101物理创新课堂:走进分子世界——布朗运动

2019-12-17 09:48:29

在高中物理教学中,《分子动理论》是比较抽象的内容。对于物质的构成、分子的运动,学生无法用肉眼观察,只能基于实验观测到的宏观的现象进行猜想和建立模型。

福州第十中学的林老师,通过引进现代化的信息技术,使用高清实拍视频、101虚拟实验室等工具打造了一堂全新的《分子动理论》实验课,解决了传统课堂上的教学难点。下面我们就一起来看看吧。

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(创新课堂现场)

一、教学目标

1、知道并记住什么是布朗运动,布朗运动的成因及影响因素。

2、知道布朗运动是分子无规则运动的反映。

二、教学重点和难点

重点:

扩散现象和布朗运动

难点:

1、通过显微镜无法实时追踪小炭粒的运动轨迹。

2、理解布朗运动产生的原因。

三、教学用具

101虚拟实验室、显微镜、墨汁、清水、胶头滴管、玻璃棒、载玻片、盖玻片

四、智慧教室搭建

课程以小组探究形式开展,按学生人数3人为一小组配置一台电脑,与教师用的1台电脑组成智慧教

五、教学过程

1、新课导入

老师进行实验教学,分别用喷壶喷花露水和纯净水。引导学生进行思考:为什么可以闻到花露水的味道。根据已有知识,分析得出原因是“分子在不断的运动”。

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2、探究点一:物质由大量分子组成

老师和学生一起复习初中的知识:物质是由大量的分子组成(不停的无规则运动、分子间存在相互作用力)。通过计算1滴水中的分子数目和铺开面积,将生活中无法体验到的数量级转化为更具体的感观的体验,为即将重点学习的布朗运动埋下伏笔。

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3、探究点二:分子永不停息地做无规则运动

提出问题1:这么多分子是一个紧挨着一个吗?

通过实物实验演示,帮助学生理解理解扩散现象:(1)在装满了乒乓球的烧杯中再倒入小铁珠;(2)演示酒精与水的混合实验来呈现扩散现象;(3)演示热水和冷水中红墨水的扩散快慢实验。

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提出问题2:分子的运动是否有规律?

播放【用显微镜观察小碳粒的运动】的实验视频,展示实验步骤、现象及实验分析。

视频地址:点击进入

借助高清实物实拍视频,我们可以真实看到显微镜下,同一小碳粒在水中布朗运动的情况,每隔3秒记录一次小炭粒移动的位置。解决老师演示实验时学生无法观察到显微镜下的实验现象的痛点。

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(小碳粒运动轨迹)

打开101虚拟实验室,引导学生模拟进行《用显微镜观察小碳粒的运动》的实验。让学生亲自体验操作。101虚拟实验室可以同时追踪三个运动的小炭粒,并可以将小碳粒的运动轨迹和显微镜中的视野同时实时展示,解决实物实验无法实时跟踪碳粒轨迹的痛点,帮助学生掌握验证小碳粒运动的无规则性的方法。

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(实验过程展示)

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(3个小碳粒运动轨迹实时演示)

提出问题3:布朗运动的影响因素有哪些

再次回到实拍视频,通过观看动画学习布朗运动的成因,解决因实物实验现象本质分析的抽象性而导致学生难以理解的痛点,把抽象的知识变的更加具象化。

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(实拍视频模拟微观运动)

4、探究点三:分子间存在着互相作用力

提出问题1:为什么液体、固体的分子不散开?

老师演示铅块相互挤压实验,引导学生分析实验,先分析铅块间受到的大气压力,再与实验中实际现象对比,从而推导出分子间存在引力。

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提出问题2:分子间究竟存在的是引力还是斥力?

从上一个实验可以观察出,固体挤压时,体积看不到明显的变化,引导出分子间同时存在引力和斥力,并分析出分子间的相互作用力和分子间的距离有关,固液气3态分子间的运动情况。

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5、课堂练习及总结

通过互动习题,增强了老师与学生的课堂互动,实时进行课堂数据反馈,帮助老师了解学情,从而更有针对性地引导及讲解。

六、教学思考

本节课是基于智慧教室环境下的问题链教学模式。通过创设问题情景,设置一系列与学生前知识有着逻辑关系的未知教学重难点问题,形成以螺旋上升的教学问题的逻辑链条(问题链),让学生在已有知识的支撑下对新情景问题产生好奇心和探索欲,使得课堂交流由单向变多向、让学生学习由被动变主动。

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101虚拟实验考试系统和实拍视频,主要融合在课堂设计的第二个探究环节“布朗运动”。通过信息化技术手段,同步呈现小炭粒的运动轨迹和布朗运动的成因,解决了实物实验中无法实时跟踪碳粒轨迹、学生难以清晰观察显微镜下的实验现象,准备显微镜仪器困难的痛点。 全新的实验课程,不仅让让学生掌握科学的知识,还知晓了知识获得的过程、方法和途径,强化了学生的问题意识,发展了学生思维的独立性和创新性。

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