分子原子教学设计

来源:百度文库 编辑:神马文学网 时间:2024/04/27 15:24:58
指导思想与理论依据
教学背景分析
【教学内容】
本课题的教学内容旨在帮助学生初步建立“微粒观”,共分为四个阶段。第一阶段:承认客观事实:物质确实是由微小的粒子——分子、原子等构成的;第二阶段:认识分子性质:分子的质量和体积都很小、分子总是在不断地运动着、分子间是有间隔的;第三阶段:进一步了解分子、原子概念:分子是保持物质化学性质的最小粒子、原子是化学变化中的最小粒子;第四阶段:从分子的角度解释一些问题,包括对某些概念的微观理解和对某些宏观现象的原因阐述。这是学生第一次建立宏观和微观的联系,是学生第一次用微观的观点思考宏观现象,是学生容易产生分化的学习内容。上述四个阶段中,第二阶段、第四阶段是教学重点,第三阶段是教学难点。
确定第二阶段、第四阶段是教学重点的原因是:学生建立“微粒观”的最终目标是运用分子的性质,能够更科学地认识物质世界,能够从微观的角度解释一些生活中的宏观现象,并且能够从微观角度深化一些概念,如单质、化合物等。由此可见,学习分子的性质、学会运用分子的性质解释问题,应该是本课题的重点。突出重点的方法是:将微观概念的学习建立在宏观实验的基础上,帮助学生将宏观可见的现象与微观难见的粒子建立联系,学生通过对这种联系的想象,在头脑中初步建立微观粒子模型,然后在运用模型去解释宏观现象或理解某些概念,通过这一过程可以培养学生的形象思维能力和抽象思维能力。在突出重点时,运用了2个演示实验,下面对2个演示实验逐一进行分析。
实验1“酚酞溶液为什么会变红?”是教材50页的“活动与探究”,如下图所示,这个实验操作不复杂,但是对实验现象的分析具有较大的思维容量。若让学生进行实验探究,会出现两个问题:一是氨水易挥发,多个小组做实验时,挥发到空气中氨气会使B烧杯的酚酞溶液也变红。二是学生会重视实验步骤,但是会忽视实验步骤之间的关系,而对于这个实验来讲,对第一组实验的深入分析是思考第二组实验现象原因的基础。所以能够让学生集中注意力思考是学习的关键,因此这个实验不采用学生探究的方式,而是把实验进行改进,变成问题情境,由教师演示。需要说明的是:教材是运用这一实验推导出分子的性质,即此实验是用于帮助学生建立微观模型的,但是由于学生在物理课上已经学过有关分子的知识,教师只需归纳、整理、总结即可初步建立分子模型,因此在教学设计时,将这个实验的功能进行转变,由建立模型变为应用模型。
第一组实验:
第二组实验:
对第一组实验的改进:
改进后的实验,引入对比的方法,扩大了问题情境的思维容量,要求学生的思维过程更加具有逻辑性,使学生的分析过程更加严密,所得结论更加确切。
实验2“品红固体在水中溶解”是教材49页的演示实验3-2,即将品红放入冷水中溶解。在教材中这一实验的功能是引入新课。这一实验虽然简单,但是它的现象却可以反映分子的所有性质,因此学生可以通过对这个实验想象的分析,再次应用微观模型,将宏观现象和微观分子性质联系起来。在实际教学设计时,我对这个实验也进行了改进,将品红固体分别放入盛有热水(左)和冷水(右)的烧杯中,如右图所示,这样不仅能够很好地说明不同温度下,分子的运动速率不同,还可以作为第三阶段分子概念引入的情境,使课堂教学环环相扣、步步深入。
确定第三阶段是教学难点的原因是:微观粒子是学生难见的,化学反应的微观本质是抽象难懂的。在这种情况下,让学生去理解“分子是保持物质化学性质的最小粒子、原子是化学变化中的最小粒子”就成为学生学习的难点。突破难点的方法是将情境建立在具体的客观事实基础上,从具体到抽象、从宏观到微观。在突破难点时用了4个具体的客观事实,下面对4个事实逐一分析。
第一个事实——水的三态变化。
18 g冰在4℃时融化成18 mL水,在1 atm下,将18 mL水加热到100℃,变成3.06×104 mL的水蒸气,体积扩大约1700倍。这个事实说明水分子间隔改变了,水的状态改变了,水的物理性质也改变了。但是水分子没变,水的化学性质没有改变。即单个分子无法保持物质的物理性质,物质的物理性质是分子集体的行为。
第二个事实——品红在水中的溶解。
无论在热水还是冷水中,品红最终都能完全溶解,成为红色、均一、稳定的液体。这个事实说明品红在水中扩散后,使水的颜色、状态、密度等物理性质发生改变。但是水分子没有改变,品红分子也没有改变,它们的化学性质没有发生变化。以上两个事实说明分子是无法保持物质的物理性质,那么分子能否保持物质的化学性质呢?
第三、四个事实——教材52页的两个化学反应(见下)。
图3-12  水分子分解示意图          图3-13  氧化汞分子分解示意图
教师提示学生引用这两个反应谈论“分子是保持物质化学性质的最小粒子、原子是化学变化中的最小粒子”,由于是建立在具体反应的基础上,学生的谈论内容就会很具体,因而也变得更容易,但是其结果却帮助学生比较深刻地理解了概念,这种从具体到抽象、从宏观到微观的方法,使教学变得深入浅出,教学难点得到突破。
【教学方式】
学生从现有水平到发展水平之间的过渡状态,可以用以下4个学习阶段进行连接。
阶段
现有水平
过渡状态的学习过程
发展水平
第一
阶段
知道“分子、原子”词汇。
给学生描述一个科普故事,一次奇特的旅行。旅程的起点是无限的宇宙,让学生感受它巨大无比的存在;旅程的终点是微小的粒子——分子、原子,让学生感受到分子、原子虽然微小难见,但它们是客观存在的。
知道“分子、原子”客观存在的事实;
知道“分子、原子”非常微小。
第二
阶段
了解物理课上有关分子的知识。
第一环节——为学生建立一个交流平台,让学生回忆物理课上有关分子的知识,教师从同学们谈论的内容中,归纳、抽取出分子的性质:1.分子总是在不断运动着;2.分子间是有间隔的。这一环节能够使学生温故而知新,自然进入到新课学习之中。
第二环节——教师演示2个实验,请学生们观察、总结实验现象,依据实验现象得出结论,并从分子、原子的角度分析产生现象的原因。这一环节建立在学生新旧知识的结合点上,极大地激发了学生的兴趣,使学生主动地参与到学习之中。
了解分子的性质。
第三
阶段
了解分子的性质。
第一环节——通过“水的三态变化”、“品红在水中的溶解”让学生建立“分子不能保持物质物理性质”的认识,此时学生自然而然会产生问题:“那么,分子能否保持物质的化学性质呢?”这一环节使学生提出问题,为学生进一步学习产生内驱力,激发了学生的兴趣。
第二环节——让学生首先关注到教材上有关分子、原子的概念:“分子是保持物质化学性质的最小粒子”、“ 原子是化学变化中的最小粒子”。然后让学生结合教材上“水的分解反应”和“氧化汞的分解反应”的模型示意图,谈论有关分子、原子的概念。这一环节通过学生谈论,使学生对分子和原子有了进一步具体的认识。帮助学生初步建立“微粒观”。
初步认识分子和原子的概念。
第四
阶段
了解分子的性质;初步认识分子、原子概念。
教师精心选择习题、巩固所学知识,使学生初步学会用“微粒观”解释一些简单的宏观现象。
能够从分子、原子的角度,解释某些简单的宏观现象和问题。
教学过程(表格描述)
教学阶段
教师活动
学生活动
设置意图
技术应用
时间安排
新课
引入
【引入】今天,我想请几位同学与我一起描述一个与众不同的旅行,一个“上天入地”的旅行。
宇宙
银河系
太阳系
地球
土壤
我一下扎进了土壤,深色的土壤从四面八方向我拥来。它们潮湿而温暖,空气里弥漫着一股浓郁而清新的草木气息。
动物
细胞
DNA
分子
在我的脚下是大大小小的圆球,它们按照不同的排列组合在一起。我定睛一看,这里有我曾经认识过的元素:
绿色——碳元素
红色——氧元素
白色——氢元素
它们组合在一起,我看着很陌生,突然我发现了一个熟悉的身影——H2O。
水分子
水分子见到我,也像见到了久违的老朋友,跟我打开了话匣子:“我们能在这里碰上,真是幸运。因为我们分子、原子的质量和体积都很小,一般人看不见。你像我1个水分子的质量约是3×10-26 kg,有点抽象,只一滴水里就大约有16万亿亿个水分子。但是你们人类的科学家很了不起,他们用扫描隧道显微镜就看到了我们分子和原子的图像,甚至可以移动原子。有了这些先进的仪器,就可以让人们真真切切地知道,物质是由分子、原子等微小粒子构成的。有很多物质像我一样,也是由分子构成的,如CO2、O2、H2、N2、H2O2、酒精、汽油······”
【朗读】老师举起图书,与七位学生依次富有激情地、大声地朗读。
第一位学生我的第一站是大得不可思议的宇宙(直径1亿亿千米),那儿非常寒冷,寂静无声,远处闪烁着点点亮光,好像是明亮的手电筒光束中飘摇的雪花。这些点点亮光就是星系,宇宙大约由1000亿个星系组成,我们的银河系就是其中的一个星系。我现在就向一个蜗牛状的星系进发。
第二位学生这个漩涡状星系就是银河系。之所以被命名为“银河系”,是因为众多的星星在夜空中闪烁,就像一条明明灭灭流淌着的河一样。从上面观察,螺旋状的支流从突起的中心向四周辐射,其中包含许多年轻而闪亮的恒星。我们的太阳是银河系中一颗处于中年的恒星。
第三位学生我快速地向闪烁着金色光芒的太阳系飞去。太阳系包括太阳、八大行星和它们的61颗卫星、彗星、小行星,以及环绕太阳系的气体和尘埃。我向着其中一个蓝白相间的美丽行星进发。
第四位学生我来到了美丽的地球,它是太阳系里唯一适合生命生存的星球。我开始向下俯冲,高山像满是褶皱的毛毯,河流蜿蜒曲折,小鸟从我身边飞过,我看到了小的房子,大面积的田地和不规则的森林。
第五位学生我感觉自己在变小,不断下坠,在我坠落的下方是一个披着甲壳的昆虫,我前进的速度并没有因此减慢,我紧闭双眼穿越了一个坚韧的几乎无法穿透的障碍物,然后我感觉自己就像是漂浮在浓汤里一样。
第六位学生我发现我进入了甲虫的体内,细胞一个接一个地排列在我的周围。像这样的细胞在我们人体内有10万多亿个。在我们的世界,要想看到这些细胞,需要使用50多万倍的显微镜来观察。身处这微小的结构中,我发现周围有很多圆圆的细胞核,我向其中一个游去。
第七位学生我一头扎进一个细胞核,眼前的景观让我惊奇。一个个双螺旋结构,就像拧着的麻花,飘荡在我的周围,我真想看清楚一些,我爬上了一个螺旋表面。
水分子      扫描隧道显微镜
教材50页 图3-6 用扫描隧
道显微镜获得的苯分子的图像
教材50页 图3-7 通过移走硅原子构成的文字
用一个奇特的旅程——从无限的宇宙到极小的微观粒子分子、原子,让学生感受到宏观与微观的变化,让学生感受到物质是由肉眼看不到的微观粒子构成的客观事实。
科普读物
《宇宙和原子的秘密》[英]特雷弗·戴
尼古拉·哈里斯著
张生珍译明天出版社2003年2月第一版
7 min
建立
认识
【情境一】关于水分子,有下面几句话,请你仔细体会它们的关系,思考如何理解它们?然后谈论一下。
1.水是由氢元素和氧元素组成的;
2.水是有大量水分子构成的;
3.水分子是由氢原子和氧原子构成的;
4.1个水分子是由2个氢原子和1个氧原子构成的。
【思考、讨论、交流】
学生在交流时,谈论出以下要点:
1.水是宏观物质,水分子、氧原子和氢原子是微观粒子;
2.宏观物质是由元素(宏观)组成的;宏观物质是由微观粒子构成的;
3.分子是由原子构成的,每个分子都是原子按照固定组成构成的。
通过学生的谈论,使学生初步认识宏观物质与分子、原子的关系。
投影幻灯片
4 min
温故
知新
【情境二】听说同学们物理课上已经学过分子的性质,谁能说说,并且要用实例或实验加以说明。
【归纳提炼】从同学们谈论的内容可以抽取出分子具有2个性质:
1.分子总是在不断运动着。
“看到红墨水在水中扩散”、“闻到食物的香味”、“ 敞口容器中的水逐渐减少”都说明分子是在不断运动着的。
2.分子间是有间隔的。
分子之间存在作用力(引力和斥力),使分子之间保持一定间隔。由于分子之间有间隔,所以铅片和金片紧压在一起可以互相渗透。
【演示实验】老师演示2个实验,请同学们逐一分析,它们体现了分子的哪些性质?
实验1
第1组实验:
第2组实验:
【让学生提问】关于这个实验,你有什么问题吗?
这是一个很有道理的问题!说明虽然分子都在运动,但是不同分子,它们的运动速率是不同的。那么分子的运动速率与什么有关呢?
实验2
将品红固体分别放入盛有热水(左)和冷水(右)的烧杯中。
【回忆、交流】
学生在交流时,谈论出物理课上学过的有关分子的以下知识:
1.分子在不停地做无规则运动;
实例:
(1)红墨水在水中扩散。
(2)把磨得很光的铅片和金片紧压在一起,室温下放置5年后再将它们切开,可以看到它们互相渗入约1 mm深。
2.分子之间存在引力和斥力。
【观察、思考、交流】
学生观察、总结实验现象,并依据实验现象分析原因或得出结论。
结论:氨遇水不变色。
结论:酚酞遇水不变色。
由以上两个结论,可以分析“溶液变红”的原因是:氨遇酚酞变红。
现象:A烧杯中的酚酞试液变红;B烧杯中的酚酞试液不变。
结论:氨水中的氨分子在大烧杯的空间中扩散,遇到酚酞变红。
原因:说明分子是在不断地运动着,所以氨分子才能扩散出去。
【学生提问】
既然分子是在不断运动着的,为什么酚酞变红,而氨水却未变红?
现象:在热水中,品红很快扩散;
在冷水中,品红扩散较慢。
最终都成为红色、均一、稳定的液体。
结论:
1.分子在不停地运动着;
2.受热时,分子能量增大,运动速率加快;
3.分子之间是有间隔的,使两种分子能够混合均匀。
建立在学生已有物理知识的基础上,通过归纳、总结、完善,帮助学生站在化学学科的角度,认识有关分子的性质,初步建立微观粒子的模型。并且让学生初步从微粒的角度,运用分子的性质,分析具体的实验现象。
投影幻灯片
副板书记录学生回答要点;主板书总结归纳分子的性质。
33 min
建议第一节课到此处结束,注意及时进行本课阶段性小结。
1 min
新课
学习
【情境三】
水的三态变化:
18 g冰在4℃时融化成
18 mL水,在1 atm下,将
18 mL水加热到100℃,变成3.06×104 mL的水蒸气,体积扩大约1700倍。
品红在水中的溶解:
无论在热水还是冷水中,品红最终都能完全溶解,成为红色、均一、稳定的液体。
教材52页有两句关于分子和原子的很重要的话:
分子是保持物质化学性质的最小粒子原子是化学变化中的最小粒子
以教材52页的两个化学反应(见下)为例进行谈论,怎么理解这两句话?
【倾听思考】
水分子间隔改变了,水的状态改变了,水的物理性质也改变了。但是水分子没变,水的化学性质没有改变。
这个实例说明:单个分子无法保持物质的物理性质,物质的物理性质是分子集体的行为。
品红在水中扩散后,使水的颜色、状态、密度等物理性质发生改变。但是水分子没有改变,品红分子也没有改变,它们的化学性质没有发生变化。
结论:分子不能保持物质的物理性质。
【学生提问】
分子能不能保持物质的化学性质呢?
【思考、讨论、交流】
1.从水的分解反应可以看出:在化学变化中,分子拆成原子,原子再重新组合。水分子一旦分解,水的化学性质就不复存在。所以分子是保持物质化学性质的最小粒子。
2.从氧化汞的分解反应可以看出:在化学变化中,分子拆成原子,原子没有改变,只是从新组合。所以原子是化学变化中的最小粒子。
3.综上分析可知,在化学反应前后,分子的种类和个数可以发生变化,但是原子的种类和个数却始终保持不变。
以具体的宏观事实为问题情境,引发学生思考、提问。
结合具体化学反应,通过学生谈论,使学生对分子和原子有了进一步具体的认识。帮助学生初次建立微粒观。
投影幻灯片
副板书记录学生回答要点;主板书总结归纳分子的有关概念。
12 min
应用
练习
【课堂练习】
参考教材54页习题3、4。
1.为什么墙内开花墙外香?
2.为什么25 m3的石油气在加压的情况下,可装入容积为0.024 m3的钢瓶中?
3.“同种原子可以结合成分子,不同种原子不能结合成分子。”这句话对吗?为什么?
【思考、讨论、交流】
1.因为分子是在不断运动着的,所以墙内开花,但香味可以飘到墙外。
2.因为分子之间有间隔,而且气体分子的间隔很大,所以很容易被压缩装入钢瓶中。
3.不对。以氢、氧原子为例,2个氧原子可以构成1个氧气分子;1个氧原子和2个氢原子可以构成1个水分子。
初步学会用微粒观解释宏观现象的原因,并获得结论。
教材
8 min
课堂
小结
今天我们做了一次奇特的旅行,终点是肉眼难见的微观世界,这是我们第一次与微观世界亲密接触,初次感受宏观与微观、现象与本质的关系。今天它只是一个开始,今后我们还会追随着:
带着深度近视眼镜的英国物理学家——道尔顿
来自新西兰农村的大个子,富有传奇色彩的科学巨擘——卢瑟福
世界闻名的剑桥大学卡文迪许实验室的第三任主任,卢瑟福的恩师——汤姆逊
著名的“哥本哈根学派”领袖,历史上最具有影响力的丹麦原子物理学家——波尔
去探索原子的奥秘!
道尔顿          卢瑟福
汤姆逊           玻尔
激发学生的学习欲望,为学生进一步认识微观粒子,发展微粒观打下基础。
投影幻灯片
1 min
课堂
评价
完成学习效果评价内容(见下表)
19 min