平距离为s时，航速是多大？

应用题参考答案：

（1）0.3m/s

（2）

（3）

分析与解：

收绳使船靠岸，船是水平向左运动的，θ角增大，船的水平向左运动可以看作两个分运动的合运动，如图所示，一个分运动是沿着绳以v0上升（收绳所致）；另一分运动是在垂直，v0的方向向下摆动，（即可看成以滑轮轴O点为圆心沿顺时针方向做圆周运动），使θ角增大，这个分速度v1就是圆运动的切线速度，船对地的速度v是v0和v1的合速度。

根据矢量合成遵循的平行四边形法则，从图可见

小结：

本题的解题思路是从运动的合成与分解入手，关键是分清船与绳的运动，哪个是合运动，哪个是分运动，若把绳子的运动看成是合运动则船的运动是它的一个分运动，如图所示，结果夹角将逐渐变小，事实不符，这是错误的。

由此可见，在分析运动的合成与分解问题时，应抓住两点：

一是否符合平等四边形定则；二、是否符合实际，这是判断正确与否的依据。

4．提高题

（1）

如图所示，A、B以相同的速率v下降，C以速率vx上升，绳与竖直方向夹角α已知，则vx=______v。

（2）

如图所示，玻璃板生产线上宽9m的成型玻璃板以2m/s的速度连续不断地向前行进，在切割工序A处金刚钻的刀速度是10m/s，为了使割下的玻璃板都成规定尺寸的矩形，金刚钻头实际运行事轨道是怎样的？

每切割1次的时间为多长？

（3）如图所示，A物块以速度v沿竖直杆匀速下滑，经细绳通过定滑轮拉动物体B在水平方向上运动．当细绳与水平面成夹角为θ时，求物体B运动的速度．

提高题参考答案：

（1）　　

（2）与玻璃板前行方向夹角为，0.92s

（3）分析与解：

A物块沿竖直杆下滑至细绳与水平方向成夹角θ时，滑块竖直向下运动速度为实际运动速度，即合速度．

将v分解，如图所示．

∴vB=v·sinθ

即物块B沿水平面向右运动，其速度大小为vB=v·sinθ．

说明：

我们可以将细绳拉A物体的拉力T分解为如图所示，T在水平方向上产生了实际效果，使A物体紧紧地与杆接触；T在竖直方向也产生了实际效果，使物块沿竖直杆在竖直方向上产生运动状态的变化．但是应该注意到，将滑块A速度在水平方向分解是毫无意义的．因为滑块只沿杆在竖直方向运动，并没有在水平方向运动；应该紧紧抓住，绳与A滑块连接点的实际运动是竖直向下时，我们将v分解为沿细绳方向向下的分速度vB和垂直于绳的速度v⊥是正确的，有些同学极容易将细绳与滑块连接点沿细绳方向认为是合速度方向．因此，速度的合成与分解一定要依据其实际情况进行，合运动一定是物体的实际运动．

四、课后演武场

1．一个质点受到两个互成锐角的力F1和F2的作用，由静止开始运动，若运动中保持两个力的方向不变，但F1突然增大△F，则质点此后（　　　　）

A.一定做匀变速曲线运动

B.可能做匀速直线运动

C.可能做变加速曲线运动

D.一定做匀变速直线运动

2.关于运动的合成和分解，下述说法中正确的是（　　　　）

A.合运动的速度大小等于分运动的速度大小之和

B.物体的两个分运动若是直线运动，则它的合运动一定是直线运动

C.合运动和分运动具有同时性

D.若合运动是曲线运动，则其分运动中至少有一个是曲线运动

3．某质点在恒力F作用下从A点沿图中曲线运动到B点，到达B点后，质点受到的力大小仍为F，但方向相反，则它从B点开始的运动轨迹可能是图中的（　　　）

A.曲线a　　　

B.曲线b

C.曲线C　　　　

D.以上三条曲线都不可能

4.某人以一定速率垂直河岸向对岸游去，当水流运动是匀速时，他所游过的路程、过河所用的时间与水速的关系是（　　　　）

A.水速大时，路程长，时间长

B.水速大时，路程长，时间短

C.水速大时，路程长，时间不变

D.路程、时间与水速无关

5.河边有M、N两个码头，一艘轮船的航行速度恒为v1，水流速度恒为v2，若轮船在静水中航行2MN的时间是t，则（　　　　）

A.轮船在M、N之间往返一次的时间大于t

B.轮船在M、N之间往返一次的时间小于t

C.若v2越小，往返一次的时间越短

D.若v2越小，往返一次的时间越长

6.船在静水中的航速是1m/s，河岸笔直，河宽恒定，河水靠近岸边的流速为2m/s，河中间的流速为3m/s.。

以下说法中正确的是（　　　　）

A.因船速小于流速，船不能到达对岸

B.船不能沿一直线过河

C.船不能垂直河岸过河

D.船过河的最短时间是一定的

7．如图所示，木块在水平桌面上移动的速度是v，跨过滑轮的绳子向下移动的速度是______（绳与水平方向之间的夹角为α）

8．如图a所示，质量为m的人站在自动扶梯的水平台阶上，扶梯与水平面的夹角为α．当人随着扶递以加速度a向上运行时，人受的摩擦力大小是多少？

方向如何？

人对台阶的压力大小是多少？

课后演武场参考答案：

1．A　　

2．C

3．A

4．C

5．AC

6．CD

7．

8．macosα，水平向右，mg+masinα

课后演武场提示与分析：

1.变化后的力的大小和方向任是恒定的，故加速度恒定。

3．力的方向发生了变化，速度受到此力的影响，运动轨迹就会向这个力的方向发生偏转。

4．垂直过河时，时间最短，此时间由河宽与人游的速度决定，与水速无关。

5．参考本课预习题第5题的解法。

6．由于船速小于水速，故船速在沿河向上的分速度无法平衡水速，故不可能垂直河岸过河。

7．把绳与物体接触点的水平速度v分解为沿绳子向上的分速度和垂直于绳子向下的分速度，做出平行四边形，即可求解。

8．

分析：

加速度也是矢量，合运动时的加速度也是两个分运动的加速度的矢量和。

本题可先将加速度进行分解，然后应用牛顿第二定律解决问题。

解：

根据题意，以人为研究对象，受力分析如左下图所示，所以

f=max①

N-mg=may②

将加速度a进行分解如图右上所示，所以

ax=acosα③

ay=asinα④

将式③、式④代入式①、式②得

f=macosα

N=mg+masinα

根据牛顿第三定律，人对台阶的压力为N′=mg+masinα

说明：

扶梯对人的滑动摩擦力方向向右，使人产生沿x轴的加速度，对人是动力。