内容正文:
第1节 温度(第2课时)(教学设计)
年级
八年级下册
授课时间:
授课教师:
课题
第1节 温度
教学
目标
1. 知道物质是由分子或原子构成的,知道分子的直径大小;知道分子都在不停地做无规则的运动;知道分子热运动的快慢与温度的关系。
2. 能识别扩散现象,并用分子热运动的观点进行解释。
3. 通过演示实验和类比法,使学生了解分子动理论的基本内容。
4. 通过演示实验使学生知道通过直接感知的现象,可以认识无法直接感知的事实,知道探索微观世界奥秘的方法。
教材
分析
1. 通过节首图引发学生思考。展示温度差异的可视化图景,引入温度的概念。
2. 介绍温度的测量方法和测量工具,掌握温度计的使用方法。
3. 由生活中常见的扩散现象引入分子动理论的基本观点,进而揭示温度的微观意义。
教学重点
一切物质的分子都在不停地做无规则的运动。
教学难点
对分子间存在作用力的理解。
教学
器材
装有二氧化氮气体的瓶子、空瓶子、两只温度计、一杯凉水、一杯热水、少量红墨水(或黑墨汁)、滴管、注射器管等。
课件。包含视频资料:
①演示实验—《气体的扩散》;
②视频讲解—《液体的扩散》;
③视频演示—《金与铅的扩散》;
④演示实验—《分子间存在引力》;
⑤视频欣赏—《分子间的作用力与分子的状态》。
教学过程
导入新课
【提问】“墙角数枝梅,凌寒独自开。遥知不是雪,为有暗香来。”这首诗描绘了梅花不惧严寒、傲然独放的情境。花香是怎么传播到远处的?
学习新课 一、物质的构成
1. 探究物质的构成
【演示实验】①用铅笔在纸上画一条线,再用低倍显微镜观察,如图所示,你看到了什么现象?说明什么问题?
②向一端封闭的玻璃管中注水至一半位置,再注入酒精直至充满。封闭管口,并将玻璃管反复翻转,使水和酒精充分混合,观察液面的位置,分析混合后水和酒精的总体积变化情况。
【师生归纳】
实验①会看到:炭笔形成的笔迹是由一个个小颗粒组成的。表明物质是由微小颗粒组成的。
实验②会看到:水与酒精混合后的总体积小于混合前的体积之和。表明水与水(小颗粒)之间有空隙,酒精与酒精之间有空隙。
【学生活动】下面是关于物质微观结构的三种模型。你认为,哪种模型能够解释上述活动中看到的现象?请选择一种模型,并尝试解释。
模型一
物质是由微小的颗粒组成的,各个颗粒紧靠在一起,形成了我们所看到的连续体。
模型二
固体是由微小颗粒组成的,液体是连成一片的。
模型三
物质是由微小的颗粒组成的,颗粒之间有空隙。
【学生思考回答】选择模型三。物质是由微粒组成的,微粒之间有空隙。
【师生归纳】
2. 分子、原子
(1)物质都是由极其微小的粒子——分子、原子构成的。
(2)分子很小:分子、原子的体积非常小,用肉眼直接看不到,用电子隧道扫描显微镜可以帮助我们观察到分子、原子。
(3)常见的物质是由大量的分子组成的,分子间有空隙。
分子很小,若把分子看成一个球体,则分子直径的数量级为10-10m。例如,水分子的直径约为4×10-10m;氢气分子的直径约为2.3×10-10m。2500万个水分子一个挨一个地排成一行,长约1cm;若把水分子与乒乓球相比,它们的比例就好像乒乓球与地球之比。
(4)随着科学技术的进步,人们发明了探测微观世界的工具,如各种显微镜,并用它们收集更多的证据。例如,通过光学显微镜可以看到微小的细胞,1993年,科学家利用扫描隧道显微镜移动铁原子,拼出了两个汉字。
【例题1】关于物质的构成,下列说法正确的是( C )
A.分子的直径很小,一般为10-10cm
B.可以借助光学显微镜观察到分子
C.常见物质是由分子、原子构成的
D.PM2.5是指能较长时间悬浮在空气中,直径小于或等于为2.5μm的尘埃,这些尘埃就是一个个小分子
【解析】A.分子的直径很小,数量级一般为10-10m。故A错误;
B.分子的直径很小,体积也特别小,一般光学显微镜很难观察,必须使用电子显微镜进行观察。故B错误;
C.物质是由分子构成,分子由原子构成,即常见物质是由分子、原子构成的。故C正确;
D.尘埃的直径小于或等于为2.5μm,达不到10-10m的数量级,故尘埃不是分子,而是悬浮在空气中的固体小颗粒。故D错误。
故选C。
学习新课 二、分子的运动
【学生活动】
在一杯冷水和一杯热水中分别滴入一滴蓝墨水,如图所示,观察发生的现象。
【现象】发现蓝墨水在水中散开,两杯水都变蓝,但热水先变蓝。
【分析】常见的物质是由大量分子、原子构成的,分子都在不停地做无规则运动。蓝墨水在水中散开,是由于分子的无规则运动导致的。热水中的蓝墨水比冷水中先全部变蓝,说明温度越高,分子运动越剧烈。
1. 扩散
(1)气体的扩散
【演示实验】在装着红棕色二氧化氮气体的瓶子上面,倒扣一个空瓶子,使两个瓶口相对,之间用一块玻璃板隔开。抽掉玻璃板后,会发生什么变化?二氧化氮的密度比空气大,它能进到上面的瓶子里去吗?
【分析归纳】发现上方的空气瓶慢慢地由无色到有色。表明下方的二氧化氮分子运动到空气瓶中。
①扩散:不同物质在互相接触时彼此进入对方的现象,叫作扩散。
②列举一些气体的扩散现象:香水的味道;桂花飘香;菜的味道……
(2)液体的扩散
【讲解】水和硫酸铜溶液的扩散实验
在量筒里装一半清水,用细管在水的下面注入紫色的硫酸铜水溶液(开始时,因为密度比水的大,会沉在下部)。
开始时,由于硫酸铜溶液比水的密度大,会沉在量筒的下部,因此可以看到无色的清水与蓝色硫酸铜溶液之间明显的界面。静放几天,界面就逐渐变得模糊不清了。
【分析归纳】该现象表明清水与紫色的硫酸铜的分子彼此进入对方中,说明液体可以发生扩散。
液体扩散的实例:将一滴红墨水滴入清水中,红墨水分子不停地做无规则运动,清水逐渐变成红色;酱油与醋混合为调料;被污水污染的河流……
(3)固体的扩散
【讲解】历史实验:把铅板和金板紧压在一起,在室温下放置5年。发现铅板里会渗入一些金,金板里面会渗入一些铅,互相渗入1mm。
【分析归纳】该现象表明固体可以发生扩散。
固体扩散的实例:堆放煤炭的墙角,过一段时间后发现会变黑,表明煤炭分子发生了扩散。
(4)总结:扩散的概念
①一切气体、液体和固体之间都能发生扩散现象。
②一般情况下,固体扩散最慢,液体次之,气体最快。
③扩散现象表明:一切物质的分子都处在永不停的无规则运动中,分子间存在间隙。
2. 分子热运动
扩散现象等大量事实表明:
(1)一切物质的分子都在不停地做无规则的运动。
(2)分子热运动:由于分子的运动跟温度有关,所以这种无规则运动叫作分子的热运动。分子运动越剧烈,物体的温度越高。
【例题2】小徐在学习分子动理论时,看到老师将红墨水滴入水中发生扩散,写下了如下猜想:分子在___________________,并且分子之间存在_________。为了验证猜想,他要设计实验收集证据。以下选项中,可以证明以上猜想的事例是________。(填选项)
A.水的体积难以被压缩
B.“遥知不是雪,为有暗香来”
C.20mL水和20mL酒精混合后总体积小于40mL
【答案】不停地做无规则运动;间隙;C.
【解析】小徐看到老师将红墨水滴入水中发生扩散,可能是由于分子不停地做无规则运动;红墨水最终与水相溶,说明分子间可能存在间隙。
A.水的体积难以被压缩,说明分子间存在斥力,故A不符合题意;
B.“遥知不是雪,为有暗香来”,只能说明分子不停地做无规则运动,说明花香分子扩散倒空气中,故B不符合题意;
C.20mL水和20mL酒精混合后总体积小于40mL,是因为水分子与酒精分子扩散到对方分子间隙中,即说明了分子不停地做无规则运动,也说明了分子间具有间隙,故C符合题意。
故选C。
学习新课 三、分子间存在着相互作用力
【学生思考】
扩散现象表明,分子在不停地运动。既然分子在运动,那么固体和液体中的分子为什么不会飞散开,而是聚合在一起,保持一定的体积呢?
1. 分子间的作用力
(1)分子之间存在引力
【演示】将两个铅柱的底面削平、削干净,然后紧紧地压在一起,他们会粘在一起吗?你看到了什么现象?这一现象能否证明分子之间存在吸引力?
【分析归纳】两块铅会结合起来,在下面吊一个重物都不能把它们拉开。表明分子之间存在引力。
(2)生活中可以证明分子之间存在吸引力的现象
①水“拉”钢球。如图所示的是航天员刘洋在问天实验舱中进行实验的场景。将一个小钢球掷入大水球中,小钢球在即将穿出大水球时被水“拉”了回来。这是因为分子间存在引力。
②水“吸”玻璃。如图所示,将一块干净的玻璃板吊在弹簧测力计下称量并读数,然后将玻璃板水平接触水面,稍稍向上用力拉弹簧测力计,则示数将变大,此现象说明分子间存在引力。
③生活中一些证明分子之间存在吸引力的现象。例如,一支粉笔有一定的形状和体积,而不是“一盘散沙”;用粉笔写字,黑板上留下字迹;把两滴水靠近后会溶在一起合成一滴水,等等。充分说明了分子间存在着吸引力。
(3)分子间存在斥力
【学生思考】
我们知道:分子之间存在空隙,通过刚才的实验知道,分子间存在引力,那么为什么分子不能都吸在一起呢?这不是矛盾吗?
【演示实验】
(1)找一个注射器,桶内加入一些水(或用空气),用手指封住口,另一支手用力压缩活塞时,体验所用力的大小。
(2)找一个注射器,桶内加入一些水,用手指封住口,另一支手用力向外拉活塞时,体验所用力的大小。
【实验现象】
(1)会发现用力压缩时,活塞内的水会产生“抵抗”。
(2)会发现用力向外拉时,活塞内的水会吸引。
【分析归纳】
当分子间距离变小时,分子间相互排斥,存在斥力。表明分子之间存在斥力。
当分子间距离变大时,分子间相互吸引,表明存在引力。
综合分析以上实验可得出:分子之间存在引力和斥力。
2. 物质三态的微观特征和宏观特征
【教师讲解】
(1)固体分子间的情况与宏观特征
当固体被压缩时,分子间的距离变小,作用力表现为斥力;当固体被拉伸时,分子间的距离变大,作用力表现为引力。固体分子间的距离小,不容易被压缩和拉伸,具有一定的体积和形状。
(2)气体分子的状态与宏观特征
如果分子相距很远,作用力就变得十分微弱,可以忽略。气体分子之间的距离就很远,彼此之间几乎没有作用力,因此,气体具有流动性,容易被压缩。
(3)液体分子的状态与宏观特征
通常液体分子之间的距离比气体的小,比固体的大;液体分子之间的作用力比固体的小,分子没有固定的位置,运动比较自由。这样的结构使得液体较难被压缩,没有确定的形状,具有流动性。
3. 分子动理论
常见的物质是由大量分子构成的;物质内的分子在不停地做热运动;分子之间存在引力和斥力。这就是人们用来解释热现象的分子动理论的初步知识。
4. 热现象的微观本质
各种热现象的微观本质都是分子的热运动。例如,将一个充满空气的气球放入温度约为-196℃的液氮中,气球会变扁平。这是因为在常温常压下,气球内气体分子的无规则热运动比较剧烈,能够挣脱相互作用的束缚,处于一种“自由”的状态。在液氮中,分子热运动急剧减弱,分子间的相互作用将分子束缚在一起,空气变成了液体。空气从气体变为液体时,体积大大减小。
【例题3】如图所示,将两个铅块的底面削平、削干净,然后紧紧地压在一起,两个铅块就会结合起来,甚至在下面吊一个20kg的重物都不能把它们拉开,关于这个现象,下列说法正确的是( C )
A.两个铅块的分子之间不存在斥力 B.两个铅块的分子不可能有热运动
C.两个铅块的分子之间存在引力 D.两个铅块的分子之间没有间隙
【解析】A.所有分子间同时存在引力和斥力,两铅块的分子间也存在斥力,故A错误;
B.一切物质的分子都在不停地做无规则的热运动,两个铅块的分子也在不停地热运动,故B错误;
C.两个铅块紧压后能结合在一起,还能吊起重物,是因为分子间存在引力,故C正确;
D.一切物体的分子间都存在着肉眼看不到的空隙,两铅块的分子之间也有间隙,故D错误。
故选C。
课堂练习
1. 如图所示是由微颗粒(直径为1∼50nm)制备得到的新型防菌“纳米纸”,在“纳米纸”的表面,细菌无法停留且“油水不沾”。下列与此现象有关的说法中,正确的是( )
A.“纳米纸”的分子是静止的
B.“纳米纸”表面的两滴水可以合成一大滴,说明水分子之间只有引力
C.“油水不沾”的原因是组成“纳米纸”的分子间没有间隙
D.油分子与“纳米纸”分子间既有斥力,又有引力
【答案】D
【详解】A.根据分子动理论知识知道,分子在不停地做无规则运动,由此可知“纳米纸”的分子是运动的,故A错误;
B.“纳米纸”表面的两滴水可以合成一大滴,说明水分子之间存在引力,但是分子间的引力和斥力是同时存在的,故B错误;
C.任何物质的分子间都存在间隙,“纳米纸” 的分子间也有间隙,“油水不沾”是因为其表面的特殊结构,不是分子间无间隙,故C错误;
D.分子间的引力和斥力是同时存在的,油分子与“纳米纸”分子间既有斥力,又有引力,故D正确。
故选D。
2. 下列四幅图的说法中与分子动理论无关的是( )
A.图甲,我们可以闻到梅花绽放时的花香
B.图乙,玻璃板与水面水平接触,向上稍用力拉玻璃板,测力计示数变大
C.图丙,用手推动活塞空气被压缩
D.图丁,寒冷的冬天雪花漫天飞舞
【答案】D
【详解】A.闻到花香是分子在永不停息地做无规则运动,是一种扩散现象,与分子动理论有关,故A不符合题意;
B.向上拉玻璃板时测力计示数变大,是因为分子间存在引力,与分子动理论有关,故B不符合题意;
C.空气被压缩,是因为分子间有空隙,与分子动理论有关,故C不符合题意;
D.雪花漫天飞舞是宏观物体的机械运动,不是分子的运动,与分子动理论无关,故D符合题意。
故选D。
3. “墙角数枝梅,凌寒独自开。遥知不是雪,为有暗香来。”这首诗描绘了梅花不惧严寒、傲然独放的情境如图所示。花香能传播到远处的主要原因是( )
A.分子在不停地运动 B.分子之间存在引力
C.分子之间有间隙 D.分子很小
【答案】A
【详解】根据分子动理论,花香能传播到远处属于扩散现象,其根本原因是分子在永不停息地做无规则运动。故A符合题意,BCD不符合题意。故选A。
4. 两只相同的集气瓶中分别装有空气和红棕色的二氧化氮气体,用玻璃板隔开后按上图所示放置,抽去玻璃板,保持两瓶口紧贴静置较长时间后,两瓶中气体颜色变得相同。下列说法错误的是( )
A.此现象表明分子在永不停息地做无规则运动
B.此现象与“扫地时灰尘飞扬”的成因相同
C.该现象不仅能发生在气体之间,也能发生在固体、液体之间
D.该现象发生的剧烈程度与温度有关
【答案】B.
【解析】A.抽去玻璃板,密度大于空气密度的二氧化氮气体能运动到上方集气瓶中,说明分子在永不停息地做无规则运动,故A正确,不符合题意;
B.扫地时灰尘飞扬属于机械运动,而不是分子的热运动,故B错误,符合题意;
C.一切物质的分子都在永不停息地做无规则运动,所以该现象不仅能发生在气体之间,也能发生在固体、液体之间,故C正确,不符合题意;
D.温度越高,分子的热运动越剧烈,故D正确,不符合题意。
所以选B.
5. 小明将紫色色素滴入水中,色素会散开,说明分子___________,水的温度越高,分子运动越______,如图所示,太空教师刘洋将一个钢球推入紫色水球中,钢球没有穿透水球,而是被包裹在其中,水球不散,仍成球形,是因为水分子之间存在______。
【答案】 在不停地做无规则运动 剧烈 引力
【详解】小明将紫色色素滴入水中,色素会散开,说明分子在不停地做无规则运动,这是扩散现象。
水的温度越高,分子运动越剧烈。
因为分子间存在相互作用的引力,所以钢球没有穿透水球,而是被包裹在其中,水球不散,仍成球形。
6. 如图所示是关于分子动理论的一些实验:
图甲:硫酸铜溶液与清水的分界起初十分清晰,静放几天,界面变得模糊不清了;
图乙:使干净的玻璃板水平接触水面,然后稍稍用力向上拉玻璃板,发现弹簧测力计示数大于玻璃板的重力;
图丙:将红墨水滴入水中,可以看到整杯水都慢慢变红;
图丁:将干净、平整的玻璃片沾水后压在一起,比两个干燥的玻璃片压在一起,更不容易分开。
(1)图甲和图________两个实验,形成实验现象的原因相同,实验表明:________。
(2)图乙和图________两个实验,形成实验现象的原因相同,实验表明:________。
【答案】(1)丙;分子在不停地做无规则运动;(2)丁;分子间存在引力。
【详解】(1)图甲和图丙是扩散现象,二者原理相同,说明分子做永不停息的无规则运动。
(2)图乙和图丁说明分子之间存在相互作用的引力,二者原理相同。
板书设计
第1节 温度(2)
1.物质是由分子组成的。分子很小,直径大约是10-10m。
2.分子热运动
①扩散:不同物质在互相接触时彼此进入对方的现象,叫作扩散。
②分子热运动:一切物质的分子在不停地做无规则运动。温度越高,分子运动越剧烈,分子的这种无规则运动叫作分子热运动。
3.分子之间存在引力和斥力。
课堂总结
本节的主要内容和行文逻辑是:
由生活中常见的扩散现象引入分子动理论的基本观点,进而揭示温度的微观意义。
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