第十章 从粒子到宇宙教案沪粤版.docx
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第十章从粒子到宇宙教案沪粤版
第十章从粒子到宇宙
10.1认识分子
教学目标：
知识与技能
1、知道物质都是由分子组成；知道分子是保持物质性质不变的最小微粒；了解大多数分子直径的数量级为10－10m。
2、知道分子非常小，一般物体中含有大量分子。
过程与方法
3、学习领会猜想的方法。
4、经历通过计算认识分子“小”和“多”的过程，感知分子的大小，逐步形成丰富的想像力。
情感、态度与价值观
通过分析事例，意识到我们身边常见的现象里可能隐含着深刻的物理学道理，从而激发探索微观世界的兴趣。
教学重点：
猜想方法研究微观世界；认识和感受分子的小和多。
教学难点：
认识到猜想是一种科学研究方法并领会猜想的内涵。
教学过程：
一、新课引入：
[多媒体展示]：
屋檐滴水时间长了能“水滴石穿”；如书102页图10-2所示，铁铲用久了会变薄；当我们走近花园时能闻到花香。
[设疑]：
自然界中的物质是由什么组成的呢？
二、新课教学：
（一）、德谟克里特的猜想
[学生阅读]：
课文第102页中内容，想想人类是怎样认识分子的？
[讲述]：
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”。
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。
[提出问题]：
通过看课文后，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？
[讲解]：
古希腊的哲学家德谟克里特提出猜想：
大块物质是由极小的物质粒子组成的。
他把这种物质叫做“原子”，意思是这种粒子是不可再分割的。
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”。
（二）、什么叫分子
[讲解]：
在德谟克里特提出他的猜想之后的2000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“分子”，而且任何物质都是由分子组成的。
一切物质都是由大量分子组成的；如何物体，无论它们大小、轻重有何不同，也不论它们是否有生命，都是由分子组成的。
[讨论]：
你能再找出一些生活中的现象能说明一切物质都是由分子组成的吗？
（一座大楼、小石块是由分子组成的，大海中的水、一滴水由水分子组成，大的动物河马、小动物蚂蚁也是由分子组成的等等。
）
（三）、分子的大小
[设疑]：
我们学习了分子是保持物质性质不变的最小微粒，知道物质都是由大量分子组成的，那么这个大量倒底有多少呢？
一粒沙是由大量分子组成，那么一个沙分子又有多大呢？
[猜想与讨论]：
参照教材104页相关数据和图像进行猜想分子的大小。
[提问]：
春节的时候，我们很多同学喜欢买气球，买回家过几天后，你看到什么现象？
为什么气体还能跑掉呢？
[简介]：
“油膜法”测分子直径的方法：
把1滴油酸滴入盘中的水面，让其充分展开，形成单分子油膜，若把分子看成球形，则单分子油膜的厚度就可认为是油酸分子的直径，我们只要测出一滴油酸分子的体积，再测出油酸展开后的面积就可算出油膜的厚度，即为分子直径；
[多媒体展示]：
观看“油膜法”测分子直径的电脑动画。
经过测量和计算，我们算出单分子油膜的厚度，也就是分子的直径为10－10m。
用同样的方法我们还可以测其它物质分子的直径。
[总结]：
大多数分子的直径的数量级为10－10m。
[阅读与想象]：
①105页图10-6，1cm3的空气中，约有2.7×1019个分子，如果每秒让1亿个分子跑出来，要经过9000年才能使容器中所有的分子都跑出来；
②若有这么多砖块，它们能将地球铺满，且厚度达120km，相当40000层楼高；
③物质和分子的关系就像把一粒沙如果比做地球，那组成沙的分子就像地球中的一个小乒乓球。
[总结]：
这就是我们所学习的微观世界，你觉得它奇妙吗？
今天我们只学习了它的大小，以后我们还要学习更多的这方面的知识。
三、归纳小结：
你对分子的概念有怎样的认识？
你能用它来解释什么问题？
你还有什么困惑？
四、布置作业：
P105。
1—3
教学反思：
采用以学生为主体的启发式教学方式后，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的一模一样，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浮于表面化，举一反三的能力较弱；在以学生自主学习为主的形势下，那些只会死记死背的学生不如平常不很认真听讲的学生的思维要活跃。
10.2分子动理论的初步知识
教学目标：
知识与技能：
1、了解分子动理论的基本观点：
物体是由大量分子组成的，分子间是有空隙的，分子在不停地做无规则运动，分间存在相互作用力；
2、了解扩散现象和分子的热运动，知道温度越高，分子的无规则运动越剧烈；
3、了解所休、液体和固体分子的模型；
4、会利用分子动理论的知识解释有关简单现象；
过程与方法：
5、通过经历一系列的实验活动（活动1~活动4），认识分子动理论的基本观点，领会从可以直接感知的现象推测不可直接感知的事物这种间接研究方法；
情感态度与价值观：
6、体验简单的现象里可能包含深刻的物理知识，激发学生观察、思考的兴趣，养成通过分析、理解来学习物理的良好习惯。
教学重点：
做好四个活动，引导学生通过这些可见的现象推测、想象分子的运动和作用力情况，并抽象出固体、液体和气体分子的模型。
教学难点：
从现象推测分子运动和作用力并进一步建立分子的模型。
教学过程：
一、新课引入
情境：
南宋诗人陆游在《村居书喜》中写道：
“花气袭人知骤暖，鹊声穿树喜新晴．”桂花开了，在很远的地方就会有阵阵花香扑鼻而来，令人心旷神怡．你知道这是为什么吗?
二、新课教学
（一）、分子的运动
自主探究
提出问题：
组成物体的分子是静止的还是运动的?
猜想和假说：
①分子不会运动．②分子是运动的．
进行实验：
①打开香水瓶，一会儿就会满屋生香．
②进入鲜花店，香气扑鼻而来．
③在无风的天气里，从烟囱里冒出的浓烟逐渐远去，越来越疏散．
④长时间堆放煤的墙角，墙皮内部会变黑．
[总结]：
上述实验中的现象都是扩散现象．扩散指的是两种不同物质相互接触时，彼此进入对方的现象．扩散现象说明了：
①一切物质的分子都在不停地做无规则运动．②分子之间有间隙．
（二）、温度对分子运动的影响
自主探究
提出问题：
扩散的快慢跟什么因素有关呢?
猜测：
扩散的快慢可能跟组成物体的分子运动的快慢有关．
提出问题：
分子运动的快慢与什么因素有关呢?
猜测：
分子运动的快慢可能与温度有关。
实验：
在一个烧杯中装杯热水，另一个同样的烧杯中装等量的凉水．用滴管分别在两个烧杯底注入一滴墨水，比较两杯中墨水的扩散现象．
[总结]：
分子运动的快慢与温度有关，温度越高分子运动得越快．由于分子的运动跟温度有关，所以把分子的无规则运动叫做分子的热运动．
（三）、分子之间有间隙
自主探究
提出问题：
分子之间有间隙还是紧密地挨在一起?
猜想：
分子可能是紧紧地挨在一起的?
分子之间可能有空隙?
实验：
用两个相同的量筒分别装上等量的酒精和水，然后将它们倒入同一个量筒中．观察它们的总体积与混合前的体积的和的大小?
结论：
把相同体积的水和酒精倒入一个量筒中，他们混合后的总体积总是比混合前两个体积的和小一些，说明分子之问不是紧密地挤在一起的，说明了分子之间有一定的间隙．
[总结]；分子间存在着间隙
（四）、分子间的作用力
自主探究
提出问题：
扩散现象表明，分子在不停地运动，既然分子在运动，那么固体和液体中的分子为什么不会飞散开，而总是聚合在一起，保持一定的体积呢?
实验：
（1）会收缩的液膜。
见图10-13．
（2）将两个铅柱的底面削平、削干净，然后紧紧地压在一起，两块铝就会结合起来，甚至下面吊一个重物都不能把它们拉开．如图10-14所示。
（3）不听话的活塞。
见图10-15．
[总结]：
物体的分子之间存在引力和斥力，分子间的引力和斥力是同时存在的，何时是引力起主要作用，何时是斥力起主要作用，与分子间的距离有关．
[总结]：
分子动理论的内容：
物体是由大量分子组成的，分子间是有间隙的，分子在不停息地作无规则运动，分子间存在相互作用力．这就是分子动理论的初步知识．
（五）、固、液、气三态中的分子
[学生阅读]：
固体中分子之间的距离小，相互作用力很大，分子只能在一定的位置附近振动．所以，固体既有一定的体积，又有一定的形状．
液体中分子之间的距离较小，相互作用力较大，以分子群的形态存在，分子可在某个位置附近振动，分子群却可以相互滑过．所以，液体有一定的体积，但有流动性，形状随容器而变化．
气体中分子间的距离很大，相互作用力很小，每一个分子几乎都可以自由运动．所以，气体既没有固定的体积，也没有固定的形状，可以充满能够达到的整个空间．
[学生填表]：
物物质的状态
分子间距离
分子运动情况
形状和体积
固体
分子彼此靠得很近
在平衡位置附近振动
有一定形状和体积
液体
分子间距离较小
在一定限度内，分子能运动或滑动
无固定形状，但占有一定体积
气体
分子离得比较远
能够自由地向各个方向运动
没有固定的形状，没有确定的体积
三、课堂总结：
通过本节课学习，你对分子又有了哪些方面的进一步认识？
你能用这些知识解释生活中的哪些现象？
你能通过实验来验证这些知识吗？
你还存在什么疑惑？
四、作业：
P110。
2、3。
10.3“解剖”原子
教学目标：
知识与技能：
1、知道分子由原子组成，知道电子是原子的组成部分，了解原子核内还有质子和中子，质子和中子由夸克组成。
2、大致了解原子结构的汤姆孙“枣糕模型”和卢瑟福“行星模型‘，知道α粒子散射实验支持卢瑟福”行星模型。
过程与方法：
沿着科学家探索原子结构的历程，应用猜想、实验、模型等方法，了解原子的模型及原子核的组成。
情感态度与价值观：
了解科学家探索原子结构的历程和研究成果，激发同学们学习的积极性，体会微观世界是可以认识的，坚定科学探索的信心。
教学重点：
电子的发现、两种原子结构模型的建立和验证以及建立微观世界的结构图景。
教学难点：
两种原子结构模型的提出和验证，质子和中子由夸克组成。
教学过程：
一、引入新课
[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？
：
[讲述]：
上一节我们学了分子，分子已经很小了，它的直径大约是10-10m，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？
二、新课教学：
（一）分子可以再分吗
[学生阅读]：
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，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？
分道糖分子时还是甜的，但分到原子时就不再甜了
[设疑]：
原子能不能再分呢？
（二）把原子“切开”
[简介]：
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。
1987年英国物理学家汤姆逊确定了阴级射线的是由带负电的粒子组成，这种粒子被命名为“电子”。
自从一个伟大的发现——电子发现后，人们认识到原子也是可分的。
[学生阅读]：
课本中的信息浏览，了解电子的一些知识
学生回答：
①、电子的质量多大？
②、电子的半径是多少？
③、一个电子带的电量是多少？
（三）、原子结构的两种模型
[设疑]：
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？
[讲解]：
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。
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。
[学生活动]：
请同学们和科学家一起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。
[展示]：
汤姆孙枣糕摸型和卢瑟福核式模型（行星模型）。
[讨论]：
比较一下，你自己的猜想和那种模型相似，这两种模型那一种正确呢？
如何判断？
[阅读]：
α粒子散射实验
1911年，卢瑟福巧妙地利用放射性物质发出的α射线（带正电的粒子流）去轰击金箔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。
这表明，金箔的原子内部绝大部分区域是空荡荡的。
说明卢瑟福核式模型是正确的
[引入]：
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？
（四）、原子核内有些什么
[阅读]：
质子和中子
质子：
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
（五）、原子的结构：
[学生活动]：
请同学们用自己的话给原子作出合理的构想
[阅读]：
原子的结构
观察氢、氦、锂原子的示意图，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，质子和种子能不能再分呢？
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。
[展示]：
微观世界的尺度。
三、课堂小结：
通过本节课学习，你对物质的微观结构有了怎样的认识？
你感到了微观世界的神奇了吗？
你还存在哪些疑惑？
观看课件：
物质的组成。
四、作业布置：
课本115页自评与作业1、3
五、教学反思：
（一） 本节课着重的是引导学生沿着科学家探索微观世界的历程逐步深入。
从电子的发现，引导学生和科学家一起猜想原子的结构、建立原子的模型，引导学生观察α粒子散射实验，从实验结果分析哪一种模型更符合实际，得出原子结构的模型。
突出了科学家研究方法的教育。
（二）本节课注重引导学生，帮助学生，发挥其主观能动性。
多让学生参与，多让学生来体验，教师用不同的形式来引导学生充分挖掘他们的兴趣。
（三）电脑多媒体的使用。
发挥多媒体在教学中的特殊地位，不让其作为教学的傀儡，发挥其最大的效果。
10.4飞出地球
教学目标
1、知识与技能
（1）知道提出“地心说”的代表人物托勒玫，了解地心说的基本观点。
（2）知道提出“日心说”的代表人物哥白尼，了解日心说的基本观点。
（3）通过实验感受物体绕中心旋转需要拉力，知道万有引力是使行星绕太阳旋转、月亮绕地球旋转的力。
2、过程与方法：
学习、体验人类探索太阳系结构的过程，知道人们建立宇宙模型的基本方法是观察和数学。
3、情感态度与价值观：
（1）.通过学习了解人类对宇宙探索的历程，体会人类对宇宙探索中经历的艰辛和曲折，感受人类不懈的探索精神，形成学无止境的意识。
从科学家身上学习坚持不懈、勇于创新的科学精神。
（2）、知道哥白尼‘日心说“在天文学乃至自然科学研究中的具有重要的开创性意义。
教学重点：
地心说和日心说的提出者和基本观点，万有引力。
教学难点：
太阳系图景的想象，万有引力。
教学过程：
（一）、引入新课
提问：
请同学们说一下自己的生日
设疑：
同学们的生日为什么会有不同的说法，请同学们讨论一下。
（二）、新课教学：
1、古人富有想象的宇宙图景
[学生阅读]：
课本116页。
[提问]：
古人探索宇宙的方法是什么？
建立了哪两种典型的宇宙模型（渗透研究方法的教育）
2、托勒玫精心构柞地心说
[学生阅读]：
教材116页。
[提问]：
托勒玫认为地球是宇宙的中心，你是怎么认为的？
（学生讨论回答）
3、哥白尼吹响了科学革命的号角
[学生阅读]：
教材117页。
[提问]：
哥白尼认为太阳是宇宙的中心，你有什么看法？
（学生讨论回答）
[小结]：
人类对宇宙的认识是由错误向正确靠近，并不断深化。
哥白尼的日心说，有力推动人类文明进程。
人类如何才能实现飞天的梦想？
4、万有引力定律
[讲述]：
“苹果落地”的科学发现的故事。
[学生阅读]：
课本118-119页万有引力及信息链接，然后回答万有引力定律的内容。
5、飞出地球
[学生活动]：
感受拉力
[学生讨论]：
小球如何才能飞出去？
这个实验对你有什么启发？
[课件演示]：
宇宙速度。
引导学生阅读课本120页信息链接：
了解第一宇宙速度（环绕速度）、第二宇宙速度（脱离速度）、了解第三宇宙速度（逃逸速度）
6、人类航天的历程及我国的航天成就
[学生交流]：
人类航天的历程及我国的航天成就，我国及世界宇航事业的最新动态。
（三）、课堂小结
人类对宇宙的认识经历了怎样的过程？
通过本节学习你对航天知识有哪些了解？
你想为航天事业作贡献吗？
（四）、作业布置：
上网查询、阅读资料，进一步了解人类探索宇宙的过去、现在与未来，想一想为什么要探索宇宙；
10.5宇宙深处
教学目标：
知识与技能：
1.了解太阳系家族的成员。
2.了解银河系的形状及大致范围。
3.了解从地球到整个宇宙的结构层次和各层次的大致尺度。
过程与方法：
经历认识宇宙层次结构和尺度的过程
情感态度与价值观：
感受宇宙之大，激发探索宇宙奥秘和开发天空新家园的兴趣。
重点:
太阳系、银河系和宇宙的结构层次和尺度。
教学难点：
让学生形成大致正确的宇宙图景。
太阳系
教学过程:
一、引入新课
[讲述]：
迄今为止，人类发射的航天器大都是在太阳系以内航行，只有为数不多的冲出了太阳系的束缚。
在新的世纪，人类在对太阳系内金星、木星、土星、水星、天王星和海王星、彗星以及其它小行星探测的同时，还将冲出太阳系，到广阔的宇宙空间航行，进行星际探测，寻找外星生命的存在。
二、新课教学
（一）、从太阳系到银河系
[学生阅读]：
教材121页。
[回答]：
地球、太阳系、银河系之间的关系。
（二）、宇宙到底有多大
[学生阅读]：
教材122页
[讲述]：
广漠空间和其中存在的各种天体以及弥漫物质的总称。
宇宙是物质世界。
它处于不断的运动和发展中，在空间上无边无界，在时间上无始无终。
宇宙是多样而又统一的。
它的多样性在于物质的表现形态；它的统一性在于其物质性。
《淮南子·原道训》注：
“四方上下曰宇，古往今来曰宙，以喻天地。
”宇宙，一般当作天地万物的总称。
人类对宇宙的认识,从太阳系到银河系,再扩展到河外星系、星系团乃至总星系。
人们的视野已达到一百多亿光年的宇宙深处。
有人把总星系称为“观测到的宇宙”、“我们的宇宙”；也有人把总星系称为宇宙。
宇宙天体呈现出多种多样的形态：
有密集的星体状态，有松散的星云状态，还有辐射场的连续状态。
各种星体千差万别，它们的大小、质量、密度、光度、温度、颜色、年龄、寿命也不相同。
天体不是同时形成的。
球状体是在形成中的星体，O型星、B型星是年轻恒星，主序星（包括太阳）是中年恒星，白矮星和中子星是老年恒星。
每个天体都有它的发生、发展、衰亡的历史，但作为总体的宇宙则不生不死，无始无终。
宏观世界的尺度（从大到小）：
总星系，银河系，太阳系，地月系，地球，月亮。
三、开发新家园
[学生阅读]：
教材123页
[讲述]：
寻找“外星人”。
据天文学家推算，除银河系外，可能还有1000多亿个星系!
而每个星系里又包含几十亿甚至上百亿个星体，假如每个星系中只有一个星体上有生命，那么，宇宙空间至少有1000亿个星体上存在生命。
有没有外星人，外星人在哪里，是人类最关心的问题，也是宇宙中最大的悬案之一。
千方百计地需求与地球以外的智能生物联系，是21世纪人类的重要使命。
我们所居住的地球，在无边无际的宇宙之中，犹如沧海一粟。
而地球只是太阳系的一颗小行星，在太阳系所在的银河系中，有1000多颗像太阳这样的恒星，而它们的行星就更多了。
地球之外还有没有人类的同胞兄弟呢？
从古到今，人类在进行了不懈的探测和寻找。
自20世纪50年代以来，人类相继实施了“奥兹玛”计划、“米塔”计划、“寻找外层空间智慧生物计划”等计划，几乎用尽了所有能运用的先进手段，大规模地来搜索监测外星人，结果连任何动静也没听见，更不要说看见了。
当四处搜索毫无结果之后，按耐不住的人类主动出击了，他们开始向“外星人”发送信件、光盘等，让“外星人”找我们。
三．课堂小结：
通过本节课学生你对宇宙有怎样的认识？
宇宙对人类有怎样的意义？
宇宙值得探索吗？
四、作业。
查阅资料，了解我国航天事业的发展和未来。
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