第七 從粒子到宇宙
一、走進分子世界
[設計說明]
通過對引言及圖片的學習，培養學生的想象力和分析概括能力，激發他們學習物理的興趣，產生進一步探索物質世界的愿望。通過對常見物質的介紹，使學生對自然界的物質有初步的了解，從而引入物質的結構，讓學生學會科學的研究方法——建立模型法，并通過活動親身體會建立物質結構模型的過程，能自己從日常生活中收集證據驗證自己的猜想。通過對本其他基礎知識的學習與基本技能的訓練，讓學生初步了解認識自然的基本方法和規律，學習基本的探究方法。培養學生從生活走向物理、從物理走向社會的良好習慣和科學實踐能力。使學生敢于質疑、勇于創新。
[目標]
1、通過活動了解人類在認識物質結構過程中采用的科學方法。知道分子模型的主要內容，知道分子是保持物質化學性質的最小單元，對分子大小有一定的感性認識，會用圖形、字、語言描述分子模型。
2、知道顯微鏡在拓展人們的視覺范圍、探測微觀粒子方面的重要作用。
3、通過實驗探究及生活中的現象，初步了解分子在做永不停息的運動，并能定性解釋一些物理現象。
4、了解科學家是如何探索微觀世界奧秘的，初步體會探究微觀物質結構的模型方法。
5、了解納米科學技術的初步內容，知道納米材料的一些奇特性質及潛在的重要應用前景。
6、通過學習和活動激發學生學習物理的興趣，產生進一步探究物質微觀結構的欲望，養成學以致用的良好習慣。進一步體會生活、物理、社會之間密不可分的關系。
[教具 學具]
粉筆、放大鏡、水、高錳酸鉀、酒精、玻璃管、鉛塊、鉤碼、燒杯、實物投影儀、各種不同物質的分子結構模型圖片、模擬分子間作用力的
[重點、難點]
1、重點：根據觀察到的現象提出一種模型猜想，收集證據證實提出的猜想。
2、難點：建立分子結構模型。
[前研究（學習）的問題]
1、組織學生在網上及生活中自己收集的有關分子運動的資料。
2、組織學生留心生活中常見的有關分子運動及能體現分子間存在作用力的現象。
3、用放大鏡看電視機的屏幕，記下觀察到的現象。
[教學過程]
教學階段與時間分配教 師 主 導學 生 主 體
點評
一、導入
2分鐘師：請同學們將書翻到25頁，從這節開始，我們將進入第七的學習，首先看下導語，向物質世界的兩極進軍。我們知道這個世界是由形形色色的物質構成的，教室里的桌、講臺、黑板、門窗，我們用的本、具等等無一不是這樣，那么物質世界的兩極是指什么呢？
師：大到什么程度？
師：小到什么程度呢？
師：這節我們首先探究微觀的世界。
生：極大和極小

生：浩瀚的宇宙
生：微小的粒子

對語言不夠準確的回答，請其他同學糾正，或教師引導。

二、通過對觀察到的現象提出猜想、收集證據驗證猜想的探究方法建立物質微觀結構模型
15分鐘

現象1：用粉筆在黑板上畫一直線，再用放大鏡對筆跡仔細觀察，你看到什么現象？
師：我手里有一杯純凈的水，用放大鏡看水面。
師：根據這兩個現象請同學們猜想一下物質可能是由什么構成的？
師：這些微小的顆粒是如何構成我們所看到的連續體的呢？猜想一下

師：究竟哪種猜想正確，或者還有其他可能，那么為了驗證猜想，我們應該怎樣做？
現象2：下面請同學們看一個實驗，將高錳酸鉀顆粒放入水中，將會看到什么現象？實驗要求：燒杯就放在桌子上既不要拿起，也不要晃動。高錳酸鉀顆粒倒入水中的瞬間，立即開始觀察，請注意變化的過程。

師：我們交流在這個實驗中所看到的現象。
師：水怎么變成紫色的呢？能不能具體描述一下水變成紫色的過程。

師：再過段時間，燒杯中的水會怎樣？
師：這個現象支持了上述哪個猜想？
師：結合現象解釋一下
構成水的微粒之間是有間隙的，構成高錳酸鉀的顆粒進入水的空隙，使水慢慢變成紫色。
師：有沒有反對意見？

師：看通過這個現象我們還無法弄清物質的微觀結構，爭論在于液體究竟是連成一片的，還是之間有空隙？

現象3 ：下面我們繼續看一個實驗：向一端封閉的玻璃管中注水至一半位置，再注入酒精，在液面最高處做一標記。然后封閉管口，并將玻璃管反復翻轉，使水和酒精充分混合，觀察液面的位置，混合后你們看到了什么現象？
師：該現象支持了哪個猜想？
師：具體解釋一下（請學生回答）
師：以上是我們根據觀察到的現象對物質微觀結構提出的猜想，科學家在研究物質結構時，按照這樣的研究方法提煉出了關于物質微觀結構的三種模型,你認為哪種模型能夠完善的解釋上述活動中看到的現象呢?
模型1 物質是由微小的顆粒組成的,各個顆粒緊靠在一起,形成了我們所看到的連續體；
模型 2 物質是由微小的顆粒組成的,顆粒之間有空隙；
模型 3 固體是由微小顆粒組成的,液體是連成一片的,固體微�？梢詳D進液體中。

師：為什么不選模型1、模型3呢？（請學生回答）

生：粉筆顆�？吭谝黄鹦纬蛇B續體。
生：水面連續光滑。

生：物質可能是由小顆粒組成的。
生甲：顆粒是緊密的靠在一起的。
生乙：顆粒之間是有空隙的。

生：做實驗進行驗證。

觀看演示實驗

生：水慢慢變成紫色。

生：高錳酸鉀顆粒沉入杯底，把一部分水染成紫紅色，然后這紫紅色慢慢向四周擴散開。
生：整杯水都紫色。
生：微粒之間是有空隙的。

生：我們看到高錳酸鉀顆粒進入了水的內部，也可以這樣解釋，固體是由微小顆粒組成的,而液體是連成一片的,固體微粒擠進了液體中。
生：酒精與水混合后的體積變小了。
生：顆粒之間是有空隙的。
生：構成水的顆粒和構成酒精的顆粒之間是有空隙的，兩種顆粒在混合時彼此進入對方的空隙，所以混合后總體積變小。如果液體是連成一片的話，混合后這兩種液體的總體積不會改變。

生：模型2

生：各個顆粒之間有空隙，并不是緊靠在一起的，所以模型1不成立，而酒精和水的混合實驗說明液體不是連成一片的，不僅是固體，液體之間也有空隙，所以模型3也不成立。選2。

如有其他說法，給予肯定和引導。

請其他同學認真聽并及時糾正

請學生舉手發言。
請其他同學認真聽并及時糾正。

請大家思考

請學生做出正確的選擇和評價。

三、介紹分子是保持物質化學性質的最小微粒。
4分鐘師：這樣我們就從宏觀現象入手，通過一次次的猜想和論證建立了物質的微觀模型：物質是由微小的顆粒組成的,顆粒之間有空隙。這些微粒究竟可以分到怎樣的程度？打個比方，用噴水壺把水分成一滴一滴的，一滴水能否再分？能分到什么程度不能再分？分到什么時就不再是水了？
師：科學家們發現，物質是可分的，許許多多的現象都能用物質的微粒模型解釋。上述三例只是其中的一些。他們還發現當物質分到一定程度后，化學性質會發生變化。比如水，分到一定程度就不再保持水的性質了�？茖W家們把能保持物質化學性質的最小顆粒稱為分子。

四、利用顯微鏡收集到更多證據支持物質微觀結構模型，觀看顯微鏡下觀察到的細胞、分子結構圖
5分鐘師：以上我們從宏觀現象出發建立了物質微觀結構模型，而實際上我們憑肉眼能看到物質的內部嗎？
師：假如能看到，這個模型將更有說服力。

師：看一些圖片，這是通過光學顯微鏡看到的植物細胞，細胞之間是有空隙的，細胞還不是最小的顆粒，要看到分子怎么辦？
師：這是用電子顯微鏡觀測到的金屬微觀結構圖。
師：放大鏡、各種顯微鏡的發明和利用在科學家收集證據、認識物質微觀世界性質方面起了非常重要的作用，它們拓展了人們的視力范圍，收集了更多證據，支持了科學家提出的模型。展示苯分子、蛋白質分子圖片。

生：不能
生：利用放大設備

生：利用放大倍率更高的電子顯微鏡

對圖片進行講解
五、知道分子的直徑，對分子大小有感性認識并建立分子模型
3分鐘
師：由此可見，分子很小，分子直徑的數量級：10-10m，水分子的直徑約為4×10-10m ，這是一個什么概念， 想象一下，如果讓2500萬個人手拉手站成一行，那么這個長度將繞地球赤道一圈，而如果讓2500萬個水分子一個挨一個排成一行，那么這個長度就只有1厘米。氫氣分子的直徑是2.3×10-10m ,1標準大氣壓下,1cm3(比劃一下，一個食指端的大小)的任何氣體約有2.7×1019個分子,讓這些氣體分子從容器中跑出,如果1秒鐘跑出1億個,你們猜需要多長時間? 約需9000年才能跑完
師：既然引入分子概念，我們從物質微觀結構模型就可以得到分子模型請學生總結一下。

生：物質是由大量分子構成的，分子間有空隙。
總結得很好
六、收集分子永不停息運動的實驗證據
8分鐘師：請同學們觀察面前的燒杯，看到整杯水都變成了紫紅色,現在我們知道這是分子之間有空隙造成的，除此之外這個實驗還能說明什么呢？
師：結合實驗現象解釋一下

師：從日常生活中你們還能找到哪些證據證明呢？
師：樟腦丸為什么會變小？

師：繼續舉例。
師：氣味分子怎么會跑進我們的鼻子里的？說明什么？

師：從以上這些例子得到什么結論？

生：分子是運動的
生：如果分子不運動，高錳酸鉀顆粒在水中就不會擴散，水就不會整杯變成紫色。
生：(事例1)放在衣柜里的樟腦丸過一段時間變小了，并且聞到了樟腦丸的味道。
生：樟腦丸里面的分子由于運動跑到了空氣中。
生：(事例2)放學回家聞到廚房傳的飯菜香味。
生：氣味分子由于運動從廚房跑到我們鼻子里。
生：無論是氣體、液體還是固體中的分子都處在永不停息的運動中。

對語言不準確的表述及時糾正。
學生不能回答時教師引導

七、收集分子間存在作用力的證據。
5分鐘師：分子會運動，而分子間又有間隙，那物體有沒有規則的形狀呢？是不是物體今天是一個形狀，明天又是個形狀呢？
師：分析圓柱體的鉛塊為什么還能保持形狀？
我們再看一個演示實驗：把二個表面光滑的鉛塊相互緊壓在一起
師：你觀察到了什么現象？
師：說明了什么？
師：如果我繼續用勁往里壓，能不能把鉛塊壓短？
師：這說明什么？
師：生活中還有哪些現象說明分子間有相互作用的吸引力和排斥力？
生：兩塊鉛塊緊擠在一起。

生：分子之間存在吸引力。
生：不能

生：分子間存在斥力。
生：液體很難被壓縮。
生：鐵棒很難被拉長。
生：-----------

給予肯定的評價。

對不正確的例子及時糾正。
八、小結。
3分鐘師：面對看不見也摸不著的微觀世界，我們是利用：根據觀察到的現象提出一種模型作為猜想，再搜集證據進行驗證。
師：利用這種探究方法我們了解到物質的微觀構成是怎樣的？

師：利用分子的模型我們可以解釋有關固體、液體、氣體的性質。下面請學生讀一讀本第28頁的圖片和字。
師：我們可以得到什么結論？

師：學習和了解物質的結構，對我們的生產和生活有什么作用呢？請同學們閱讀本中的“生活 物理 社會”
師：請同學們歸納一下中介紹的內容。
師：請同學們后繼續查閱資料，進一步了解納米材料的知識。

生：1、物質由大量分子構成；2、分子永不停息地做無規則運動；3、分子間存在相互的斥力和引力。
學生閱讀。

生：固體分子靠得很緊，它們有規律地排在一起，每個分子只能圍繞某一點振動。因此，固體有一定地體積和形狀。
液體中分子間距離較固體大，它們有規律的排在一起，每個分子除圍繞某一點振動外還能在一定的范圍內運動。因此，液體占有一定的體積，但形狀不確定。
氣體中，分子離得比較遠，分子間距離為液體中分子間距離的10倍以上，每個分子能自由地沿各個方向運動，因而氣體沒有一定的體積和形狀。
學生閱讀

生：1、納米材料；
2、現已開發研制出的納米產品。

師生共同完成。

對回答過程中出現的語言不正確及時糾正補充。

可以請幾個同學一起完成。
九、布置作業。本29頁

[保留板書]
一、走進分子世界

分子模型：
1、物質由大量分子組成；
2、分子永不停息地做無規則運動；
3、分子間存在相互的斥力和引力。
[教學評價]
1、本節的知識是我們無法用肉眼觀察的，比較抽象，教師主要通過活動對物質結構的分析，利用排除的方法，結合學生的認知特點選擇一種合適的物質結構模型。
2、學生了解物質的結構模型后，對其產生濃厚的興趣，有繼續探究的愿望，并能發現一些生活中有關的現象，順勢利導借助和實物，這樣學生就較容易理解分子的無規則運動和分子間既有引力又有斥力。
3、學生對本節了解清楚后，教師引導學生利用分子模型解釋固體、液體、氣體的性質以及對我們的生產和生活的作用。
[教學資]
物理教學參考資料及配套光盤、學習評價手冊、物理學習指導用書等

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