緒論:寫作既是個(gè)人情感的抒發(fā),也是對學(xué)術(shù)真理的探索,歡迎閱讀由發(fā)表云整理的11篇分子運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象探究范文,希望它們能為您的寫作提供參考和啟發(fā)。

b.能識(shí)別并會(huì)解釋擴(kuò)散現(xiàn)象,知道擴(kuò)散現(xiàn)象表明了分子不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng).
c.知道分子間存在作用力,分子間作用力與分子間距離有關(guān),知道一些分子間相互作用力的實(shí)例.
d.理論聯(lián)系實(shí)際,培養(yǎng)學(xué)生用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力.
教學(xué)建議
“分子動(dòng)理論的初步知識(shí)”教材分析
分析一:本節(jié)首先介紹了有關(guān)分子和分子運(yùn)動(dòng)的初步知識(shí),并對分子大小進(jìn)行了討論,使學(xué)生對分子體積小、數(shù)量大留下深刻印象。然后從觀察實(shí)驗(yàn),分析宏觀現(xiàn)象出發(fā),通過推理去探索微觀世界的思路,依次介紹了分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)和相互作用力。
分析二:分子運(yùn)動(dòng)論是從本質(zhì)上認(rèn)識(shí)各種熱現(xiàn)象的理論。按照分子運(yùn)動(dòng)論的觀點(diǎn),一切熱現(xiàn)象都是由構(gòu)成物體的大量分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)引起的,溫度就是大量分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)劇烈程度的標(biāo)志。利用分子運(yùn)動(dòng)論,可以成功地解釋大量的熱現(xiàn)象。
分析三:分子運(yùn)動(dòng)論的基本內(nèi)容:物質(zhì)由大量分子構(gòu)成,分子體積極小,直徑只有10-10米左右,一滴水約含有1.6×1021個(gè)水分子,分子之間有空隙,氣體分子的間隙最大,液體次之,固體分子間隙最??;分子做永不停息的無規(guī)則運(yùn)動(dòng),這種運(yùn)動(dòng)與溫度有關(guān),一般溫度高的物體內(nèi)部分子運(yùn)動(dòng)劇烈,所以人們把分子的這種無規(guī)則運(yùn)動(dòng)叫做熱運(yùn)動(dòng),擴(kuò)散現(xiàn)象是分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的例證;分子之間有引力和斥力同時(shí)存在,分子間距離小于平衡位置時(shí),斥力大于引力,分子間作用力表現(xiàn)為斥力,分子間距離等于平衡位置時(shí),斥力等于引力,分子間作用力為零,分子間距離大于平衡位置時(shí),斥力小于引力,分子間作用力表現(xiàn)為引力,由于分子間的引力,使固體能保持一定的形狀和體積,而由于分子間的斥力,使分子間保持一定的空隙,也使得固體和液體較難壓縮。
“分子動(dòng)理論的初步知識(shí)”教法建議
建議一:可以從機(jī)械能向內(nèi)能的轉(zhuǎn)化的實(shí)驗(yàn)引入課題,例如關(guān)掉動(dòng)力的汽車慢慢停下來,掉到地面的乒乓球最終停在地面,它們的機(jī)械能到哪兒去了?從而將學(xué)生注意力從宏觀分析轉(zhuǎn)移到微觀分析上來。
建議二:分子運(yùn)動(dòng)論從“微觀”的角度認(rèn)識(shí)熱現(xiàn)象,即從物體內(nèi)部微小粒子的運(yùn)動(dòng)情況分析問題,可以從本質(zhì)上解釋有關(guān)的熱現(xiàn)象。進(jìn)行解釋時(shí),要認(rèn)真分析題意,明確與題目相關(guān)的物理知識(shí),然后在用分子運(yùn)動(dòng)論的相應(yīng)觀點(diǎn),特別是分子間的相互作用力、分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)這兩個(gè)觀點(diǎn)進(jìn)行解釋。
建議三:根據(jù)分子運(yùn)動(dòng)論的觀點(diǎn),物質(zhì)由大量分子構(gòu)成,這一點(diǎn)可以借用化學(xué)里的一些知識(shí)加以說明。另外,構(gòu)成物質(zhì)的分子直徑非常小,肉眼無法直接觀察到,為了形象地說明這一點(diǎn),可以用宏觀物體間的尺寸比來說明。
建議四:構(gòu)成物體的分子在不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng),這也是我們?nèi)庋蹮o法觀測到地,因此要做好演示實(shí)驗(yàn),例如打開香水瓶瓶蓋后,滿教室都能聞到香味;紅墨水在水中的擴(kuò)散等。另外,我們還可以用課件來模擬氣體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散現(xiàn)象,使這種看不見的運(yùn)動(dòng)在學(xué)生心目中形象化、具體化,有利于學(xué)生的理解和記憶。我們還可以比較不同溫度下的擴(kuò)散快慢,如觀察紅墨水滴入冷水和熱水中擴(kuò)散的快慢。
建議五:分子間作用力較難、較復(fù)雜,尤其是分子間引力與斥力同時(shí)存在,學(xué)生較難理解,因此教學(xué)時(shí)要求不要太高,只要學(xué)生能知道分子間引力與斥力同時(shí)存在,且知道什么時(shí)候分子間表現(xiàn)出引力,什么時(shí)候分子間表現(xiàn)出斥力即可。另外要做好兩個(gè)鉛塊間的分子引力實(shí)驗(yàn)。
教學(xué)設(shè)計(jì)示例課題:
分子運(yùn)動(dòng)論的初步知識(shí)
教學(xué)重點(diǎn):
知道分子動(dòng)理論的三個(gè)基本觀點(diǎn)和相對應(yīng)實(shí)驗(yàn)事例,并能用分子動(dòng)理論的觀點(diǎn)進(jìn)行解釋.
教學(xué)難點(diǎn):
對分子間作用力的理解,以及用微觀理論定性解釋宏觀現(xiàn)象.
教學(xué)手段:
講授、實(shí)驗(yàn)
教具:
燒杯、紅墨水、清水、香水、乒乓球、集氣瓶、NO2氣體、鉛塊、計(jì)算機(jī)
知識(shí)內(nèi)容
教師活動(dòng)
學(xué)生活動(dòng)
一、引入課題
二、物質(zhì)由分子構(gòu)成
構(gòu)成物質(zhì)的分子一般很小,直徑一般在10-10m左右,物體內(nèi)含有的分子數(shù)目一般很多
三、分子的運(yùn)動(dòng)
分子總在做不停的無規(guī)則的運(yùn)動(dòng),在不同的物質(zhì)相互接觸時(shí),彼此進(jìn)入對方的現(xiàn)象叫擴(kuò)散.
四、分子間的作用力
分子間存在相互作用力,分子間同時(shí)存在引力和斥力.當(dāng)分子間距離等于平衡位置時(shí),分子間引力等于斥力,作用力為零;當(dāng)分子間距離小于平衡位置時(shí),分子間引力小于斥力,作用力表現(xiàn)為斥力;當(dāng)分子間距離大于平衡位置時(shí),分子間引力大于斥力,作用力表現(xiàn)為引力.
固體和液體很難壓縮、固體較難被拉伸,都是由于分子間作用力的原因.
五、思考題(能力提高)
擴(kuò)散快慢跟什么因素有關(guān)?
將一乒乓球由一定高度靜止釋放,提出問題:乒乓球運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能上哪兒去了?
講解、舉例
通過實(shí)例講解分子數(shù)目巨大,讓學(xué)生體會(huì)分子非常?。?/p>
打開香水瓶蓋,提問:為什么我們能聞到香味?香料分子是怎樣進(jìn)入我們的鼻子?
演示NO2氣體與空氣間的擴(kuò)散過程
演示紅墨水在清水中的擴(kuò)散現(xiàn)象
教師解釋原因
計(jì)算機(jī)模擬演示氣體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)
計(jì)算機(jī)模擬演示擴(kuò)散過程
教師講解
做鉛塊間分子作用力的演示實(shí)驗(yàn)
演示實(shí)驗(yàn):比較紅墨水在冷水和熱水中擴(kuò)散快慢實(shí)驗(yàn)
觀察乒乓球的運(yùn)動(dòng)情況,并回答問題.
聯(lián)系化學(xué)中有關(guān)分子的知識(shí)思考
學(xué)生思考并回答問題,
學(xué)生舉例說明日常生活中的相似現(xiàn)象
學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn),發(fā)散思維
作業(yè):P14—練習(xí)1、2
b.能識(shí)別并會(huì)解釋擴(kuò)散現(xiàn)象,知道擴(kuò)散現(xiàn)象表明了分子不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng).
c.知道分子間存在作用力,分子間作用力與分子間距離有關(guān),知道一些分子間相互作用力的實(shí)例.
d.理論聯(lián)系實(shí)際,培養(yǎng)學(xué)生用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力.
教學(xué)建議
“分子動(dòng)理論的初步知識(shí)”教材分析
分析一:本節(jié)首先介紹了有關(guān)分子和分子運(yùn)動(dòng)的初步知識(shí),并對分子大小進(jìn)行了討論,使學(xué)生對分子體積小、數(shù)量大留下深刻印象。然后從觀察實(shí)驗(yàn),分析宏觀現(xiàn)象出發(fā),通過推理去探索微觀世界的思路,依次介紹了分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)和相互作用力。
分析二:分子運(yùn)動(dòng)論是從本質(zhì)上認(rèn)識(shí)各種熱現(xiàn)象的理論。按照分子運(yùn)動(dòng)論的觀點(diǎn),一切熱現(xiàn)象都是由構(gòu)成物體的大量分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)引起的,溫度就是大量分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)劇烈程度的標(biāo)志。利用分子運(yùn)動(dòng)論,可以成功地解釋大量的熱現(xiàn)象。
分析三:分子運(yùn)動(dòng)論的基本內(nèi)容:物質(zhì)由大量分子構(gòu)成,分子體積極小,直徑只有10-10米左右,一滴水約含有1.6×1021個(gè)水分子,分子之間有空隙,氣體分子的間隙最大,液體次之,固體分子間隙最??;分子做永不停息的無規(guī)則運(yùn)動(dòng),這種運(yùn)動(dòng)與溫度有關(guān),一般溫度高的物體內(nèi)部分子運(yùn)動(dòng)劇烈,所以人們把分子的這種無規(guī)則運(yùn)動(dòng)叫做熱運(yùn)動(dòng),擴(kuò)散現(xiàn)象是分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的例證;分子之間有引力和斥力同時(shí)存在,分子間距離小于平衡位置時(shí),斥力大于引力,分子間作用力表現(xiàn)為斥力,分子間距離等于平衡位置時(shí),斥力等于引力,分子間作用力為零,分子間距離大于平衡位置時(shí),斥力小于引力,分子間作用力表現(xiàn)為引力,由于分子間的引力,使固體能保持一定的形狀和體積,而由于分子間的斥力,使分子間保持一定的空隙,也使得固體和液體較難壓縮。
“分子動(dòng)理論的初步知識(shí)”教法建議
建議一:可以從機(jī)械能向內(nèi)能的轉(zhuǎn)化的實(shí)驗(yàn)引入課題,例如關(guān)掉動(dòng)力的汽車慢慢停下來,掉到地面的乒乓球最終停在地面,它們的機(jī)械能到哪兒去了?從而將學(xué)生注意力從宏觀分析轉(zhuǎn)移到微觀分析上來。
建議二:分子運(yùn)動(dòng)論從“微觀”的角度認(rèn)識(shí)熱現(xiàn)象,即從物體內(nèi)部微小粒子的運(yùn)動(dòng)情況分析問題,可以從本質(zhì)上解釋有關(guān)的熱現(xiàn)象。進(jìn)行解釋時(shí),要認(rèn)真分析題意,明確與題目相關(guān)的物理知識(shí),然后在用分子運(yùn)動(dòng)論的相應(yīng)觀點(diǎn),特別是分子間的相互作用力、分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)這兩個(gè)觀點(diǎn)進(jìn)行解釋。
建議三:根據(jù)分子運(yùn)動(dòng)論的觀點(diǎn),物質(zhì)由大量分子構(gòu)成,這一點(diǎn)可以借用化學(xué)里的一些知識(shí)加以說明。另外,構(gòu)成物質(zhì)的分子直徑非常小,肉眼無法直接觀察到,為了形象地說明這一點(diǎn),可以用宏觀物體間的尺寸比來說明。
建議四:構(gòu)成物體的分子在不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng),這也是我們?nèi)庋蹮o法觀測到地,因此要做好演示實(shí)驗(yàn),例如打開香水瓶瓶蓋后,滿教室都能聞到香味;紅墨水在水中的擴(kuò)散等。另外,我們還可以用課件來模擬氣體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散現(xiàn)象,使這種看不見的運(yùn)動(dòng)在學(xué)生心目中形象化、具體化,有利于學(xué)生的理解和記憶。我們還可以比較不同溫度下的擴(kuò)散快慢,如觀察紅墨水滴入冷水和熱水中擴(kuò)散的快慢。
建議五:分子間作用力較難、較復(fù)雜,尤其是分子間引力與斥力同時(shí)存在,學(xué)生較難理解,因此教學(xué)時(shí)要求不要太高,只要學(xué)生能知道分子間引力與斥力同時(shí)存在,且知道什么時(shí)候分子間表現(xiàn)出引力,什么時(shí)候分子間表現(xiàn)出斥力即可。另外要做好兩個(gè)鉛塊間的分子引力實(shí)驗(yàn)。
--示例
課題:
分子運(yùn)動(dòng)論的初步知識(shí)
教學(xué)重點(diǎn):
知道分子動(dòng)理論的三個(gè)基本觀點(diǎn)和相對應(yīng)實(shí)驗(yàn)事例,并能用分子動(dòng)理論的觀點(diǎn)進(jìn)行解釋.
教學(xué)難點(diǎn):
對分子間作用力的理解,以及用微觀理論定性解釋宏觀現(xiàn)象.
教學(xué)手段:
講授、實(shí)驗(yàn)
教具:
燒杯、紅墨水、清水、香水、乒乓球、集氣瓶、NO2氣體、鉛塊、計(jì)算機(jī)
知識(shí)內(nèi)容
教師活動(dòng)
學(xué)生活動(dòng)
一、引入課題
二、物質(zhì)由分子構(gòu)成
構(gòu)成物質(zhì)的分子一般很小,直徑一般在10-10m左右,物體內(nèi)含有的分子數(shù)目一般很多
三、分子的運(yùn)動(dòng)
分子總在做不停的無規(guī)則的運(yùn)動(dòng),在不同的物質(zhì)相互接觸時(shí),彼此進(jìn)入對方的現(xiàn)象叫擴(kuò)散.
四、分子間的作用力
分子間存在相互作用力,分子間同時(shí)存在引力和斥力.當(dāng)分子間距離等于平衡位置時(shí),分子間引力等于斥力,作用力為零;當(dāng)分子間距離小于平衡位置時(shí),分子間引力小于斥力,作用力表現(xiàn)為斥力;當(dāng)分子間距離大于平衡位置時(shí),分子間引力大于斥力,作用力表現(xiàn)為引力.
固體和液體很難壓縮、固體較難被拉伸,都是由于分子間作用力的原因.
五、思考題(能力提高)
擴(kuò)散快慢跟什么因素有關(guān)?
將一乒乓球由一定高度靜止釋放,提出問題:乒乓球運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能上哪兒去了?
講解、舉例
通過實(shí)例講解分子數(shù)目巨大,讓學(xué)生體會(huì)分子非常?。?/p>
打開香水瓶蓋,提問:為什么我們能聞到香味?香料分子是怎樣進(jìn)入我們的鼻子?
演示NO2氣體與空氣間的擴(kuò)散過程
演示紅墨水在清水中的擴(kuò)散現(xiàn)象
教師解釋原因
計(jì)算機(jī)模擬演示氣體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)
計(jì)算機(jī)模擬演示擴(kuò)散過程
教師講解
做鉛塊間分子作用力的演示實(shí)驗(yàn)
演示實(shí)驗(yàn):比較紅墨水在冷水和熱水中擴(kuò)散快慢實(shí)驗(yàn)
觀察乒乓球的運(yùn)動(dòng)情況,并回答問題.
聯(lián)系化學(xué)中有關(guān)分子的知識(shí)思考
學(xué)生思考并回答問題,
學(xué)生舉例說明日常生活中的相似現(xiàn)象
學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn),發(fā)散思維
作業(yè):P14—練習(xí)1、2
(1)看動(dòng)畫思考。動(dòng)畫中有高山、瀑布、河流、飛鳥、水車、樹木等內(nèi)容。
(2)學(xué)生在動(dòng)畫中找出有動(dòng)能和勢能的物體,并說明理由。
學(xué)生1:水車和飛鳥有動(dòng)能,因?yàn)樗鼈冊谶\(yùn)動(dòng)。
學(xué)生2:瀑布和河流也有動(dòng)能,因?yàn)樗鼈冊谶\(yùn)動(dòng)。
學(xué)生3:飛鳥、瀑布有重力勢能,因?yàn)樗鼈兪艿街亓ψ饔?,而且距離地面有一個(gè)高度。
學(xué)生4:山上的樹木也有重力勢能,因?yàn)樗鼈円彩艿街亓ψ饔?,而且距離地面有一個(gè)高度。
2.回顧分子動(dòng)理論內(nèi)容
學(xué)生5:一切物體都是由分子構(gòu)成;分子在永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。
學(xué)生6:還有一點(diǎn),分子間有相互作用的引力和斥力。
師:用什么實(shí)驗(yàn)來證明分子在永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)?
生:將一滴紅墨水滴入清水中,清水變紅。
師:這幾點(diǎn)內(nèi)容對我們今天學(xué)的學(xué)習(xí)很重要。
評(píng)析:再現(xiàn)機(jī)械能知識(shí)與分子動(dòng)理論的內(nèi)容,為后面的類比得到內(nèi)能的概念作認(rèn)知上的鋪墊。
二、探究學(xué)習(xí)
1.探究內(nèi)能概念
(1)用形象類比法引出內(nèi)能概念
類比動(dòng)畫圖1:運(yùn)動(dòng)的藍(lán)球與運(yùn)動(dòng)的分子
學(xué)生通過類比得出:藍(lán)球因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)而具有動(dòng)能,分子運(yùn)動(dòng)也具有動(dòng)能。
類比動(dòng)畫圖2:被舉高的磚頭與地球間有引力,分子間也有引力。
學(xué)生通過類比得出:磚頭與地球間因?yàn)橄嗷ノ袆菽埽肿娱g相互吸引也有勢能。
類比動(dòng)畫圖3:被壓縮的彈簧有斥力,分子間也有斥力。
學(xué)生通過類比得出:彈簧各部分間,因有斥力而具有勢能,分子間有斥力也有勢能。
(2)師生共同概括出內(nèi)能的概念:物體內(nèi)所有分子動(dòng)能與分子勢能的總和叫內(nèi)能。
(3)深化內(nèi)能的概念
①老師提出系列問題:
A.物體動(dòng)能大小與什么因素有關(guān)?
B.分子動(dòng)能大小與什么因素有關(guān)?
C.分子運(yùn)動(dòng)快慢與什么因素有關(guān)?
用動(dòng)畫圖重現(xiàn)紅墨水在熱水中比在冷水中擴(kuò)散得快的實(shí)驗(yàn),強(qiáng)化分子運(yùn)動(dòng)快慢與溫度關(guān)系的認(rèn)識(shí),并由此分析得出內(nèi)能大小與物體的溫度有關(guān):溫度越高,分子運(yùn)動(dòng)越快,內(nèi)能越大。
②練習(xí)深化:
A.烈日暴曬下的沙漠,它的內(nèi)能如何變化?你判斷的依據(jù)是什么?
B.將一杯水放入冰箱的急凍室內(nèi),它的內(nèi)能怎么變化?你的判斷依據(jù)?
學(xué)生7:沙漠的內(nèi)能增大,因?yàn)樗臏囟壬吡恕?/p>
學(xué)生8:水的內(nèi)能減少,因?yàn)樗臏囟冉档土恕?/p>
評(píng)析:這樣安排可以降低學(xué)生的學(xué)習(xí)難度,并為下面判斷內(nèi)能的改變作準(zhǔn)備。
2.探究改變物體內(nèi)能的途徑
(1)改變學(xué)生學(xué)習(xí)用具的內(nèi)能的活動(dòng)
師:你們有什么辦法改變你們的學(xué)習(xí)用具的內(nèi)能?
學(xué)生討論、活動(dòng)、匯報(bào)。
學(xué)生9:拿橡皮擦用力擦桌子,可增大橡皮擦的內(nèi)能。
學(xué)生10:雙手捂住筆,可以增大筆的內(nèi)能。
學(xué)生11:雙手用力搓筆,可以增大筆的內(nèi)能。
(2)學(xué)生討論后,師生共同歸納出改變物體內(nèi)能的途徑:做功和熱傳遞。
(3)練習(xí)鞏固(通過動(dòng)畫或圖畫再現(xiàn)生活情景):
動(dòng)畫①:擦著火柴
動(dòng)畫②:小孩滑下滑梯后說“好燙”
動(dòng)畫③:水被燒開的過程
圖畫④:鉆木取火
圖畫⑤:雪天里,走路的人雙手不斷的摩擦取暖
評(píng)析:通過活動(dòng),培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦的能力和從生活中發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律的能力。
三、讓學(xué)生匯報(bào)學(xué)習(xí)心得,小結(jié)本節(jié)內(nèi)容
學(xué)生13:知道了物體內(nèi)所有分子動(dòng)能與分子勢能的總和叫做內(nèi)能,改變內(nèi)能的途徑有兩個(gè):做功和熱傳遞。
(1)知道什么是熱運(yùn)動(dòng),知道分子熱運(yùn)動(dòng)劇烈程度與溫度有關(guān)
(2) 知道布朗運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散現(xiàn)象,并能簡單解釋其原因
教學(xué)建議
教材分析
分析一:本節(jié)教材內(nèi)容特點(diǎn)是先實(shí)驗(yàn)(擴(kuò)散現(xiàn)象和布朗運(yùn)動(dòng)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象),后得出結(jié)論(分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)),并根據(jù)現(xiàn)象說明熱運(yùn)動(dòng)與溫度有關(guān),因此做好演示實(shí)驗(yàn)是關(guān)鍵.
分析二:由于液體或空氣分子在熱運(yùn)動(dòng)過程中對懸浮于其中的顆粒的碰撞的不平衡性,使這些顆粒受力不平衡而開始運(yùn)動(dòng),這就是布朗運(yùn)動(dòng).由于分子運(yùn)動(dòng)的無規(guī)則性,造成布朗運(yùn)動(dòng)的不規(guī)則性.另外,溫度越高,分子熱運(yùn)動(dòng)越快,對顆粒的撞擊更強(qiáng),布朗運(yùn)動(dòng)更顯著.
分析三:溫度越高,分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)平均速度越快,這是一個(gè)宏觀統(tǒng)計(jì)結(jié)果,而對于具體某個(gè)分子,溫度與其運(yùn)動(dòng)速度并不一定存在這一關(guān)系,也許溫度升高,這個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)速度相反可能在降低.
教法建議
建議一:做好演示實(shí)驗(yàn)是關(guān)鍵,擴(kuò)散現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)和布朗運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)都需要認(rèn)真做.在做觀察布朗運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)過程中,用稀釋的墨汁做懸濁液,過稀時(shí)液體中的微粒太少,過濃時(shí)亮度變暗,而且微粒連在一起,不便觀察,可以多試幾次.墨汁也可以不放在載片玻璃的凹槽中而只簡單地滴一滴在載片玻璃上,蓋上蓋玻璃就可以.顯微鏡的放大率在40倍左右最合適.
建議二:在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,推出分子在不停地?zé)徇\(yùn)動(dòng)后,要注意再用熱運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)解釋造成該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的原因,以便鞏固、加深學(xué)生的認(rèn)識(shí).
建議三:有關(guān)布朗運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)除做好演示實(shí)驗(yàn)外,若有條件,最好能用計(jì)算機(jī)模擬一下該運(yùn)動(dòng)的微觀機(jī)制,這樣有利于學(xué)生對該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的理解.
教學(xué)設(shè)計(jì)方案
教學(xué)重點(diǎn):知道分子不停地?zé)o規(guī)則熱運(yùn)動(dòng),知道布朗運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)
教學(xué)難點(diǎn):布朗運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的微觀解釋
一、擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)
1、演示實(shí)驗(yàn)
空氣與二氧化氮?dú)怏w間的擴(kuò)散現(xiàn)象
2、概念:擴(kuò)散現(xiàn)象
3、擴(kuò)散現(xiàn)象的微觀解釋:分子的無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)
4、計(jì)算機(jī)演示擴(kuò)散過程
5、對比實(shí)驗(yàn):紅墨水在熱水和冷水中的擴(kuò)散快慢.
結(jié)論:溫度越高,分子運(yùn)動(dòng)越劇烈,擴(kuò)散越快
6、列舉日常生活中的擴(kuò)散現(xiàn)象:如香水味等
二、布朗運(yùn)動(dòng)
1、學(xué)生觀察布朗運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象
2、微觀解釋布朗運(yùn)動(dòng):分子撞擊不平衡
3、觀察布朗運(yùn)動(dòng)與溫度高低、顆粒大小關(guān)系:溫度越高,布朗運(yùn)動(dòng)越顯著;顆粒越小,布朗運(yùn)動(dòng)越顯著.
4、計(jì)算機(jī)演示布朗運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象以及產(chǎn)生原理
例:關(guān)于布朗運(yùn)動(dòng),下列說法正確的是
A、布朗運(yùn)動(dòng)是指懸浮在液體中的固體分子的運(yùn)動(dòng)
B、布朗運(yùn)動(dòng)是指液體分子的運(yùn)動(dòng)
C、布朗運(yùn)動(dòng)是液體分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的反映
D、布朗運(yùn)動(dòng)是指懸浮在液體中的顆粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)
答案:CD
評(píng)析:熟知布朗運(yùn)動(dòng)的實(shí)質(zhì)是解決本題的關(guān)鍵.
三、熱運(yùn)動(dòng)
由布朗運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)說明分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)與溫度的關(guān)系.
四、作業(yè)
探究活動(dòng)
題目:研究不同物質(zhì)形態(tài)間擴(kuò)散速度快慢
組織:個(gè)人或分組
從理論的角度來看,初中物理作為一門自然學(xué)科的教學(xué),給學(xué)生的感覺就是新奇與有趣,學(xué)生因而也容易產(chǎn)生一些問題.但在實(shí)際的教學(xué)中看到的情形更多的是,學(xué)生在面對“有趣”的物理現(xiàn)象時(shí),常常無問題可問,即使教師多方引導(dǎo),整個(gè)班級(jí)也常常如死水一潭一般.究其原因有二:一是學(xué)生對教師認(rèn)為有趣的現(xiàn)象沒有產(chǎn)生真正的興趣,或者沒有認(rèn)識(shí)到有趣之處;二是學(xué)生不敢或者不愿意提出問題,甚至有相當(dāng)一部分學(xué)生的思維比較被動(dòng),絲毫不想提出問題.筆者以為這里就需要先探討初中學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中問題意識(shí)的來源.
筆者的研究表明,初中學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中,問題意識(shí)更多的來源于認(rèn)知上發(fā)生的沖突.這一發(fā)現(xiàn)對之前所認(rèn)為的需要通過有趣、新奇的手段去激發(fā)學(xué)生的問題意識(shí)的認(rèn)識(shí)是有區(qū)別的,某種程度上表明了初中階段的學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中,更加注重自身的認(rèn)知需要,而這一發(fā)現(xiàn)與相關(guān)理論研究也是一致的,即只有當(dāng)學(xué)生的認(rèn)知發(fā)生失衡的時(shí)候,問題更容易產(chǎn)生.同時(shí)根據(jù)筆者對學(xué)生的調(diào)查也發(fā)現(xiàn),初中學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中也更在乎自己的認(rèn)知是否得到滿足.例如在牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律的探究中,為什么要設(shè)計(jì)那個(gè)斜面實(shí)驗(yàn)?很多時(shí)候教師都認(rèn)為學(xué)生難以提出這一問題,因而常常是自己提出然后去展開探究.而筆者在研究中發(fā)現(xiàn),如果結(jié)合學(xué)生在生活中的經(jīng)驗(yàn),是可以激發(fā)學(xué)生提出問題的.如學(xué)生在生活中有乘坐過山車的經(jīng)驗(yàn),那么結(jié)合這個(gè)實(shí)例,可以讓學(xué)生思考:如果從高處下來然后一直在平直的軌道上行駛,結(jié)果將會(huì)如何?在此問題的基礎(chǔ)上,再結(jié)合如何獲得不同的運(yùn)動(dòng)速度等問題,學(xué)生的思維就可以展開.學(xué)生會(huì)在大腦中構(gòu)思教師假設(shè)的情形,會(huì)對情形的原因提出自己的理解,同時(shí)又會(huì)遇到一些困難:過山車在平直軌道上到底是一直運(yùn)動(dòng)還是最終停止?速度可能有快慢嗎?又與哪些因素有關(guān)?……這些問題在實(shí)際教學(xué)中確實(shí)會(huì)自然出現(xiàn),而其出現(xiàn)原因,就在于學(xué)生在思維加工的過程中有了認(rèn)知需要,這證明認(rèn)知需要確實(shí)是問題的來源.
2初中物理學(xué)習(xí)中問題意識(shí)的激發(fā)策略
研究發(fā)現(xiàn),學(xué)生自己并不會(huì)自然發(fā)現(xiàn)問題的來源,也就是學(xué)生在教師的恰當(dāng)引導(dǎo)下確實(shí)會(huì)自發(fā)產(chǎn)生問題,但如果引導(dǎo)不當(dāng),問題就無法產(chǎn)生.這從表面上來看,是教師的引導(dǎo)影響著學(xué)生的問題提出,而實(shí)際上卻是學(xué)生能否有效地接受外界或自身的有效信息刺激,進(jìn)而激活自身的問題意識(shí).筆者以為,如果能夠從學(xué)生的自身去著力引導(dǎo),有助于讓學(xué)生養(yǎng)成不依賴于教師的教而高效地學(xué)習(xí)物理的習(xí)慣.那么,源于自身的問題意識(shí)如何被激發(fā)呢?
研究表明,可以采用如下策略:
其一,引導(dǎo)學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)矛盾.矛盾的背后就是認(rèn)知的失衡,就是問題意識(shí)的源泉.在分子運(yùn)動(dòng)理論的學(xué)習(xí)中,需要讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到分子運(yùn)動(dòng)理論的重點(diǎn),那么就可以引導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)物理知識(shí)的矛盾.當(dāng)學(xué)生認(rèn)識(shí)到物質(zhì)是由大量分子組成且分子在永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的時(shí)候,如果引導(dǎo)學(xué)生建立分子運(yùn)動(dòng)的具體情形,比如說讓學(xué)生想像班級(jí)上所有的學(xué)生是一個(gè)個(gè)分子,且在不斷地運(yùn)動(dòng),那么學(xué)生就會(huì)發(fā)現(xiàn)分子的運(yùn)動(dòng)是需要空間的,于是分子之間是否存在空隙的問題就會(huì)自然產(chǎn)生.沒有這樣的矛盾引導(dǎo)發(fā)現(xiàn)與同步的認(rèn)知失衡的話,這個(gè)問題學(xué)生就難以自發(fā)地提出來.
其二,引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)利用物理概念或規(guī)律去描述矛盾.用物理概念或規(guī)律去描述矛盾是物理學(xué)習(xí)的重點(diǎn),也是由生活經(jīng)驗(yàn)向物理知識(shí)過渡的重要階段.事實(shí)上在筆者的研究中可以發(fā)現(xiàn),學(xué)生起初會(huì)用生活語言或之前學(xué)過的物理語言去描述矛盾,比如說上例中學(xué)生會(huì)問:分子與分子之間是不是有距離?距離雖然也屬物理語言,但其描述的是一維空間,與“空隙”所描述的三維空間是有區(qū)別的,這個(gè)時(shí)候就需要教師去引導(dǎo),引導(dǎo)的辦法自然還是讓學(xué)生認(rèn)識(shí)“距離”是否能夠完全描述分子運(yùn)動(dòng)的實(shí)際情形.一旦引導(dǎo)成功,學(xué)生就會(huì)發(fā)現(xiàn)物理概念的適切性.這其實(shí)也為學(xué)生的問題提出奠定了語言基礎(chǔ),即將抽象的問題意識(shí)形成具體的物理問題.
其三,引導(dǎo)學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中養(yǎng)成內(nèi)省習(xí)慣.內(nèi)省是學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性的重要途徑,只有經(jīng)過內(nèi)省,學(xué)生才會(huì)擺脫對外界(如教師或教材)的依賴,真正將物理學(xué)習(xí)內(nèi)化為一種內(nèi)在習(xí)慣.在分子運(yùn)動(dòng)理論的教學(xué)中,筆者引導(dǎo)學(xué)生反思學(xué)習(xí)過程,尤其是一些重要的問題是如何提出的過程.學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)有時(shí)候即使不經(jīng)教師提醒或引導(dǎo),只要自己能夠積極地思維,尤其是發(fā)散思維與內(nèi)斂思維同時(shí)運(yùn)用,也能夠發(fā)現(xiàn)問題,也能夠提出問題解決的初步思路.這樣的內(nèi)省,使得學(xué)生擁有一種內(nèi)在的問題意識(shí),從而讓問題意識(shí)的激發(fā)成為學(xué)生自己的事情.
3問題意識(shí)的激發(fā)需要保護(hù)學(xué)生的好奇心
物質(zhì)分割有一個(gè)限度,分割到某一限度時(shí)小粒子能保持物質(zhì)原來的化學(xué)性質(zhì),但用肉眼不能看到,只能借助電子顯微鏡觀察,1811年,意大利物理學(xué)家阿伏伽德羅將組成物質(zhì)的、仍能保持其化學(xué)性質(zhì)不變的最小微粒命名為分子。
二、走進(jìn)微觀世界
1,我們知道了物質(zhì)由分子組成,人們又猜測分子能不能繼續(xù)分割,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)分子是由更小的粒子組成,并把這樣的粒子稱為原子,同時(shí)還發(fā)現(xiàn)有的分子由多個(gè)原子組成。有的分子由單個(gè)原子組成,進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),原子是由帶正電的原子核和核外帶負(fù)電的電子所組成,在一般情況下原子核所帶的正電和核外電子所帶的負(fù)電相等,原子核由更小的粒子――質(zhì)子和中子組成,而質(zhì)子和中子又由更小的夸克組成……在探索微觀世界的過程中,科學(xué)家對原子的結(jié)構(gòu)進(jìn)行猜想和實(shí)驗(yàn),并提出了多種模型,1909年,著名科學(xué)家盧瑟福在進(jìn)行了α粒子散射實(shí)驗(yàn)后,提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型。
2,我們知道:許多物體都有氣味,我們可以從不同的氣味來區(qū)別出不同的物體,物體氣味哪里來的呢?根據(jù)探究,人們認(rèn)為物體的氣味與構(gòu)成物質(zhì)的分子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān),那么分子又在做怎樣運(yùn)動(dòng)呢?通常情況下,分子運(yùn)動(dòng)是看不見、摸不著的,但我們可以通過一些看得到的宏觀現(xiàn)象來探究它的運(yùn)動(dòng)情況,這種方法叫做轉(zhuǎn)換法,1827年。英國植物學(xué)家布朗把花粉放入水中,然后取出一滴這種懸浮液放在顯微鏡下觀察,發(fā)現(xiàn)花粉小顆粒在水中像著了魔似的不停運(yùn)動(dòng),而且每個(gè)小顆粒的運(yùn)動(dòng)方向和速度都改變很快,不會(huì)停下來,這些小顆粒實(shí)際上是由上萬個(gè)花粉分子組成的分子團(tuán),由于受液體分子撞擊不平衡,從而表現(xiàn)出無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的情況,這就是最著名的布朗運(yùn)動(dòng),布朗運(yùn)動(dòng)雖然不是分子的運(yùn)動(dòng)。但該現(xiàn)象說明了分子在永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng),南宋詩人陸游《村居書喜》詩中的兩句“花氣襲人知驟暖,鵲聲穿樹喜新晴”,則告訴我們分子運(yùn)動(dòng)的快慢和溫度有關(guān)系,溫度越高,分子運(yùn)動(dòng)越快。
3,物體由分子組成,雖然分子在永不停息地運(yùn)動(dòng)但不會(huì)成為散沙,固體具有一定的體積和形狀;液體具有一定的體積,但沒有一定的形狀,具有流動(dòng)性;氣體既無一定的體積,又無一定的形狀,具有很強(qiáng)的流動(dòng)性,這都與分子間存在著相互作用力有關(guān),如兩滴水珠互相拉近后能自動(dòng)結(jié)合成一滴較大的水珠;一個(gè)細(xì)鐵圈的中間松松地系著一根棉線,將細(xì)鐵圈平放在肥皂液中后取出,細(xì)鐵圈便帶上一層肥皂膜,用一根棒將棉線一側(cè)的肥皂膜輕輕地戳破,結(jié)果棉線被另一側(cè)的肥皂膜拉向一邊,這些說明分子間存在一定的引力作用,生活中給自行車車胎打氣時(shí)要用力,也很好地說明氣體分子間存在斥力。
分子之間的引力和斥力是同時(shí)存在的,引力和斥力大小都是由分子間距離大小而決定的,當(dāng)分子間距離為某一值r0(1×10-10m)時(shí),引力等于斥力;當(dāng)分子間的距離大于r0時(shí),引力和斥力都要減小,但斥力比引力減小得更快,此時(shí)引力大于斥力,引力起主要作用;當(dāng)分子間距離小于r0時(shí),引力和斥力都將增大,但斥力比引力增大得快,此時(shí)斥力大于引力,斥力起主要作用;當(dāng)分子間的距離大于分子直徑的10倍時(shí),分子間的引力和斥力都變得十分微弱,此時(shí)分子間的作用力可忽略不計(jì),
4,固體和液體雖然有一定的體積,但其分子之間仍有空隙,在一根較長的玻璃管中注入一半水,再緩慢地倒?jié)M酒精,用手指封住開口端,上下來回顛倒數(shù)次再豎起來,可以發(fā)現(xiàn)管內(nèi)液面下降,這個(gè)實(shí)驗(yàn)直接地說明了分子間存在空隙。
“學(xué)起于思,思源于疑?!庇霉旁娨胄抡n,能設(shè)置懸念,會(huì)讓學(xué)生在無意中產(chǎn)生疑問。例如學(xué)習(xí)光的反射時(shí),我問學(xué)生;“著名詩句,”不識(shí)廬山真面目,只緣身在此山中?!八鯓拥奈锢碇R(shí)呢?”學(xué)生感到新奇,有一種迫切想弄明白的心理,在這種心理的驅(qū)使下,產(chǎn)生了強(qiáng)烈的求知欲望,于是便積極投入學(xué)習(xí)。經(jīng)過探究分析同學(xué)們終于明白,詩句所包含的為光的反射現(xiàn)象。因?yàn)閺]山層巒疊嶂,處在不同位置,就有不同物體反射的光線進(jìn)入眼睛,所以就看到千姿百態(tài)的廬山美景??梢?,用古詩引入能順利地把學(xué)生帶進(jìn)物理樂園、融入物理意境,增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和內(nèi)驅(qū)力。
2 以詩激趣 增進(jìn)理解
興趣是最好的老師,教師如能給學(xué)生提供豐富的學(xué)習(xí)素材,不僅可以拓展學(xué)生的思維空間,培養(yǎng)良好的思維習(xí)慣,幫助理解教學(xué)內(nèi)容,更重要的是能夠激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。如學(xué)習(xí)機(jī)械能時(shí)為了讓學(xué)生加深對機(jī)械能概念的理解與掌握,我以詩激趣,選用了“黃河遠(yuǎn)上白云間,千里江陵一日還?!钡募丫?。因?yàn)榍耙痪湫蜗蟊砻鼽S河水蘊(yùn)藏著巨大的重力勢能,后一句則生動(dòng)描述了奔騰不息的長江水蘊(yùn)含著豐富的動(dòng)能。而在學(xué)習(xí)機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)化時(shí),又列舉“飛流直下三千尺,疑是銀河落九天”的名句,讓學(xué)生聯(lián)想“銀河”從“九天”“直下”的壯觀美景,感悟動(dòng)能與重力勢能的轉(zhuǎn)化。這樣他們在欣賞詩句意境的同時(shí)掌握了相關(guān)的物理知識(shí),看到了古詩中的物理價(jià)值,感受物理帶給他們的快樂與趣味,使他們在求知與興趣的碰撞中保持昂揚(yáng)的學(xué)習(xí)銳氣,達(dá)到了寓教于樂,寓學(xué)于趣的目的。
3 選詩練習(xí) 重視應(yīng)用
物體運(yùn)動(dòng)狀況的描述取決于參照物,同一物體選用不同的參照物,它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有所不同,學(xué)生對此易出錯(cuò)誤。實(shí)踐發(fā)現(xiàn)若只是單純的強(qiáng)調(diào)概念,學(xué)生不易理解,而且這樣的指令性做法,只能使他們一知半解、似懂非懂,效果不佳。對此我引導(dǎo)學(xué)生通過判斷“兩岸青山相對出,孤帆一片日邊來?!敝械倪\(yùn)動(dòng)物體和參照物進(jìn)行練習(xí)。經(jīng)過啟發(fā)同學(xué)們便順利找出前一句參照物是“孤帆”,運(yùn)動(dòng)物體是“青山”。而后一句參照物是“兩岸”運(yùn)動(dòng)物體是“孤帆”。由此可見;選用詩句作練習(xí),不僅能讓學(xué)生加深對概念的理解,而且使所學(xué)知識(shí)得到了運(yùn)用與鞏固,收到了事半功倍的效果。
4 貼近生活 走向物理
擴(kuò)散現(xiàn)象是自然界中很普遍的現(xiàn)象之一,但分子運(yùn)動(dòng)比較抽象,給學(xué)習(xí)帶來了困難,學(xué)生對此容易產(chǎn)生畏懼心理。使用傳統(tǒng)方法去講解,學(xué)生難免有單調(diào)乏味之感。于是我利用“花氣襲人知驟暖,雀聲穿樹喜新驚”的佳句;引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用分子動(dòng)理論進(jìn)行分析。原來氣溫驟升,使花朵分泌的芳香油分子運(yùn)動(dòng)加快,其香味被人聞到了,溫度越高擴(kuò)散越快,分子運(yùn)動(dòng)越劇烈。通過這樣的實(shí)例,學(xué)生覺得分子運(yùn)動(dòng)并不抽象了,認(rèn)識(shí)到物理就在身邊,自然現(xiàn)象中就包含豐富的物理知識(shí),這種做法突破了傳統(tǒng)學(xué)習(xí)中的封閉狀態(tài),打開了自然界與物理間的通道,為更好地學(xué)習(xí)物理開辟了廣闊的空間。
物理是一個(gè)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科,又是一個(gè)和生活聯(lián)系很密切的學(xué)科,課程標(biāo)準(zhǔn)改革后,在物理教學(xué)中提出要“從生活走向物理,從物理走向社會(huì)”的教學(xué)理念。對于布朗運(yùn)動(dòng)的演示實(shí)驗(yàn),初高中都有涉及,本文分別針對初高中教學(xué)中關(guān)于演示布朗運(yùn)動(dòng)這一實(shí)驗(yàn)做一些研究和改進(jìn)。在教學(xué)上可以得到較好的效果。
1.簡介布朗運(yùn)動(dòng)原理及其地位
布朗運(yùn)動(dòng)是指用顯微鏡才能看到的懸浮在液體或氣體中微小顆粒所作的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。布朗運(yùn)動(dòng)永遠(yuǎn)不會(huì)停止,并且隨溫度升高而愈加劇烈,布朗運(yùn)動(dòng)不是分子運(yùn)動(dòng),而是分子運(yùn)動(dòng)對微粒集團(tuán)的作用引起的結(jié)果,布朗運(yùn)動(dòng)只是相對粗略地證明了分子運(yùn)動(dòng)的存在和分子運(yùn)動(dòng)的內(nèi)在性,雜亂性與永恒性[1]。
布朗運(yùn)動(dòng)是分子運(yùn)動(dòng)論的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ),是分子運(yùn)動(dòng)這種微觀現(xiàn)象的宏觀體現(xiàn)。在液體和氣體中懸浮的塵埃煙霧等都有這種類似的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象。對這個(gè)現(xiàn)象的理論研究只有用統(tǒng)計(jì)物理的方法才能闡述清楚原理,才能表達(dá)出對布朗運(yùn)動(dòng)研究的方法及其理論深度廣度,賦予嶄新的內(nèi)涵。
在中學(xué)物理教學(xué)中,學(xué)生們可以認(rèn)識(shí)到微小粒子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)是由于液體分子對懸浮微小粒子無規(guī)則撞擊的結(jié)果。在教學(xué)上一直用布朗運(yùn)動(dòng)中粒子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)來證明分子熱運(yùn)切的理論,這正是說明布朗運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)的理論和實(shí)踐有著重要的意義。
2.演示布朗運(yùn)動(dòng)的一般方法、改進(jìn)原因和評(píng)價(jià)
初級(jí)中學(xué)物理課本第十六章《熱和能》中的第一節(jié)《分子熱運(yùn)動(dòng)》中,以兩個(gè)課堂演示實(shí)驗(yàn)分別講解了氣體間、液休間擴(kuò)散現(xiàn)象,從而揭示“組成物質(zhì)的分子或原子并不是靜止不動(dòng)的,而是在不停地運(yùn)動(dòng)著”的理論,也就詮釋了“擴(kuò)散”這一物理名詞:不同物質(zhì)在相互接觸時(shí),彼此進(jìn)人對方的現(xiàn)象。
課本上傳統(tǒng)演示氣體擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)是用裝有紅橙色二氧化氮?dú)怏w的瓶子上面,倒扣一個(gè)空瓶子,使兩個(gè)瓶口相對,之間用一玻璃板隔開,抽掉玻璃板后引導(dǎo)學(xué)生觀察會(huì)發(fā)生什么變化?時(shí)間長,不利于觀察。氣體制備有局限。
教材中演示液體分子也有擴(kuò)散現(xiàn)象環(huán)節(jié),是這樣描述的:在量筒里裝一半清水,水下面注入藍(lán)色的硫酸銅溶液,靜放幾天后,界面逐漸模糊不清了。以此說明液體分子也在不停的做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。雖然此實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯說服力強(qiáng),但不足之處就是現(xiàn)象出現(xiàn)距離實(shí)驗(yàn)操作要幾天時(shí)間,學(xué)生不能當(dāng)堂觀察到現(xiàn)象,印象不夠深刻,而且硫酸銅溶液配制也比較費(fèi)力。
通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)可以加深學(xué)生對“氣體分子是不停地運(yùn)動(dòng)著”這一概念的理解,還在一定程度上鍛煉了學(xué)生的思維能力和創(chuàng)新能力。最后通過本課講解揭示“組成物質(zhì)的分子或原子不是靜止不動(dòng)的,而是在不停地運(yùn)動(dòng)著”的理論。本課的重點(diǎn)是如何形象直觀地揭示這種現(xiàn)象。通過香煙煙氣和空氣相對地?cái)U(kuò)散運(yùn)動(dòng),把本課內(nèi)容具體化,生活化。易于觀察和理解。把課本上用來演示影響擴(kuò)散快慢因素的實(shí)驗(yàn)時(shí)用的墨水代替硫酸銅溶液,墨水貼近生活,現(xiàn)象出現(xiàn)得快,且也可與后面演示影響擴(kuò)散快慢因素的實(shí)驗(yàn)接應(yīng)好,得到事半功倍的效果。
3.演示方法的具體改進(jìn)及評(píng)價(jià)
關(guān)于演示布朗運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn),學(xué)生的科研心理和研究的深度都有所不同。因此有著不同的教學(xué)側(cè)重。
在演示氣體擴(kuò)散現(xiàn)象時(shí),試驗(yàn)方法如下:取透明且清潔的兩個(gè)空集氣瓶,取其中一集氣瓶,在其內(nèi)點(diǎn)燃一支香煙,香煙燃燒產(chǎn)生灰白色的煙氣,使瓶內(nèi)有足量的煙氣,然后將集氣瓶翻轉(zhuǎn)過來,蓋上一片薄玻璃片。然后將裝有煙氣的集氣瓶連同玻璃片倒放在另一裝有空氣的集氣瓶上見圖(2)。兩瓶相對,穩(wěn)定后,抽去中間的薄玻璃片,可以觀察到白色的煙氣不斷地向裝有空氣的集氣瓶里運(yùn)動(dòng),煙氣灰白色,空氣無色,兩瓶氣體的顏色逐漸變得一致,片刻后兩瓶顏色達(dá)到一致。由于初中學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了關(guān)于重力的一些知識(shí),又由于煙氣比空氣密度大,學(xué)生容易誤解為出現(xiàn)這種實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是重力造成的。這時(shí)教師可以引導(dǎo)學(xué)生思考煙氣和空氣接觸后彼此進(jìn)入對方是不是由于重力的原因?怎樣驗(yàn)證自己的結(jié)論?引導(dǎo)學(xué)生思考討論,想到另取兩個(gè)空集氣瓶,取其中一集氣瓶按上述方法充滿香煙煙氣,蓋上薄玻璃片,將空氣集氣瓶倒放在其上,方法同上,見圖(3),當(dāng)抽去薄玻璃片后,可以觀察到香煙煙氣不斷地運(yùn)動(dòng)到上面的空氣中,最后達(dá)到顏色一致。本實(shí)驗(yàn)排除了香煙煙氣和空氣彼此進(jìn)入對方是重力的原因,能成功演示當(dāng)兩者彼此接觸后能發(fā)生擴(kuò)散現(xiàn)象,正說明了組成香煙煙氣的分子和空氣分子是不停運(yùn)動(dòng)的。在此筆者還要介紹在演示液體擴(kuò)散現(xiàn)象時(shí)教法上的一些改進(jìn),演示的具體方法如下:取一量筒,注入若干清水,然后用滴灌向量筒內(nèi)滴入幾滴藍(lán)色鋼筆水,會(huì)發(fā)現(xiàn)藍(lán)色鋼筆水在水中慢慢擴(kuò)散開來,最后整杯水的顏色統(tǒng)一,變成淡藍(lán)色。由此實(shí)驗(yàn)來說明液體分子也在永不停息的做無規(guī)則運(yùn)動(dòng),液體也存在擴(kuò)散現(xiàn)象。而接下來教師就可以拿來一杯熱水和一杯冷水,同時(shí)滴入等量的墨水,來引導(dǎo)學(xué)生猜想哪個(gè)杯子的墨水?dāng)U散的快?以此進(jìn)行下面的教學(xué)。
在初中物理課本中此實(shí)驗(yàn)用到的二氧化氮?dú)怏w在制取過程中費(fèi)時(shí),需要化學(xué)試劑及反應(yīng)器。對于初中學(xué)生來說,對二氧化氮的認(rèn)識(shí)還局限于課本,沒有生活上的認(rèn)識(shí)。初中物理要用生動(dòng)的實(shí)驗(yàn)給學(xué)生留下深刻印象,要貼近生活。告訴學(xué)生物理就在大家身邊,要勇于探索發(fā)現(xiàn)。這也是物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)的啟發(fā)性要求。考慮到此實(shí)驗(yàn)用到二氧化氮的性質(zhì)有:顏色為紅棕色,易于和空氣辨別,密度比空氣大。筆者想到與二氧化氮有相似性質(zhì)的香煙煙氣,香煙煙氣的顏色為白色,也容易與空氣辨別,且密度比空氣大。制備簡單,貼近生活,用香煙煙氣代替二氧化氮,對于每個(gè)學(xué)生來說都不陌生。這正是體現(xiàn)物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)驗(yàn)器材要簡單的要求。而在液體擴(kuò)散環(huán)節(jié),用墨水來演示更能突顯科學(xué)探究的教學(xué)新理念。
布朗運(yùn)動(dòng)的演示實(shí)驗(yàn)改進(jìn)后,可以在幾分鐘內(nèi)完成,既節(jié)省了時(shí)間又堅(jiān)強(qiáng)了教學(xué)效果。過去中學(xué)物理教學(xué)中都用顯微鏡觀察溶液的布朗運(yùn)動(dòng),引導(dǎo)學(xué)生在顯微鏡下觀看被觀察液體的裝片,由于鏡頭上有臟污或者其他不正常的操作,可能會(huì)看到一些干擾現(xiàn)象。不同的人眼睛焦度不同,當(dāng)分別觀察時(shí),必須反復(fù)調(diào)焦,在有限的課堂時(shí)間內(nèi),教師無法準(zhǔn)確的掌握每位學(xué)生觀察到了什么,也就難以對每位學(xué)生的觀察結(jié)果進(jìn)行有針對性的指導(dǎo),這樣學(xué)生也就不能對觀察到的現(xiàn)象做有進(jìn)一步分析研究。直到觀察結(jié)束,許多學(xué)生也沒有對布朗運(yùn)動(dòng)形成一個(gè)正確的認(rèn)識(shí)和理解。因此,必須改進(jìn)這種觀察方法,由學(xué)生單獨(dú)用顯微鏡觀察變成在老師指導(dǎo)下全班學(xué)生或較多同學(xué)一起觀察、研究和討論。經(jīng)過研究和實(shí)踐,筆者發(fā)現(xiàn)用攝像法將布朗運(yùn)動(dòng)顯示在屏幕上,這樣一次就可以供20-25人觀看,可以有效克服上述困難,取得的教學(xué)效果較好。
(2)利用演示實(shí)驗(yàn)做好導(dǎo)學(xué)。演示實(shí)驗(yàn)既能使學(xué)生的注意力高度集中,又可以把抽象復(fù)雜的物理概念生動(dòng)地顯示在學(xué)生面前,使學(xué)生易理解、易掌握。因此,教師應(yīng)根據(jù)教材要求和特點(diǎn),精心組織教材上所要求的每一項(xiàng)演示實(shí)驗(yàn)。物理演示實(shí)驗(yàn)具有形象、真實(shí)、生動(dòng)和有趣的特點(diǎn),可以為學(xué)生創(chuàng)設(shè)一個(gè)最直觀的物理情景,給學(xué)生以感性認(rèn)識(shí),能為學(xué)生在形成物理概念、得出物理規(guī)律等方面作出最直觀的鋪墊,使學(xué)生感受倍深。在充分利用教材所要求的配備儀器進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)的同時(shí),教師在教學(xué)中要自制教具加強(qiáng)演示的趣味和新穎性,體驗(yàn)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程和方法。例如,在一只塑料瓶中裝入一定量的水,在其中加入適量的奶粉,擰緊瓶蓋,充分搖勻,將激光筆發(fā)出的光透過瓶底對著瓶蓋照射,此時(shí)會(huì)看到由光沿直線傳播在瓶中形成的光柱。
化學(xué)是與日常生活聯(lián)系緊密的學(xué)科,教師講課聯(lián)系實(shí)際生活,必將增強(qiáng)學(xué)生的參與意識(shí),極大的激發(fā)探究問題的興趣。
1.某些內(nèi)容講授時(shí)學(xué)生可能一時(shí)難以理解,此時(shí)教師可講解一些與實(shí)際生活緊密相連的實(shí)例,使抽象難懂的內(nèi)容具體化、形象化,從而激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣,進(jìn)而使他們掌握知識(shí)。如講到100mL酒精和100mL水混合后總體積小于200mL。學(xué)生不能理解,這時(shí)我們舉例問學(xué)生把一碗蠶豆和一碗小米混合后體積是不是兩碗時(shí),學(xué)生回答不是。并讓他們解釋原因,這樣他們把微觀粒子與宏觀物質(zhì)聯(lián)系起來也就理解了酒精和水混合是由于小分子進(jìn)入大分子間隙使體積小于200mL。
2.巧設(shè)問題,因勢利導(dǎo),激發(fā)探究化學(xué)知識(shí)的興趣。如在二戰(zhàn)期間,德軍占領(lǐng)了丹麥,諾貝爾物理獎(jiǎng)的獲得者玻爾教授利用化學(xué)方法,使諾貝爾金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)氯芙庠谕跛?,在德國鬼子的眼皮子底下保存了兩年,安然無恙,之后又用化學(xué)的方法從溶液中置換出所有的金子,得以重鑄諾貝爾獎(jiǎng)?wù)?。請問同學(xué)們,教授采用什么辦法把溶液中的黃金全部置換出來?“一石激起千層浪”,這個(gè)問題立即引起了學(xué)生探究性學(xué)習(xí)的興趣,激發(fā)了學(xué)生進(jìn)一步探究的動(dòng)力,因勢利導(dǎo),從而在快樂中獲得知識(shí)
二、導(dǎo)入新課,激發(fā)興趣
新課的導(dǎo)入是整個(gè)教學(xué)過程的開端,它正如電影的“序幕”一樣,可以引起學(xué)生的注意,激發(fā)學(xué)生的興趣。懸念設(shè)置法、實(shí)驗(yàn)法和故事法等都是較好的導(dǎo)入新課的好方法。
懸念設(shè)置法,是指教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)和需要,巧設(shè)懸念,以此來激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲的一種導(dǎo)入新課的方法。教師可以把它與故事法結(jié)合起來進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)。比如在學(xué)習(xí)原電池時(shí),教師可以給學(xué)生講一個(gè)故事:有一個(gè)很富有的老人,他生活上豐衣足食,唯一的遺憾就是有兩顆門牙掉落了,這給他的生活帶來了很大不便。那有一天他就跑牙醫(yī)那去鑲了一顆金牙和一顆鋼牙,但自打他鑲了這兩顆牙齒后,頭痛就一直困擾著他。那大家知道簡單的鑲牙為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的后果嗎?想必這時(shí)候?qū)W生已經(jīng)被你激起了強(qiáng)烈的好奇心,這時(shí)候教師可以轉(zhuǎn)入正題,“學(xué)了今天的原電池內(nèi)容后大家就能明白其中的奧妙了?!毕嘈藕竺鎸W(xué)生必能以高度的熱情投入學(xué)習(xí)中。
實(shí)驗(yàn)法是教師按照教學(xué)目的,充分地控制實(shí)驗(yàn)的環(huán)境,創(chuàng)設(shè)一定的實(shí)驗(yàn)條件,科學(xué)地選擇研究對象,以直觀現(xiàn)象來激發(fā)學(xué)生興趣的一種教學(xué)方法。比如在學(xué)習(xí)Na2O2性質(zhì)時(shí),有一條是關(guān)于Na2O2和H2O可以發(fā)生反應(yīng)放出氧氣,那在學(xué)習(xí)這個(gè)性質(zhì)時(shí)教師可以先做一個(gè)滴水著火的實(shí)驗(yàn):(1)向蒸發(fā)皿中依次加入5g氯酸鉀粉末,5g蔗糖和2―3g Na2O2。把過氧化鈉放置在最上層。(2)用長滴管向過氧化鈉上滴加數(shù)滴水,然后迅速離開,容器里立即起火燃燒,火花十分明亮。學(xué)生必定對這個(gè)實(shí)驗(yàn)充滿好奇,相對的后面的教學(xué)就可以達(dá)到事半功倍的效果。
三、通過語言的感染力來激發(fā)學(xué)生的興趣
教人未見其趣必不樂學(xué)?,F(xiàn)代教師不僅要有廣博的知識(shí)而且要有精湛的教學(xué)藝術(shù)。其中教師講課時(shí)如果能讓自己的教學(xué)語言既顯得詼諧、風(fēng)趣又不乏邏輯性和科學(xué)性使學(xué)生愿意聽并引起高度注意能夠讓他們在較為輕松的環(huán)境中接受知識(shí)、增加技能。那么對天真活潑、好奇敏感的初中學(xué)生而言學(xué)習(xí)興趣是很容易被激發(fā)出來的。如在講到分子間有間隔時(shí)分子的間隔既看不見也摸不著學(xué)生很難理解我就將一個(gè)蘋果看作一種物質(zhì)的一個(gè)分子一顆芝麻看作另一種物質(zhì)的一個(gè)分子,那么一筐蘋果和一筐芝麻混在一起還有兩筐嘛學(xué)生當(dāng)然知道沒有兩筐,是因?yàn)橹ヂ樘顫M了蘋果間的間隙,分子也是這樣,同樣道理在學(xué)習(xí)分子運(yùn)動(dòng)速度和相對分子質(zhì)量的關(guān)系時(shí)若直接告訴學(xué)生物質(zhì)的相對分子質(zhì)量大,分子的運(yùn)動(dòng)速度就快物質(zhì)的相對分子質(zhì)量小分子的運(yùn)動(dòng)速度就慢,學(xué)生不僅難以理解而且很難記住。就舉了一個(gè)例子:甲乙兩個(gè)人甲是個(gè)大胖子二百多斤,而乙是個(gè)瘦子一百多斤。這兩個(gè)人那個(gè)跑得快哪個(gè)慢?學(xué)生異口同聲的說胖子慢瘦子快 我接著講質(zhì)量大的分子運(yùn)動(dòng)速度慢、質(zhì)量小的分子運(yùn)動(dòng)速度快相對分子質(zhì)量和質(zhì)量成正比,物質(zhì)的相對分子質(zhì)量大分子的運(yùn)動(dòng)速度就快物質(zhì)的相對分子質(zhì)量小分子的運(yùn)動(dòng)速度就慢。在學(xué)習(xí)地殼中元素含量時(shí)按氧硅鋁鐵鈣的由多到少的順序記住但是很容易忘我就利用諧音養(yǎng)閨女貼心,學(xué)生大笑。
一、什么樣的物體具有內(nèi)能?
內(nèi)能是物體內(nèi)部所有分子做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能與分子勢能的總和.由于物體由分子組成,分子又在不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng),因此一切物體,不論溫度高低、質(zhì)量大小、運(yùn)動(dòng)與否、狀態(tài)如何,都具有內(nèi)能.如0 ℃的水具有內(nèi)能,100 ℃的水具有內(nèi)能,0 ℃或0 ℃以下的冰也具有內(nèi)能.
例1 下列關(guān)于內(nèi)能的說法正確的是().
A. 靜止在地面的冰塊沒有內(nèi)能,鍋爐內(nèi)沸騰的水有內(nèi)能
B. 空中飛行的飛機(jī)有內(nèi)能,地面靜止的火車沒有內(nèi)能
C. 具有內(nèi)能的物體也一定具有機(jī)械能
D. 具有機(jī)械能的物體一定也具有內(nèi)能
解析: 靜止在地面的冰塊、火車都是由大量的分子組成的,這些分子在物體內(nèi)不停地做著無規(guī)則運(yùn)動(dòng),且分子之間也存在作用力,因此它們都具有內(nèi)能,與物體的溫度、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、高度等無關(guān),一切物體都具有內(nèi)能.但是當(dāng)這個(gè)物體整體既沒有運(yùn)動(dòng),也沒有被舉高,也沒有發(fā)生彈性形變時(shí),這個(gè)物體就不具有機(jī)械能.如果這個(gè)物體運(yùn)動(dòng)了,或被舉高了,或發(fā)生了彈性形變,它就具有了機(jī)械能,同時(shí)一定具有內(nèi)能.
答案:D
二、影響內(nèi)能大小的因素有哪些?
擴(kuò)散現(xiàn)象告訴我們:同一種物體,溫度越高,分子運(yùn)動(dòng)越劇烈,因此影響內(nèi)能的主要因素是物體的溫度.在其他條件都相同的情況下,溫度越高,物體具有的內(nèi)能越大.
在相同溫度下,分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度是相同的,而質(zhì)量大的物體擁有的分子數(shù)目比質(zhì)量小的物體擁有的分子數(shù)目多,因此具有的內(nèi)能也大.即在其他因素都相同的條件下,質(zhì)量越大,物體具有的內(nèi)能就越大.
例2 (2008年江蘇泰州中考題)實(shí)驗(yàn)探究和推理都是科學(xué)研究的基本方法,比如科學(xué)猜想,往往是以一定的事實(shí)和已有知識(shí)為依據(jù),通過推理而提出來的.
(1) 用放大鏡觀察素描炭筆的筆跡,觀察到微小的顆粒;麥粒碾成面粉,面粉揉成面團(tuán)……大量類似事實(shí),為我們想象物質(zhì)的結(jié)構(gòu)模型提供了依據(jù),終于認(rèn)識(shí)到:_____是由大量分子構(gòu)成的.向冷熱不同的清水中各滴一滴墨水,觀察到墨水?dāng)U散的快慢不一樣……大量類似現(xiàn)象使我們推想到:分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的快慢與_____有關(guān).
(2) 物理學(xué)上把“物體內(nèi)所有分子做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢能的總和叫做物體的內(nèi)能”,請你根據(jù)這個(gè)意思,結(jié)合所學(xué)知識(shí),就“影響物體內(nèi)能大小的因素”提出合理猜想,給出推理性結(jié)論,說明推理依據(jù)(參照示例).
① 示例:物體內(nèi)能的大小可能與物體的溫度有關(guān).推理性結(jié)論:一個(gè)物體的溫度越高,內(nèi)能越大.推理依據(jù):溫度越高,分子運(yùn)動(dòng)越快,分子動(dòng)能越大.
② 物體內(nèi)能的大小還可能與物體的_____有關(guān).推理性結(jié)論:_____.推理依據(jù):_____.
(3) 由于推理性結(jié)論具有一定的事實(shí)和理論依據(jù),所以在科學(xué)研究中,有時(shí)就運(yùn)用它來初步解釋相關(guān)問題.同學(xué)們也來嘗試一下.
在上圖中,a杯中水量較少,b、c、d杯的水量相同.根據(jù)問題(2)中所得的推理性結(jié)論,比較各杯中水的內(nèi)能的大?。?/p>
① _____杯中水的內(nèi)能最大,因?yàn)開____.
② _____兩杯中水的內(nèi)能不好比較,因?yàn)開____.
解析: (1) 根據(jù)熱運(yùn)動(dòng)理論可知,物質(zhì)是由分子組成的.向冷熱不同的清水中各滴一滴墨水,可看到熱水中墨水?dāng)U散得快一些,擴(kuò)散的快慢反映了分子運(yùn)動(dòng)的快慢,擴(kuò)散得越快,說明分子運(yùn)動(dòng)越劇烈.(2) 影響物體內(nèi)能的因素除了溫度以外,還應(yīng)該考慮質(zhì)量,因?yàn)樵谄渌蛩叵嗤臈l件下,物體質(zhì)量越大,擁有的分子數(shù)目就越多.(3) 要比較水的內(nèi)能大小,應(yīng)在質(zhì)量相同的條件下比較溫度,哪個(gè)溫度高,哪個(gè)內(nèi)能就大;或者在相同溫度下比較物體質(zhì)量,哪個(gè)質(zhì)量大,哪個(gè)內(nèi)能就大.如果兩個(gè)物體,一個(gè)溫度高,而另一個(gè)質(zhì)量大,就不好比較了.
答案:(1) 物質(zhì) 溫度 (2) 質(zhì)量 質(zhì)量越大,物體的內(nèi)能越大 物體質(zhì)量越大,物質(zhì)的分子數(shù)目就越多,所有分子動(dòng)能和勢能的總和就越大 (3) ① d d杯中的水量比a杯中多,與b、c杯中相同,但是溫度最高 ② a、b a杯中的水量比b杯中少,但是溫度比b杯中高
三、怎樣改變物體的內(nèi)能?
把兩個(gè)溫度不同的物體互相接觸,低溫物體溫度升高,內(nèi)能增大,高溫的物體溫度降低,內(nèi)能減小,這個(gè)過程叫做熱傳遞.熱傳遞改變著物體內(nèi)能,其實(shí)質(zhì)是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移,而不能說“溫度轉(zhuǎn)移”.
在熱傳遞過程中,內(nèi)能傳遞的多少叫做熱量.顯然熱量與內(nèi)能是有區(qū)別的,熱量特指在熱傳遞過程中傳遞的那部分內(nèi)能.討論熱量的前提是發(fā)生熱傳遞,而發(fā)生熱傳遞的條件是物體之間或物體的不同部分之間存在溫度差.同時(shí)注意:物體吸熱時(shí),內(nèi)能增加,但溫度不一定升高;物體放出熱量,內(nèi)能減少,但溫度不一定降低.
另一種改變內(nèi)能的方式是做功:對物體做功,物體內(nèi)能增加;物體對外做功,物體內(nèi)能減少.做功的實(shí)質(zhì)是機(jī)械能和內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化.