2.4 固体 2.5 液体 教学设计 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

本文围绕《固体》《液体》展开，介绍晶体与非晶体、液体表面张力等核心知识。承接学生已有生活认知，为后续深入学习物质结构奠基。通过实验演示、问题探究等环节，培养学生物理观念、科学思维等核心素养，如分析实验现象形成物理观念。 本设计创新点在于采用循环递进式探究教学法，结合多媒体与实验演示。从学生层面看，提升其分析能力；从教师角度，提供清晰授课路径；从课堂效果讲，有效突破教学难点。

《固体》《液体》 【教材分析】 这两节是《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》选择性必修第三册模块“固体、液体和气体”主题下的内容。 《固体》这一节的课程标准要求为：了解固体的微观结构。知道晶体和非晶体的特点。能列举生活中的晶体和非晶体。通过实例，了解液晶的主要性质及其在显示技术中的应用。了解材料科学的有关知识及应用，体会它们的发展对人类生活和社会发展的影响。 《液体》这一节课程标准要求为：观察液体的表面张力现象。了解表面张力产生的原因。知道毛细现象。分析生活中与表面张力相关的实例。设计实验，比较肥皂水和清水的表面张力。 【学情分析】 学生了解不同的固体在外观上存在差异，例如食盐、天然石晶外形规则，而沥青、橡胶等没有规则外形，教学时引导学生回忆不同固体外形差异，结合图片、视频等资源丰富学生对固体的认识，介绍固体分为晶体和非晶体两类。直观的实验能让学生形成丰富的感性认识，教学时可以演示石蜡在玻璃片和云母片熔化后的形状以及双折射实验，认识晶体物理性质的各向异性。 学生在生活中了解与表面张力有关的现象，例如露珠呈现为球形，太空中的水失重时呈现为球形，荷叶上的水呈现为水珠——不浸润现象，硬币浮在水面上等。通过生活实例引入表面张力，引发学生思考。演示实验能让学生认识表面张力，形成感性认识，要展示大量真实情境让学生感知表面张力的存在。学生已经了解分子间作用力特点，当分子间距比较大时，分子间作用力表现为吸引力，从微观角度解释表面张力的产生机理。但学生对液体表面层不了解，知识缺乏，这部分知识教师要向学生讲解，为学生用分子间作用力解释表面张力奠定知识基础。 【教学目标】 《固体》 物理观念:理解晶体和非晶体的区别，会区分晶体、非晶体，并能简单说出晶体和非晶体的简单特点。 科学思维:通过比较晶体与非晶体的异同点，体会它们的本质是微观结构的不同客观反映。 科学探究:实验观察玻璃和云母片上石蜡熔化区域的形状，归纳总结出晶体和非晶体在导热性的区别。 科学态度与责任:通过本节课的学习，感受固体物理在物理学中的魅力，增强对物理学的学习兴趣，同时激发学生的学习热情。 《液体》 物理观念:能从物理学的视角观察自然现象，具有将物理学与实际相联系的意识。 科学思维:用对比的方法让学生知道液体的微观结构和基本性质。 科学探究:观察液面呈现的现象、积极参与实验探究活动，经历发现问题一猜想一探究一结论一交流的探究过程。 科学态度与责任:有将物理知识应用于生活和生产实践的意识，勇于探索日常生活有关的物理问题，在生活感悟物理文化。 【教学重难点】 重点： 1. 晶体和非晶体的区别； 2. 表面张力的含义、浸润和不浸润、液晶的性质 难点： 1.从微观角度理解晶体和非晶体性质的差异性； 2表面张力的本质，从微观角度认识表面张力的产生。 【教学方法和策略】 1、讲授法、实验演示教学，通过实验现象揭示固体和液体的一些常见性质，并对固体中的不同现象做出分类； 2、利用循环递进式探究教学法，由宏观现象引出对微观结构和机理的讨论和研究。 【教具学具】多媒体课件，实验演示视频 【教学课时】 1课时 【教学过程】 2.4《固体》 一、情境激趣，导入新课 情境导入：观察食盐颗粒和松香的外形，它们的外形各有怎样的特征？ 讨论交流：教师引导学生观察，食盐颗粒总是呈现立方体形，松香颗粒没有规则的几何形状。虽然都是固体，但是也存在不同，那么，关于固体怎么分类，以及各种类别又有怎样的性质，下面请同学们跟随老师一起来探究固体的世界！ 2． 观察讨论，分辨特征与性质 我们将食盐这类固体称为晶体，松香这类固体称为非晶体，这两类之间有哪些区别，我们将从结构和物理性质上作区分。 任务一：探究晶体和非晶体的区别 活动1. 观察外观形状的不同 通过图片可以看出：有些物质有天然的、规则的几何形状，我们将其称为晶体；有些没有规则外形的物质，我们称为非晶体。 结合初中所学知识，我们知道，晶体有确定的熔点，非晶体没有。（物理性质1--熔点差异） 活动2. 晶体和非晶体，还存在哪些物理性质上的差异？ 结合两段视频，介绍晶体在导光性和导热性等方面存在各向异性，非晶体则各项同性。 任务二：晶体中区分单晶和多晶 问题1. 规则、有确定熔点是晶体，不规则、无确定熔点是非晶体，那么常见的金属没有规则形状，但有确定熔点，是晶体还是非晶体？ 结论：金属是晶体，属于多晶体，由于取向杂乱无章，无确定的几何形状，也不显示各向异性，但保留的确定熔点。之前实验观察的单层云母片，方解石均属于单晶体。 活动2. 归纳整理晶体（单晶、多晶）和非晶体的特征，并区分异同点。 强调：通过是否存在固定熔点，区分晶体和非晶体；再通过某些物理性质是否具有各向异性，区分单晶体和多晶体。 三、从宏观到微观，探寻结构特征 任务三：认识晶体的几种微观结构类型 问题1. 为什么晶体的形状和物理性质会与非晶体不同？ 阅读书本P33页的文字内容，晶体的结构排列规则：假说→实验验证。 问题2. 同种原子（或分子、离子）只能形成一种固体，要么是晶体，要么是非晶体，这种说法是否正确？ 通过书本的阅读材料，对应化学中提到的同素异形体的知识，以上说法是不正确的。 1）有的物质在不同条件下能够生成不同的晶体，因微粒可以按照不同规则在空间排布。例如，由碳原子组成的石墨和金刚石。 2）即使是同种物质，也可能以晶体和非晶体的形态出现。例如，天然石英是晶体，熔化后在凝固的水晶（即石英玻璃）是非晶体。 四、学以致用，巩固强化 课堂练习1 关于晶体和非晶体，下列说法中正确的是(　　 ) A．有规则的几何外形的固体一定是晶体 B．晶体在物理性质上一定是各向异性的 C．非晶体在适当的条件下可能转化为晶体 D．晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点 答案：CD 课堂练习2 下列说法正确的是( 　) A．一个固体球，若沿各条直径方向上的导电性能不同，则该球为单晶体 B．一块固体，若是各个方向导热性能相同，则这个固体一定是非晶体 C．一块固体，若有确定的熔点，则该固体必定为晶体 D．黄金可以切割加工成各种形状，所以是非晶体 答案：AC 2.5《液体》 一、情境激趣，导入新课 情境导入：盛满清水的杯子中，缓慢加入一枚一枚的曲别针，发现页面会凸起，但不会溢出，表面仿佛有一层弹性的“膜”，为什么水的表面会产生这种现象？ 二、分析液体的性质 任务一：观察并分析液体的表面张力 活动1．观察演示实验--肥皂膜和棉线的变化 描述现象，并猜想出“液体表面具有收缩的趋势” 问题2．为什么液体表面具有收缩趋势呢？ 结合演示图，分析液体内部和表面层的分子间距特点，从而引导推出表面分子比较稀疏，表现为相互间的引力，从而使得液体表面紧绷，叫作液体的表面张力。表面张力，跟液面相切，跟液面分界线垂直。凡液体和气体接触的表面都存在表面张力。 活动3．利用表面张力的知识解释水没有溢出，水黾可以停在水面上的原因。 未溢出--水的表面张力包裹住了水，水黾--水因为表面张力，形成向上的合力。 任务二：观察和认识浸润和不浸润现象 活动1．观察演示实验--水在玻璃面和蜡面上不同现象 描述现象，水能附在玻璃面上，称为浸润，不能附着的，称为不浸润。能浸润的原因是液体和与之接触的固体的相互作用比液体分子之间的相互作用强。由此可知，同一种液体对某些固体浸润，对另一些固体可能不浸润。 活动2．认识“毛细现象” 提问：观察液体在玻璃管中的现象？ 观察可知，水在可浸润的玻璃管里，液面上升，且管径越细，液面越高；与之相反，水在不可浸润的塑料笔芯里，液面下降，且管径越细，液面越低。 给出“毛细现象”定义：浸润液体在细管中上升，以及不浸润液体在细管中下降的现象，称为毛细现象，并对产生原理做出简明的解释。 问题3：工作和生活中，毛细现象的防止和应用有哪些？ 防止：为了保存地下水分，锄松土壤，破坏土壤里的毛细管；应用：为了把地下水分引上来，需要保持土壤里的毛细管，可以用磙子压紧土壤。 任务三：认识“液晶” 问题1．液晶在现代生活中扮演着重要角色，广泛应用于手机屏幕、平板电脑等显示设备中。为什么“液体”和“晶体”（固体）联系在一起了？液晶到底是什么物质？ 展示图片， 观察结构和排列特点，尝试总结： ①构成液晶的分子为有机分子，大多为棒状。 ②液晶有“三态”：在低温时，分子排布有序，会凝固成结晶态；在温度升高时，分子排布有序性下降，转为液晶台；温度更高时，分子进入完全无序状态，变成液态。随温度变化，液晶能在三态之间转变。 问题2. 液晶有哪些实际应用？ 电视机的屏幕、人体的眼睛等结构中，都能找到液晶的存在。 三、学以致用，巩固强化 课堂练习1 关于液体的表面张力，下列说法正确的是(　　) A.液体的表面张力使表面层内液体分子间的平均距离小于r0 B.液体表面张力的方向与液面垂直并指向液体内部 C.产生表面张力的原因是表面层内液体分子间只有引力没有斥力 D.液体表面张力与浸润现象都是分子力作用的表现 答案：D 课堂练习2 水对玻璃是浸润液体，而水银对玻璃是不浸润液体，它们在毛细管中将发生上升或下降现象，现把粗细不同的三根毛细管插入水和水银中，液柱如图所示，其中正确的现象应是(　　) 答案：AC 【作业布置】 1.练一练：P35 练习与应用2：估算相邻两个钠离子中心的距离 2.想一想：P41 练习与应用1、2、3 【板书设计】 ( 6 ) 学科网（北京）股份有限公司 2.4固体 1. 晶体和非晶体 （1）定义 （2）区别（几何形状，物理区别） 2. 晶体（单晶、多晶） 3. 晶体的微观结构 排列规则，具有周期性 4.关联性 碳原子（金刚石、石墨两种晶体状态） 石英（晶体，也可转化为非晶体） 2.5液体 1. 表面张力 （1）概念 （2）微观原理--表面层 2. 浸润和不浸润 （1）定义 （2）现象的区别 （3）毛细现象：应用与防止 3. 液晶 （1）三态转化 （2）流动性，各向异性 （3）应用 $$