高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册2 实验：用油膜法估测油酸分子的大小教学设计及反思

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册2 实验：用油膜法估测油酸分子的大小教学设计及反思，共5页。教案主要包含了教材分析，学情分析，教学目标，教学重难点，新课导入，新课讲解，课后反思等内容，欢迎下载使用。

（一）教材分析
本课作为实验课。通过宏观的方法也是可以测量微观量的，主要内容有实验思路、物理量的测量、数据分析和误差分析。我么需要运用理想化模型，把分析看成单分子层，且是均匀球体。通过测度算少的方法测得 1滴油酸的体积，通过数格子的方法测得1滴油酸的面积，这样就可以大致估测分子的直径了。
【学情分析】
（一）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】
（一）教学目标
物理观念∶知道用分子的球形建立水面上油酸的单分子油膜的模型 。
科学思维∶理解用单分子油膜测量油酸分子直径的公式。
科学探究：能操作并测量1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积和在水面上形成的油膜的面积。
科学态度与责任∶通过油膜法测量分子直径的实验过程，体会用宏观量测量微观量的模型计算方法，并推广到生活中有关的物理问题。
【教学重难点】
（一）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
【新课导入】
（一）新课导入
提问：如何估测一粒大豆的大小?
(1)学生分组讨论，设计方法。
(2)教师引导出如下方法：先用量筒测量出一定量大豆的体积V，再将这些大豆平摊在水平桌面上，不要重叠，测量出大豆所占的面积S，则一粒大豆的直径为 。
(3)总结出测量大豆直径的方法：通过测量“较大量”来研究“较小量”。设计意图：通过测量“较大量”来研究“较小量”，为通过宏观量的测定求微观量做铺垫，为后面利用实验估测分子的大小做准备。
【新课讲解】
（一）实验思路
实验思路
为了估测油酸分子的大小，我们把1滴油酸滴在水面上，水面上会形成一层油膜。
尽管油酸分子有着复杂的结构和形状，分子间也存在着间隙，但在估测其大小时，可以把它简化为球形处理，并认为它们紧密排布。测出油膜的厚度d，它就相当于分子的直径。
教师提醒：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。
（二）实验器材
用酒精稀释过的油酸、滴管、痱子粉、浅盘及水、玻璃板、彩笔、量筒、坐标纸。
教师讲解一下实验步骤，学生进行分组实验。
（三）实验步骤
1．配制油酸酒精溶液，取1mL的油酸滴入酒精中配制成500mL的油酸酒精溶液。
2．用滴管或注射器将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内增加一定体积（例如1mL）时的滴数，算出一滴油酸酒精溶液的体积。
3．实验时先向边长为30～40cm的浅盘里倒入约2cm深的水，然后将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上用滴管往水面上滴一滴油酸酒精溶液，油酸立即在水面上散开，形成一块薄膜。
4．待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，然后将油酸膜的形状用彩笔画在玻璃板上。
5．将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积S。求面积时以坐标纸上边长为1cm的正方形为单位。数出轮廓内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个。
6．根据配制的油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V。根据一滴纯油酸的体积V和薄膜的面积S即可算出油酸薄膜的厚度d＝V/S，即油酸分子的大小。
（一）物理量的测量
物理量的测量
1.测量1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V
①稀释油酸
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。
②配制一定浓度的油酸酒精溶液
用注射器吸取一段油酸酒精溶液，由注射器上的刻度读取该段溶液的总体积，再把它一滴一滴地滴入烧杯中，记下液滴的总滴数。用它们的总体积除以总滴数，得到1滴油酸酒精溶液的体积，再计算其所含纯油酸的体积V。
例如：把1mL的油酸用酒精稀释成200ml溶液
那稀释后1mL溶液中油酸的含量：
再假设1mL溶液可以分成50滴，那每一滴的体积就是=0.02mL
而其中的1滴纯油酸含量就是=0.0001mL。
2.测量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S
①撒爽身粉
②滴1滴油酸酒精溶液
③放上玻璃板，等液面稳定
④画出轮廓
⑤放坐标纸，数格子
假设每个格子边长是a，如果数得n个格子：s=na2
（一）数据分析
数据分析
用1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积和该油膜面积S计算出油膜厚度，即油酸分子的直径
分子的大小：除少数有机物大分子,一般分子直径的数量级是10-10m。
（四）误差分析
①油酸酒精溶液配制后长时间放置，由于酒精的挥发会导致溶液的浓度改变，从而给实验带来较大的误差.
②利用量筒测量油酸酒精溶液的体积时，没有使用正确的观察方法而产生误差
③油滴的体积过大，同时水同同积过小， 不能形成单分子油膜。
④描绘油膜形状的画线误差.
⑤利用小正方形数计算轮廓的面积时，轮廓的不规则性容易带来计算误差
⑥不考虑油酸分子的空隙，计算分子直径时的误差.
【板书】
（一）板书
1.2实验：用油膜法估测油酸分子的大小
一、实验思路
①把滴在水面上的油酸层当作单分子油膜层
②油分子一个个紧挨着整齐排列，且把分子看成球形
③计算原理∶
二、物理量的测量
1.测量1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V
2.测量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S
三、数据分析 ∶一般分子直径的数量级是10-10m。
【课后反思】
（一）课后反思
本节课我们主要学习了：
1.实验思路
(1)通过宏观量测量微观量。
(2)建立分子模型。
(3)计算分子直径
2.物理量的测量
(1)测量一滴油酸酒精溶液的体积：
①配制一定浓度的油酸酒精溶液。
②测量一滴油酸酒精溶液的体积。
③计算一滴油酸酒精溶液里所含纯油酸的体积。
(2)测量一滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积：
①撒粉，滴液。
②记录油膜的形状。
③获得油膜的面积。
3.数据分析