1.2 实验：用油膜法估测油酸分子的大小（教学设计）-【上好课】高二物理同步高效课堂（人教版2019选择性必修第三册）

第2节 实验：用油膜法估测油酸分子的大小 教学设计 备课人 学科 物理 课题 1.2实验：用油膜法估测油酸分子的大小 教学内容分析 《实验：用油膜法估测油酸分子的大小》是《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》选择性必修第3册“固体、液体和气体”主题下的内容。课程标准要求为：通过实验，估测油酸分子的大小。《普通高中物理课程标准(2017年版)解读》对课程标准的解读为：能用“油膜法估测分子的大小”的实验来估测油酸分子的大小，体会和掌握测量微观量的思想方法，能利用不同的方法和手段分析和处理信息。 本实验利用宏观量的测量推算微观量，有利于培养学生的模型建构意识，深化学生对分子大小的认识，提高实验技能。教材以“实验思路”“物理量的测量”“数据分析”三个问题展开，论述实验思路，引导学生建立单分子油膜模型，设计实验方案。 学情分析 学生已经知道分子是组成物体的最小单元，并了解分子的热运动和分子间作用力特点。分子的大小数量级问题是研究分子的重要问题，分子肉眼不可见，生活中的现象表明分子很小，不同分子的大小不同。学生已经了解测量微小量的物理方法，比如螺旋测微器原理和测量一张纸的厚度、用缠绕法测量一根铁丝的直径。教学要引导学生唤起对过往经验的记忆，体会并掌握用宏观量测量微观量的思想方法。 教学目标 物理观念：理解分子模型，知道分子直径的数量级。 科学思维：通过实验估测分子的大小，体会建立模型和估测方法在研究物理问题中的应用。 科学探究：能够对实验数据进行处理，掌握“互补法”计算油膜面积。 科学态度与责任：通过油膜法测分子直径应用的实例，感受物理中科学技术与社会的紧密联系，体会科学知识的应用价值，进一步增强学生的学习动力和科学意识。 教学重难点 教学重点：体会用宏观量推算微观量的物理方法、油膜法估测分子大小原理、分子大小的数量级。 教学难点：规范实验操作 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 新课导入 分子十分微小。以水为例，一个直径为10-3 mm 左右的水珠，它的大小与细菌差不多，用肉眼无法观察，就是在这样小的水珠里，分子的个数竟比地球上人口的总数还多上好几倍！ 提问：那么，通过什么途径可以知道分子的大小呢？下面我们通过一个实验来估测分子的大小？ 学生观看课件并思考 引入新课内容，激发学生好奇心 新课教学 一、实验思路 （一）理想建模 在用油膜法测定分子的直径时，实际上: ①把滴在水面上的油酸层当作单分子油膜层。 ②把分子看成球形。 ③油分子一个紧挨一个整齐排列; 因此，要估测油酸分子的直径，就要解决两个问题:一是获得很小的一小滴油酸并测出其体积；二是测量这滴油酸在水面上形成的油膜面积。 （2） 模型处理 ①模型化:把滴在水面上的油酸层当作单分子油膜层. ②理想化:把分子看成球形,油分子一个个紧挨着整齐排列，认为油膜的厚度就是分子的直径。 ③估算 实验中，为了使油酸充分展开，获得一块单分子油膜，我们需要将油酸在酒精中稀释后再滴入水中。这样的油酸酒精溶液滴在水面，溶液中的酒精将溶于水并很快挥发，从而获得纯油酸形成的油膜。 观看实验视频 学生思考，在老师协助下建立物理模型。 为接下来讲解油膜法求解分子直径的做铺垫。 加深学生对新模型的理解化记忆。 二、物理量的测量 （一）测量1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V ⑴配制油酸溶液（稀释）：用注射器吸取体积为V1的油酸，注入一定体积的量筒中，加入无水酒精至体积V2刻度线，充分搅匀后得到体积比（浓度）为的油酸酒精溶液。 ⑵测量一滴油酸溶液的体积（分割）： 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n和它们的总体积V3，则一滴油酸酒精溶液的体积为。 ⑶求出1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V （3） 测量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S ⑴在浅盘里盛上水，将爽身粉（痱子粉或细石膏粉）均匀地撒在水面上。 ⑵用注射器向水面上滴1滴油酸酒精溶液。 ⑶油酸立即在水面散开，形成一块油膜，油膜上没有爽身粉（痱子粉或细石膏粉），可以清楚地看出它的轮廓。 ⑷待油膜形状稳定后，将事先准备好的带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描下薄膜的形状。 （三）互补法求面积 根据画有油膜轮廓的玻璃板上的坐标方格，计算轮廓范围内正方形的个数。 不足半个的舍去,多于半个的算一个。 正方形的个数N乘单个正方形的面积s0就得到油膜的面积S=S0N 思考讨论，怎样测量才能减小误差。 思考讨论，怎样测量才能减小误差。 讨论计算油膜面积的可靠方法，并讨论如何若减小误差。 掌握减小误差的常见方法，让学生形成用物理思维解决问题的方式。 掌握减小误差的常见方法，让学生形成用物理思维解决问题的方式。