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分子及其热运动(第一学时)教学设计教学目标 1知道用油膜法测定分子大小的原理和实验过程。2通过估测,加深对分子大小数量级的认识。3通过单分子油膜法估算测量分子大小,让学生体会到物质是由大量分子组成的。4学会模型法、估算法等科学运算方法,体验探究过程。重点难点重点:掌握油膜法估测分子大小的方法,记住一般分子直径的数量级,难点:实验操作过程中,单分子油膜的形成。教学设计【课堂引入】问题1:如何测量一颗泡沫塑料颗粒的直径?取一定量的泡沫塑料颗粒放于量筒中,测出它的体积V,然后把它平摊在桌面上,上下不重叠,一粒紧挨一粒,量出这些米粒占据桌面的面积S,从而计算出来米粒的直径d=V/S。问题2:分子是很小的,怎样能知道分子的大小呢?与测塑料颗粒的方法相似,让某种物质的分子也能平铺开来,上下不重叠,一个挨一个,若能测得一层分子的体积,以及这层分子的面积,就能计算得出该分子的直径。【课堂学习】学习活动一:理解油膜法估测分子直径的原理原理 把一滴油酸滴到水面上,油酸在水面上散开形成单分子油膜,如果把分子看成球形,单分子油膜的厚度就可认为等于油酸分子的直径。油酸的特点油酸是一种无色无味的液体,它的分子式为C17H33COOH,它的一个分子可以看成由两部分组成:一部分是-COOH,对水有很强的亲合力,另一部分是C17H33-,对水没有亲合力而要冒出水面。油酸和酒精能很好地混合。当把一滴油酸滴在水面上时,油酸就在水面上散开,其中的酒精溶于水并很快挥发,在水面上形成一层油膜,其中C17H33-部分冒出水面,而-COOH部分留在水中,油酸分子直立在水面上,形成一个单分子油膜。问题1:如何才能求出单分子油膜层的厚度?1先测出滴入水中的油酸体积V: 2测出水面上漂浮的油膜的表面积S; 3单分子油膜的厚度等于油滴体积V与油膜面积S的比值:问题2:本实验,对油酸分子采取了哪些近似化的处理?把分子看成一个个小球; 油酸分子一个紧挨一个整齐排列。学习活动二:实验设计问题1:如何测量一滴油酸的体积?用注射器取适量的油酸,将其逐滴滴入小量筒内,记录滴入量筒的油酸的体积V和滴数n,便知一滴油酸的体积为V/n。问题2:利用注射器针头轻轻地滴一滴纯油酸在水面上,它的体积为0.02cm3,将它,使散开形成单分子油膜,设分子的直径大约为810-10m,若水面足够大,请问油酸散开的面积为多大?参考答案:25m2问题3:通过问题2,可知在进行本实验时,应该注意什么?如何解决这个问题?可知,纯油酸滴在水面上,如果形成单分子油膜,面积过大,实验室不具备这样的容器。而在容器大小有限的情况下,如果将纯油酸滴在水面上,形成的油膜必然不是单分子油膜。可以根据油酸的特性,将油酸和酒精混合,取一滴油酸酒精溶液,其所含纯油酸的体积就大大减小,从而达到实验要求。附中 演示:将一滴油酸溶液在水面上,让它尽可能地散开,观察现象。可以看到,油酸在水面散开,但最后无法分清油酸薄膜的位置。这是由于油酸无色,我们无法找到油酸与水的分界面,从而无法测出它散开的面积。为了能看出油酸薄膜,在滴入油酸酒精溶液之前,通常先在水面轻轻洒上一层薄薄的滑石粉(可用痱子粉代替)。再次演示问题1:可以发现,油酸散开后,其薄膜的形状是不规则的。那么,如何测量其面积呢?用一刻有小方格的玻璃板盖住浅盘,用水笔在玻璃板上画出薄膜的轮廓,就可以粗略计算其面积,如图所示。学习活动三:实验测量实验步骤:(1)用注射器吸入一定体积的油酸酒精溶液,均匀地滴出,记下滴出的滴数,算出每滴油酸酒精溶液的体积V0;利用已知的浓度算出这滴溶液中纯油酸的体积V。(2)在浅盘中倒入约2cm深的水,在水面上均匀地撒一层薄薄的痱子粉,用注射器轻轻地滴一滴油酸溶液在水面上。(3)待油酸溶液全部散开,形状稳定后,用一玻璃板轻轻盖在浅盘上,然后用水笔把油膜的轮廓画在玻璃板上,并估算出油酸溶液在水面上散开后的面积S。(4)用公式d=V/S,算出油酸的厚度,此即油酸分子的直径。实验结果:每组同学测出的分子大小并不完全相同,但数量级是一样的,均为10-10m。除一些有机物质的大分子外,一般分子的直径数量级为10-10m,以后无特别说明,我们就以10-10m作为分子直径的数量级注意事项:1浅盘里水离盘口面的距离应较小,并要水平放置,不能晃动。2痱子粉的用量不要太大,并从盘中央加入,使粉自动扩散至均匀3针尖靠近水面滴溶液,缓缓滴下一滴【想一想】 本实验用了哪些物理思想方法?理想模型、放大法、转换法、估算法【板书设计】第二节分子及其热运动(第一课时)一、油膜法估测分子大小的原理 体积为V的油酸在水面形成单分子油膜,面积为S,油膜的厚度就是分子直径:二、实验的设计 三、测量及结果一般分子的直径数量级为10-10m
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