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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案
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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案，共6页。教案主要包含了实验思路，物理量的测量等内容，欢迎下载使用。
课 题
1.2实验：用油膜法估测油酸分子的大小
课 型
新授课 eq \\ac(□,√) 复习课□ 试卷讲评课□ 其他课□
授课班级
高二年级（）班
授课时间
2024年 月 日
教学内容分析
《实验：用油膜法估测油酸分子的大小》这节位于选择性必修第三册第一章第二节。课程标准要对本节求为：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。本节的教学重点是油膜法测分子直径；教学难点是实验操作、进行数据分析和误差分析。
学习者
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。
学习目标
1.学生知道用分子的球形建立水面上油酸的单分子油膜的模型，理解用单分子用墨测量油酸分子直径的公式d= eq \f(V,S) .
2.学生能操作并测量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.
3.学生能对测量的数据进行综合分析和计算，得到油酸分子的直径的数量级。
4.学生通过实验过程，体会用宏观量测量微观量的模型计算方法。
教学准备
多媒体课件、酒精、注射器、方格纸、玻璃板、浅水盘、痱子粉、油酸等
活动设计
教学内容
教师活动
学生活动
评价任务
环节一：情境导入
活动一：提出问题：如何测量一根细铁丝的直径？没有螺旋测微器和游标卡尺。
设计意图：通过实际问题引导学生回忆测量微小量的方法。将细铁丝密绕在直杆上N圈，测量长度l，铁丝直径d= EQ \f(l,N) 。通过测定容易的测量的较大量推算不容易测量的较小的量的方法，为估测分子直径的实验提供有益的启发。
提出问题：如何测量一根细铁丝的直径？没有螺旋测微器和游标卡尺。
2.口述：本节课我们利用类似方法估算油酸分子的大小。
学生思考回答老师提出的问题。
根据学生的回答情况进行评价。
环节二：新课教学
活动一：测油酸分子直径实验的思路。
理想化处理：
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
计算原理：将一体积为v的油滴滴在水平面上，当他伸展成单分子油膜，如果把这一摊油膜当成一个很矮的柱体，那体积是v，面积是s ，再把柱体的高设为d，利用体积公式就得到v=sd，因为这个d也是油膜分子的直径，所以咱要求的分子直径计算公式就能用
活动二：物理量的测量
测量1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积；
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
活动三：数据分析和误差分析
1.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。
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。
提问：
问题1：为什么选择油酸作为实验材料？
问题2：只有水面足够大，油酸才能形成单分子油膜。实验室中水槽面积有限，如何解决这个问题？
讲授分析。
提问：
问题3：如何测量一滴油酸溶液中油酸的体积？
提问：
问题4：如何测量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S
？
提问：
如何计算油酸分子直径？
本实验误差来源于哪些方面？
讲授分析。
学生看书解决问题1；
对于“问题2”，学生独立思考回答，其他同学完善。
学生根据老师设置的情境独立思考、回答；
学生起来分享自己方法，其他同学完善补充。
看书回答，学生起来分享自己方法，其他同学完善补充。
学生思考回答；
让学生起来对实验误差进行分析，其他同学完善；
听老师讲授分析。
评价学生分析问题的能力。
评价学生分析解决问题的能力和知识的应变能力。
评价学生看书对知识的概括能力。
根据学生对实验误差的分析情况进行评价，评价学生对实验的分析能力。
环节三：课堂练习
例1："用油膜法估测分子的大小"实验的科学依据是（ ）
A.将油酸形成的膜看成单分子油膜
B.不考虑各油酸分子间的间隙
C.考虑了各油酸分子间的间隙
D.将油酸分子看成球形
解析：选ABD。
例2：在“油膜法”估测分子大小的实验中，认为油酸分子在水面上形成的是单分子层，这体现的物理思想方法是（ ）
等效替代法 B. 控制变量法
C. 理想模型法 D. 累积法
解析：选C。
例3：某同学在"用油膜法估测分子直径"的实验中，计算结果明显偏大，可能是由于（ ）
油酸未完全散开程
油酸中含有大量的酒精
计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格
求每液体积时，1mL的溶液的滴效多记了10液
解析：选ABC。
引导学生分析，讲授。
学生独立完成；
学生起来讲授；
认真听老师分析。
根据学生分析和讲授的情况评价学生分析解决问题的能力。
环节四：课后练习与作业
完成教材P9 1、2、3
完成本节同步练习。
主板书设计
1.2实验：用油膜法估测油酸分子的大小
一、实验思路
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。
教学反思
课 题
1.2实验：用油膜法估测油酸分子的大小
课 型
新授课 eq \\ac(□,√) 复习课□ 试卷讲评课□ 其他课□
授课班级
高二年级（）班
授课时间
2024年 月 日
教学内容分析
《实验：用油膜法估测油酸分子的大小》这节位于选择性必修第三册第一章第二节。课程标准要对本节求为：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。本节的教学重点是油膜法测分子直径；教学难点是实验操作、进行数据分析和误差分析。
学习者
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。
学习目标
1.学生知道用分子的球形建立水面上油酸的单分子油膜的模型，理解用单分子用墨测量油酸分子直径的公式d= eq \f(V,S) .
2.学生能操作并测量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.
3.学生能对测量的数据进行综合分析和计算，得到油酸分子的直径的数量级。
4.学生通过实验过程，体会用宏观量测量微观量的模型计算方法。
教学准备
多媒体课件、酒精、注射器、方格纸、玻璃板、浅水盘、痱子粉、油酸等
活动设计
教学内容
教师活动
学生活动
评价任务
环节一：情境导入
活动一：提出问题：如何测量一根细铁丝的直径？没有螺旋测微器和游标卡尺。
设计意图：通过实际问题引导学生回忆测量微小量的方法。将细铁丝密绕在直杆上N圈，测量长度l，铁丝直径d= EQ \f(l,N) 。通过测定容易的测量的较大量推算不容易测量的较小的量的方法，为估测分子直径的实验提供有益的启发。
提出问题：如何测量一根细铁丝的直径？没有螺旋测微器和游标卡尺。
2.口述：本节课我们利用类似方法估算油酸分子的大小。
学生思考回答老师提出的问题。
根据学生的回答情况进行评价。
环节二：新课教学
活动一：测油酸分子直径实验的思路。
理想化处理：
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
计算原理：将一体积为v的油滴滴在水平面上，当他伸展成单分子油膜，如果把这一摊油膜当成一个很矮的柱体，那体积是v，面积是s ，再把柱体的高设为d，利用体积公式就得到v=sd，因为这个d也是油膜分子的直径，所以咱要求的分子直径计算公式就能用
活动二：物理量的测量
测量1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积；
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
活动三：数据分析和误差分析
1.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。
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。
提问：
问题1：为什么选择油酸作为实验材料？
问题2：只有水面足够大，油酸才能形成单分子油膜。实验室中水槽面积有限，如何解决这个问题？
讲授分析。
提问：
问题3：如何测量一滴油酸溶液中油酸的体积？
提问：
问题4：如何测量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S
？
提问：
如何计算油酸分子直径？
本实验误差来源于哪些方面？
讲授分析。
学生看书解决问题1；
对于“问题2”，学生独立思考回答，其他同学完善。
学生根据老师设置的情境独立思考、回答；
学生起来分享自己方法，其他同学完善补充。
看书回答，学生起来分享自己方法，其他同学完善补充。
学生思考回答；
让学生起来对实验误差进行分析，其他同学完善；
听老师讲授分析。
评价学生分析问题的能力。
评价学生分析解决问题的能力和知识的应变能力。
评价学生看书对知识的概括能力。
根据学生对实验误差的分析情况进行评价，评价学生对实验的分析能力。
环节三：课堂练习
例1："用油膜法估测分子的大小"实验的科学依据是（ ）
A.将油酸形成的膜看成单分子油膜
B.不考虑各油酸分子间的间隙
C.考虑了各油酸分子间的间隙
D.将油酸分子看成球形
解析：选ABD。
例2：在“油膜法”估测分子大小的实验中，认为油酸分子在水面上形成的是单分子层，这体现的物理思想方法是（ ）
等效替代法 B. 控制变量法
C. 理想模型法 D. 累积法
解析：选C。
例3：某同学在"用油膜法估测分子直径"的实验中，计算结果明显偏大，可能是由于（ ）
油酸未完全散开程
油酸中含有大量的酒精
计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格
求每液体积时，1mL的溶液的滴效多记了10液
解析：选ABC。
引导学生分析，讲授。
学生独立完成；
学生起来讲授；
认真听老师分析。
根据学生分析和讲授的情况评价学生分析解决问题的能力。
环节四：课后练习与作业
完成教材P9 1、2、3
完成本节同步练习。
主板书设计
1.2实验：用油膜法估测油酸分子的大小
一、实验思路
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。
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