1、第十章 从粒子到宇宙101认识分子1知道物质是由大量分子组成的。2知道油膜法测分子大小的原理。3知道分子的球形模型，知道分子直径的数量级。教学重点：油膜法测分子直径大小的原理、过程以及分子直径的数量级。教学难点：油膜法测分子直径数量级。油膜法整套器具，绿豆，多媒体课件等。一、新课引入用多媒体展示图片并提出问题。生活中的物理现象多姿多彩，千奇百怪，例如：屋檐滴水时间长了，为什么能“水滴石穿”呢？厚厚的鞋底穿久了为什么底会越来越薄呢？铁铲用久了为什么会变薄呢？当我们走近花园时又为什么能闻到花香呢？自然界中的物质是由什么组成的呢？对于这些问题，人类很早就在探究其原因。你是怎样想的呢？带着这些问题，今
2、天我们来学习“认识分子”。二、新课教学探究点一：德谟克里特的猜想1让学生阅读教材P104至P105中内容，想想人类是怎样认识分子的？我们注意到人类在认识分子的过程中提出了一些猜测和想法，我们把这种科学研究方法称为“猜想”。2什么是“猜想”呢？让学生阅读教材P104右下方的方框图：“猜想是经验素材和科学理论之间的一座桥梁，是一种重要的研究方法，科学探究经常需要猜想。”告诉学生猜想必须以科学事实为基础，不能凭空乱想，而且还要有一定的根据；对于猜想的正确性，我们又要通过实验和实践去检验。3提出问题，让学生思考：通过阅读教材后，你认为古代人们是怎样认识分子的呢？提出过怎样的猜想呢？古希腊的哲学家德谟克
3、里特提出猜想：大块物质是由极小的物质粒子组成的。他把这种物质叫作“原子”，意思是这种粒子是不可再分割的。4对学生进行爱国主义教育：实际上在德谟克里特提出他的猜想之前，也就是公元前11世纪，我国古代思想家对物质是由什么组成的这一问题就有研究和记载：他们认为自然界是由“金、木、水、火、土”五种基本物质组成的；战国时期中庸也写道：“语小，天下莫能破焉”。探究点二：什么是分子1分子概念的来源：在德谟克里特提出他的猜想之后的两千多年中，科学家进行了无数的探索和实验。随着化学学科的发展，化学家从实验中发现，自然界中确实存在着能保持物质化学性质不变的最小微粒。1811年，意大利物理学家阿伏加德罗首先把它称为
4、“分子”，而且任何物质都是由分子组成的。2分子的概念：能保持物质性质不变的最小微粒称为分子。3一切物质都是由大量分子组成的。任何物体，无论它们的大小、轻重有何不同，也不论它们是否有生命，都是由分子组成的。探究点三：分子的大小分子非常的小，肉眼是不能直接观察到的。那么分子到底有多小，我们又如何去测定分子的大小呢？1观察微小物质的方法显微镜。普通的光学显微镜无法观察到分子，必须采用放大倍数更高的离子显微镜。多媒体展示：离子显微镜下的硅表面硅原子的排列。只要从放大的图中得到放大后的硅原子的直径，再除以显微镜的放大倍数，就可以得到硅原子的直径。这是一种精确的测量方法。2单分子油膜法是最粗略地测量分子大
5、小的一种方法。提问：这里一颗绿豆，同学们有没有什么办法测量它的直径？可能的方法：游标卡尺测量、100颗绿豆排列成直线测总长度再取平均值等。设疑：绿豆毕竟还比较大，如果是沙子呢？而分子更小，又该如何？介绍放大法：将绿豆彼此靠紧排列，没有重叠，此时根据柱体公式VSh，h就是绿豆直径，体积可用量筒读出，面积可用坐标纸画其轮廓得出。然后根据公式求解。实验，介绍并定性地演示：分子的直径也可效仿这种方法，将一滴体积已知的小油滴，滴在水面上，在重力作用下尽可能地散开形成一层极薄的油膜，此时油膜可看成单分子油膜，油膜的厚度看成是油分子的直径，所以只要再测定出这层油膜的面积，就可求出油分子直径的大小。已知一滴油
6、的体积V和水面上油膜面积S，那么这种油分子的直径就可以根据d求出。当然，这个实验要做些简化处理：(1)把分子看成一个个小球；(2)油分子一个紧挨一个整齐排列；(3)认为油膜厚度等于分子直径。在此基础上，还要指出：(1)介绍数量级这个数学名词，一些数据太大，或很小，为了书写方便，习惯上用科学记数法写成10的乘方数，如31010m。我们把10的乘方数叫作数量级，那么11010m和91010m，数量级都是1010m。(2)如果分子直径为d，油滴体积是V，油膜面积为S，则d，根据估算得出分子直径的数量级为1010m。101认识分子1德谟克里特的猜想2分子的概念3分子的大小采用以学生为主体的启发式教学方
7、式后，学生的自主学习能力有很大提高，在课堂上讨论的气氛很浓厚，思维也比以前活跃了，大多数学生能在自己看书与讨论的过程中提出一些有建设性的问题，也能解决一些实际问题。但同时也存在一些效果不佳的地方：例如有部分学生甚至是相当数量的学生在回答理论性问题时不敢轻易发表想法，原因是他们怕说出的想法和老师的标准答案不同，片面追求和书上概念一模一样，不太相信自己的表达能力；另一个问题是对于身边事物的举例比较偏向表面化，举一反三的能力较弱。102分子动理论的初步知识1知道物质是由分子组成的，一切物质的分子都在不停地做无规则的运动。2能识别扩散现象，并能用分子热运动的观点进行解释。3知道分子热运动的快慢与温度的
8、关系。4知道分子之间存在相互作用的引力和斥力。教学重点：1.分子热运动的观点；2.分子间存在相互作用力。教学难点：分子间存在相互作用的引力和斥力。多媒体课件，玻璃缸(一侧上、下各打一孔，胶带纸封口)，烧杯，红墨水，清水，香水，乒乓球，集气瓶，二氧化氮气体等。一、新课引入学生入座后，教师吹出许多肥皂泡，满屋飘泡泡。教师(端起盛肥皂水的玻璃杯问)：肥皂水是什么状态的？学生：液态。教师：为什么用肥皂水吹起的泡泡不会破呢？(略停)教师：这个现象跟分子有关。今天我们来学习“分子动理论的初步知识”。二、新课教学探究点一：分子动理论的初步知识1提出假说教师：为了了解分子的有关情况，咱们先做一个实验。多媒体展
9、示：“用三通管把红墨水同时滴入冷水和热水中”的Flash动画。(动画中只有操作过程和方法，没有实验结果和现象。)请学生利用桌面上的器材做一做这个实验，提醒学生观察两个水杯中发生的现象，通过对比，看看有什么发现。学生实验。教师巡视指导，解决学生的问题。学生实验结束后，引导学生交流、思考。教师：发现了什么？学生积极举手发言。教师：都是这样吗？大屏幕投出巨幅特写照片(如果方便可以用实物投影)：冷水杯中红墨水丝丝缕缕，扩散不明显；而热水杯中鲜艳的墨水几乎染红了整杯热水，扩散效果很明显。大屏幕上，两个烧杯中的实验结果形成强烈的对比。稍停，让学生观察、感受。教师：此情此景，你有什么疑问要提？有什么话想说？
10、一定让学生尽情地说，让他们充分展开想象的翅膀，发表不同的观点。教师不要打断学生；而是认真地听，并适时把学生提出的关于分子的一些猜想板书在黑板上。学生一般能提出：分子是运动的，温度越高分子运动越快，甚至提出分子间有间隙；但往往想不到“分子间存在作用力”。教师：下面请同学们再欣赏一幅画面。用多媒体展示巨幅特写照片：植物嫩茎(或叶)上晶莹“欲滴”的小水滴。教师：小水滴受重力吗？为什么不会掉落呢？学生交流、讨论后回答。板书学生的猜想(要点)：物质分子2实践检验教师：关于分子，大家提出了三个方面的猜想，咱们逐一研究。先研究分子的运动。刚才同学们提出：红墨水的分子在运动。那么，其他物体的分子也是运动的吗？
11、学生自由发表看法，列举出大量生活实例。如闻到花香、酒精气味，糖在水中溶化教师：好！请同学们观察一个实验。演示实验：一个大型的密封玻璃缸(可用方形鱼缸改制)，中间用一块玻璃板隔开，一侧充入红棕色的二氧化氮气体(事先在玻璃缸一侧上、下各打一孔，充气后用胶带纸封口)，另一侧是空气。先让学生观察缸内两侧的颜色，指出红棕色的是二氧化氮气体。抽去中间的玻璃，让学生观察扩散现象。教师：谁能给大家讲讲这个实验？学生：教师：请同学们看大屏幕。多媒体展示：固体扩散的音像资料：金和铅的扩散实验教师：这又表明了什么？学生：教师：总结以上实例和实验，你得到什么结论？学生交流、讨论后回答。学生回答后，大屏幕播放“大量分子
12、无规则运动”的模拟动画，并伴随画外音：大量实验和现象表明，一切物体的分子都在不停地做无规则运动。学生观看动画，想象分子的无规则运动。然后大屏幕投出总结性文字：(1)一切分子都在不停地做无规则运动；(2)分子运动随着温度升高而加剧；(3)物体内部大量分子的无规则运动叫热运动。教师：下面我们来探究分子间隙和作用力。“活动卡”上给大家推荐了几个探究实验，仅供同学们参考；你也可以利用桌面上的器材，自己设计实验。请注意每做一次实验，及时把自己的发现记在“活动卡”上。学生每人一份“活动卡”：1分子间有间隙吗？我认为分子_。2分子间有作用力吗？学生两人一组进行实验。要给学生留有充足的活动时间和自主讨论的时间
13、。实验完毕，全班集中汇报交流，学生简介实验方法，阐述自己的观点。教师视情况点拨、表扬或鼓励。3归纳总结教师：我们来总结一下，通过这节课的学习，你对分子有哪些新的认识？学生：教师：把同学们所说的归纳起来，就是分子动理论。大屏幕投出文字：分子动理论：(1)物体是由大量分子组成的；(2)分子间是有间隙的；(3)分子在不停地做无规则运动；(4)分子间存在相互作用力。4知识拓展：引力和斥力的变化规律(1)分子间的引力和斥力随着距离的增大而减小，随分子间距离的减小而增大。当分子间距离增大时，引力和斥力同时减小，斥力减小得更快，分子间作用力表现为引力；当分子间距离减小时，引力和斥力同时增大，斥力增大得更快，
14、分子间作用力表现为斥力。(2)用弹簧连着两个乒乓球可以模拟分子间的相互作用力。dr0，F分0dr0，F分表现为斥力dr0，F分表现为引力ll0，F弹0ll0，F弹向外ll0，F弹向里当分子间的距离d等于分子间平衡距离r0时，引力等于斥力；当分子间的距离d小于分子间平衡距离r0时，引力小于斥力，分子间的作用力表现为斥力。固体和液体很难被压缩就是因为此时分子之间是斥力起主要作用。当分子间的距离d大于分子间平衡距离r0时，引力大于斥力，分子间的作用力表现为引力。固体很难被拉断，胶水可以粘住东西就是因为此时分子之间是引力起主要作用。当分子间的距离d10r0时，分子之间的作用力十分微弱，可以忽略不计。破
15、镜不能重圆的原因是镜块间的距离远大于分子之间作用力的范围，故不能由分子间作用力而结合在一起。探究点二：固、液、气三态中的分子教师：我们知道物体分固、液、气三态，既然物体都是由分子组成的，为什么状态不一样呢？请学生阅读教材P112有关内容。学生读完教材后，组织学生玩一个游戏：把学生分成3个大组，分别扮演固态分子、液态分子和气态分子，每组选一位同学当解说员。学生先分组讨论准备，然后上台表演和解说。102分子动理论的初步知识1物质是由分子组成的2分子永不停息地做无规则运动3分子之间有间隙4分子之间存在作用力，相互作用力有两种，即引力和斥力1注重辨证思考：新的教学理念明确提出了三个维度的教学目标CS：
16、知识与技能，过程与方法，情感、态度与价值观。物理的教学不能只考虑知识的目标，还要兼顾另外两个方面的教学目标CS。既要关注结果的去脉，也要注重问题的来龙；既要珍视大师的创造，也敢审视权威的局限。物理的教学要传递这样的信号：学会以辨证的思想、联系的观点，来思考周遭的世界。2渗透人文教育：物理的教学不能退化成解题的训练，物理的课堂不能僵化成求职的训练。那一份对稚嫩的心灵毛茸茸的抚拂不能没有，那一股对大千世界的好奇和惊叹不能丧失。由是，物理的教学要展天地之大美，呈人间之厚情，物理的课堂可以有诗情，应该有画意，来激发学生爱美、好奇的天性，以进入感受美、感悟自然的境界。103“解剖”原子1知道分子是由原子
17、构成的，了解电子的发现过程。2理解两种原子结构模型。3掌握原子的构成和卢瑟福粒子散射实验。教学重点：原子的核式结构和科学家探索原子结构的历程。教学难点：汤姆生模型、卢瑟福模型的建立，原子的结构。阴极射线管，多媒体课件等。一、新课引入提问：你知道的最小的东西是什么？请同学们比赛一下，看谁说的最小？二、新课教学探究点一：分子可以再分吗？上一节我们学了分子，分子已经很小了，它的直径大约是1010m，我们知道分子是保持物质性质不变的最小微粒，能不能将这种微粒再分割呢？化学研究发现，还有比分子更小的粒子，称原子。分子由原子组成，不同的物质分子，其原子构成也不同，如：水分子、二氧化碳分子，也有单原子分子，
18、如大多数的金属：铁、铜。分子能保持物质性质不变，但原子不能保持物质性质不变，原子的不同组合出现不同的性质。例如：一块冰糖是什么味道？分到糖分子时还是甜的，但分到原子时就不再甜了。原子能不能再分呢？本节课我们就沿着科学家探索微观世界的历程一起来探索微观世界“解剖”原子。探究点二：电子的发现1阴极射线实验直到19世纪末，人们一直认为原子是不可分的。十九世纪后期，人们发现了阴极射线。我们和科学家一起来观察一下这个实验，多媒体展示实验过程。1897年英国科学家汤姆生确定了阴极射线是由带负电的粒子组成，这种粒子被命名为“电子”。自从电子发现后，人们认识到原子也是可分的。2学生阅读教材中的相关内容，了解电
19、子的一些知识。请学生回答：(1)电子的质量多大？(2)电子的半径是多少？探究点三：原子结构模型的建立1提出问题、引导学生猜想电子发现后，科学家就思考：电子带负电，而生活中物体通常是不带电的，这说明什么问题呢？请同学们思考。讨论：电子的发现对人类认识原子结构有何重要意义？电子的发现揭开了研究原子结构的序幕，使人们认识到原子是有复杂结构的，于是，科学家们对原子的结构进行猜想和实验，并提出了多种模型。强调：建立模型是科学研究中的重要方法。物理模型是在一些事实基础上，经过想象、类比等论证提出的，它是否正确，需经过实验的验证。请同学们猜想一下原子的结构，并把自己的猜想画下来，并请一位同学来展示自己的猜想
20、。2汤姆生模型和卢瑟福核式模型下面我们观察当时科学家提出的非常著名的两个原子结构模型：汤姆生模型和卢瑟福核式模型。比较一下，你自己的猜想和哪种模型相似，这两种模型哪一种正确呢？如何判断？实验的验证。3粒子散射实验1911年，卢瑟福巧妙地利用放射性物质发出的射线(带正电的粒子流)去轰击金箔。猜想：原子结构与汤姆生模型相似，会发生什么现象？原子结构与卢瑟福核式模型相似，会发生什么现象？观察：粒子散射实验。现象：大部分粒子几乎不受任何阻挡地穿过金箔，只有少数粒子发生了偏转。结论：卢瑟福核式模型是正确的。根据卢瑟福核式模型，科学家又提出了新的问题：各种原子的结构究竟怎样，原子核内有什么？4质子和中子质
21、子：科学家发现，氢原子的结构最简单，核外只有一个电子，如果把电子的电荷量作为一个单位的负电荷量，则氢原子核的电荷量便是一个单位的正电荷量。这种具有单位正电荷量的氢原子核叫质子。中子：科学家还从实验中发现，原子核中还有一种不带电的粒子，它的质量跟质子差不多，这种粒子叫中子。5原子的结构请同学们用自己的话给原子做出合理的构想。我们看一下科学家的构想：阅读教材P116“原子的结构”。观察氢、氦、锂、铍原子的示意图，请同学们说出它们的核内各有几个质子和中子。既然原子核也是可以分的，那么，质子和中子能不能再分呢？科学家正在进一步探索这些粒子的内部结构，并且已经取得巨大进展。认为质子、中子也有内部结构，它
22、们是由“夸克”组成的。“夸克”能不能再分呢？需要同学们长大后去探索、去发现。 10.3“解剖”原子1原子2电子的发现3原子结构模型的建立4原子的结构我首先介绍了人类对微观世界认识过程中迈出飞跃性的一步的过程，即人们从开始认为原子是不可分的，自从电子发现后，人们认识到原子也是可分的，从而提出了各种各样的原子结构模型，其中包括著名的汤姆生原子结构模型。由于粒子大角度散射实验，进一步提出确立了原子的核式结构模型。最后了解原子核内还有质子和中子。课堂教学借助多媒体及师生互动活动，充分展示原子核式模型提出的背景和过程，在科学史展示中渗透科学思想和研究方法。让学生能更好地理解和把握本节课的知识。104飞出
23、地球 & 105宇宙深处1了解古人对于宇宙的认识过程；知道托勒密提出“地心说”和哥白尼提出“日心说”。2了解万有引力定律，了解人类如何飞出地球。3了解太阳系家族的成员和银河系的形状和大致范围。4了解从地球到整个宇宙的结构层次和各层次的大致尺度，理解光年的概念，知道宇宙是无限的，人对宇宙的认识是有限的。教学重点：1.了解人类对宇宙的认识过程，学习科学家们探索宇宙的方法。通过了解人类对宇宙的探索，激发学生对科学的热爱和探索精神。2.知道太阳系、银河系和宇宙的结构层次和尺度。 教学难点：1.了解人类怎样才能飞出地球；2.让学生形成大致正确的宇宙图景。细绳，实心小球，多媒体课件等。一、新课引入多媒体展
24、示：宇宙的图景。1指导学生观看宇宙画面。然后让学生说说自己的观后感宇宙是神秘的(生回答师总结)。2教师讲述：宇宙的神秘引发人类去追逐飞天的梦想！富于智慧的中国人终于圆梦了！如“神舟十一号”上天及安全返回！(展示“神舟十一号”上天的视频画面指导学生观看画面)3正当同学们兴致勃勃地观看画面，忘乎所以的时候，教师提醒大家思考长久以来，人们一直渴望离开地球，去探索地球外面的空间。这个梦想终于实现了！那我们是怎样一步一步地飞上了天呢？这就是我们今天所要研究的课题“飞出地球”和探索“宇宙深处”。二、新课教学探究点一：探索宇宙的历程教师讲述：在远古的时候，古希腊的天文学家托勒密集当时天文学之大成，提出以地球
25、为中心的宇宙结构学说，简称“地心说”。“地心说”模型流行了1000多年，后来，波兰天文学家哥白尼通过长期的观察和研究建立了“日心说”模型。教师指导学生阅读教材P118P120这部分内容之后，引导学生思考回答：(1)“地心说”和“日心说”的具体内容是什么？(2)这两种理论有何进步性和局限性？(3)他们是通过什么途径得出的？老师讲述：虽然“地心说”和“日心说”各有其局限性，但人类对宇宙的认识是由错误向正确靠近的，且逐步深化的。英国伟大的物理学家牛顿在前人观察的基础上于1687年发现了著名的万有引力定律。运用它可以解释哥白尼提出的“日心说”模型，为后来的飞天之路奠定了强有力的基础，取得划时代的进步！
26、多媒体展示“万有引力定律的简介”。说明：牛顿发现的万有引力，同学们自己也可以动手实验来模拟万有引力，感受一下它的存在！学生自带器材(细绳和实心小球)完成教材P120图1036(b)实验，教师引导学生做实验。观察，感受万有引力的存在。探究点二：怎样才能飞出地球去教师在上面的模拟万有引力实验的基础上设疑：当小球的速度加快时，你感受的拉力有什么变化？你们猜想能出现什么现象？学生实验，教师提示实验时要注意安全，实验完成后请学生作答！进一步设想当速度达到一定的时候细绳会断，小球将飞出去！教师引导：当速度很大时物体有没有可能飞离地球呢？多媒体展示介绍三种宇宙速度。如果物体达到7.9km/s的速度，就可以围
27、绕地球运行而不落下来，这个速度就是第一宇宙速度。如果速度达到11.2km/s，我们就称它为第二宇宙速度，可以摆脱地球引力束缚在太阳系内飞行，但不能摆脱太阳的引力控制。当速度等于或大于16.7km/s的速度，就可以飞出太阳系了，这就是第三宇宙速度。探究点三：从太阳系到银河系活动：学生阅读教材相关内容，互相交流、讨论后回答下列问题。1什么是地月系？2太阳系由哪些行星组成？3什么是银河系？4光年的含义是什么？探究点四：宇宙到底有多大活动：阅读教材相关内容并回答下列问题。1人们以什么方式来观察宇宙？2对于宇宙，你了解到什么？知识拓展：天体的演变。指导学生阅读教材P125“信息浏览”，认识天体也是有生命
28、的。知道“黑洞”及其特征。教学结束后，组织学生观看科普电影宇宙与人。104飞出地球105宇宙深处1飞出地球(1)探索宇宙的历程(2)飞出地球万有引力三个宇宙速度2宇宙深处(1)地月系(2)太阳系(3)银河系(4)总星系1“飞出地球”是以人类对宇宙的认识为线索，认识到人类对宇宙的探索将不断深入，学习科学家们探索宇宙的方法。虽然学生对这部分知识非常感兴趣，但是这部分知识又相对比较抽象，所以教学中，使用一些比较直观的教学方式方法，启发学生的想象力和提高学习兴趣。八年级学生由于接触物理时间比较短，学生平均年龄比较低，抽象思维能力及认知结构尚不成熟，因此了解“万有引力”及人类如何能飞出地球有一定的难度。2“宇宙深处”思想性比较强，所以教学中我充分利用教材中的图表资料或补充一些课外资料，运用读图、阅读分析资料和讨论等方法，有利于掌握知识，同时也使学生受到正确的思想观念教育。
