[初中教育]第十章 多彩的物质世界 宇宙和微观世界教案.doc
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1、1 第十章第十章 多彩的物质世界多彩的物质世界 本章学习物质的性质和结构。从广阔的宇宙到地球上的高山、大海再到微观的原子 和分子,都是本章研究对象。学习本章知识以后,你会知道:宇宙是由什么组成的,物 质的三种常见形态:固态、液态、气态,物质的基本性质-质量和密度,质量的 测量工具-天平等。同时学会探究物质的密度与质量和体积的关系,会应用质量和 密度的知识解决一些实际应用问题。 第一节第一节 宇宙和微观世界宇宙和微观世界 (一) 学习目标 1、知识与能力目标 (1) 知道宇宙是物质组成的,物质是由分子和原子组成 的; (2) 了解固态、液态、气态的微观模型; (3) 了解原子的结构; (4) 对
2、物质世界从微观到宏观的尺度有大致的了解; (5) 初步了解纳米技术材料的应用和发展前景。 2、过程与方法目标 (1) 通过对物质从宇宙到微观世界的研究介绍,发现并说明物质是可以分割的; (2) 通过把原子结构与太阳系的类比,建立微观世界的结构模型。 3、情感、态度与价值观目标: 通过对物质世界的研究,认识并体验我们生活在物质的世界中,宇宙由物质组成。 学习物质的世界,体会物质世界的奇妙。 (二) 学法点拨 物质世界可以从以下三个层面研究:宇观世界:宇宙、银河系、地球等。它们的体 积非常大,大多距离我们非常远,要借助天文望远镜观察和研究:宏观世界:地球上人 类可以实地观察和研究;微观世界:物体尺
3、寸非常小,要借助显微镜、电子显微镜观察 和研究。 微观物质的尺度很小,人类肉眼无法直接观察。但是,分子也有结构,它是由原子 组成的。 课前准备 1、取一根蜡烛放入小金属罐熔化然后观察蜡烛凝固时体积的变化。 2、查阅、收集有关太阳系、银河系的资料、人类探索宇宙的资料。 3、查阅、收集有关分子、原子结构的资料。 教学过程 一、宇宙是由物质组成 教师:人们说广阔的宇宙是无边无际的,那么,这宇宙究竟大到什么程度?宇宙万 物,变化万千,那么,这绚丽的世界到底是由什么组成的呢?这一切给人类留了许许多 2 多的谜,引发了人类无限的遐想,激发了一代代科学家对它们孜孜不倦的观察和研究。 那么,这一节课就让我们沿
4、着科学家的探究的足迹,从宏观到微观作一次旅行,对这些 问题作一些初步的探讨吧。 1、宇宙有多大? (1) 综合观察课本图 10.1-1 和课本图 10.12-1。 请同学们说出太阳系的九大行星(现报道发现第十大行星)。在太阳系示意图中找 出我们生活的地球。(在离太阳比较近的第三条轨道上) 2、交流资料数据: 人类赖以生存的地球置身于太阳系之中,是太阳系中的一颗普遍的行星; 太阳系置身于银河系之中,太阳只是银河系中几千亿科恒星中的一员; 银河系只是数十亿个星系中的一个,一束光穿越银河系需要十万光年; 在浩瀚的宇宙中,还有许多像银河系这样的星系。目前,我们人类观测到的宇 宙中拥有数十亿个星系。 (
5、3)根据以上资料、数据让学生推理,说一说他们所想像的宇宙有多大。 (4)结论:宇宙是广阔无垠的,大得很难以想象。 2、人类对宇宙的探究过程。 交流资料: (1) 中国古代关于宇宙结构的学说; (2) 哥白尼与日心说; (3) 从世界上第一颗人造地球卫星发射成功,到人类第一次乘飞船进入太空; (4) 美国的“阿波罗”登月计划; (5) 我国“神舟”号飞船的五次成功飞行。宇航员杨利伟顺利进入太空绕地球航行。 随着科学的不断进步,人类对太空宇宙的探索越来越深入,宇宙的奥秘将逐渐 被揭示。 3、宇宙的组成 问题:宇宙究竟是由什么组成的? 地球及其他一切天体都是由物质组成的。物质处于不停的运动和发展之中
6、。 二、物质由分子组成 1、问题:物质又是由什么组成的呢? 从古到今,人们一直在探寻着这个问题的答案。古希腊人认为宇宙万物是由水、 火、土、气四元素组成;我们的祖先认为宇宙万物是由金、木、水、火、土五行 组成。但这些看法都是不科学。到底物质又是由什么组成的呢? 2、分割物质实验: 物质分割有一个限度,分割到这一限度时小粒子能保持物质原来性质但用肉眼不 能看到,只能借助电子显微镜观察。科学研究发现:任何物质都是由主其微小的 粒子组成的,这些粒子保持了物质原来的性质,意大利物理学家阿伏加德罗第一 个把这些粒子叫做分子。 三、固态、液态、气态的微观模型 1、学生交流课前观察蜡凝固时体积的变化。(液体
7、蜡在凝固时体积缩小,中间凹 3 陷下去。) 2、问题:我们知道物质一般以固态、液态、气态的形式存在。物质处于不同状 态具有不同的物理性质。从实验,我们看到物质在一般情况下由液态变为固态体 积缩小,由液态变为气态,体积增大。物质由分子组成,那么,物质存在的形式 与分子的存在状态是否联系呢? 3、探究:先让学生说说他们在课堂上听课,课间在教室里活动时,课间在操场 上自由活动时这三种情况下活动的状态和活动空间。 固体具有一定的体积和形状;液体没有确定的形状,具有流动性;气体具有很 强的流动性。 4、结论:根据以上探究,可以认为物质存在的形式与构成物质的分子的运动状 态有关。 四、原子结构 我们知道了
8、物质同分子组成,人们又猜测分子能不能继续分割?科学家发现分子 是由更小的粒子组成,并把这样的粒子称为原子。同时还发现有的分子由多个原子 组成,有的分子由单个原子组成。 在一般情况下原子核所带的正电和核外电子所带的负电相相等。原子核由更小 的粒子-质子和中子组成,而质子和中子又由更小的夸克组成 达标自查 1、我们人类生活在广阔的宇宙里,太阳是 中一千亿颗恒星中的一员,人类生 活的地球在离太阳比较近的第 条轨道上运行。目前发现的太阳系有 大行 星。 2、物质由微小的粒子组成。这些微小粒子保持了物质的性质,我们叫它 。由于 它的体积很小,一般要用 观察。 3、固态物质中,粒子之间有强大的作用力,具有
9、一定的 和 。 4、液体没有确定的 ,具有 。气体粒子之间作用力小,故气体容 易被 。 并具有 性。 5、物质由 组成。分子由 组成。原子核外的电子绕 运动。 6、物质从液态变成气态的时候,体积变化的正确说法是( ) A、体积都变小 B、体积都变大 C、有的体积变大,有的体积变小 D、无法判断 7、下列说法中,不正确的是( ) A、固体有一定的形状和体积 B、液体有一定的形状和体积 C、液体有一定的体积,没有一定的形状 D、气体没有一定的形状和体积 8、下列单位换算中,正确的是( ) A、 12nm=1.2109m B、12nm=1.210-9m C、12nm=12109m D、 12nm=1
10、210-9m 9、下列对物质结构的描述,正确的是( ) A、 固态物质的排列规则,就像学生做广播体操一样 B、 液态物质的分子可以移动,就像操场上踢足球的学生一样可以在球场上跑动 C、 气态物质的分子几乎不受力,就像下课以后的同学可以自由活动 4 能力提高 10、探究:物质从液态变成固态的时候,体积是变大了还是变小了? 猜想: 设计、进行实验:选用熟动物油作为探究对象。 把熟动物油放在烧杯里,用火加热,使它完全熔化,记下液面所在的刻度位置。 拿开火源,使熟动物油冷却。 观察:它的体积是变大了还是变小了? 你还可以用什么物质进一步进行探究? 写出你的探究结果 : 11、探究:水结成冰以后,体积是
11、变大了还是变小了? 猜想: 设计、进行实验: 分析结论: 交流:通过第 10 题和第 11 题的探究,你有什么发现? 第二节第二节 质量质量 (一) 学习目标 1、知识与能力目标 (1) 知道质量的初步概念及其单位; (2) 通过实际操作,掌握天平的使用方法。学会测量固体和液体的质量; (3) 用分子和原子的概念初步理解“物质的量”的含义。 2、过程和方法目标 通过观察、实验,认识质量是不随物体的形状、状态、空间而变化的物理量。 3、情感、态度与价值观目标 通过天平使用的技能训练,培养学生严谨的科学态度与协作精神。 (二) 学法点拨 本节内容包括三部分:质量的概念,质量的单位,质量的测量。而质
12、量的测量的重 点。 要注意“物质”和“物体的区别。物体有一定的形状,占据一定的空间,是有体积 和质量的实物。物质是构成物体的材料。例如:桌子是物体。构成桌子的物质是木材, 还可以是铁。 千克是国际单位。国际单位还有吨、克、毫克。实际生活中还用到斤,它不是法定 计量单位。注意记住它们之间的换算关系。 质量的测量工具是天平。天平是精密测量工具。 教学教程 1、质量的概念 教师出示一块冰、一颗铁钉、一把教学用木制米尺,一块木板、一把铁锤、一桶水 等物体,出示顺序随机,让学生观察。 (1) 问题:能否将这些物体进行分类?你分类的理由是什么? (2) 学生交流、讨论。 5 (3) 归纳:上述物体可以分为
13、三类: 铁钉和铁锤为一类,它们都是铁制成的; 木板和米尺为一类,它们都是木材加工成的; 冰块和水为一类,它们都是水,只是状态不同而已。 (4) 教师:铁钉和铁锤、木板和米尺、冰块和桶里的水,我们都把它们称为物体。 构成这些物体的铁、木材、水,我们都把它们称为物质。从上面的例子我们可 以看出物体是由物质构成的。 结论:一切物体都是物质组成的。 (5) 比较:一把铁锤和一只铁钉都是由铁这一种物质构成的,但两者所含铁这种物 质的多少不同,一把铁锤比一只铁钉所含的铁多;一张课桌和一把教学用木制 米尺都是由木材这一种物质构成的,但两者所含木材这种的物质的多少不同, 一张课桌比一把教学用木制米尺所含的木材
14、多。 教师:在物理上为了描述物体所含物质的多少引入质量概念,物理学中把物体所含 物质的多少叫做物质。 质量通常用字母 m 表示。 2、质量是物体的基本属性 演示:(1)把冰块放在烧杯中用酒精灯加热,使其熔化成水; (2) 用铁锤把铁钉敲弯。 问题:(1)烧杯中冰熔化成水,所含的水的质量有没有变? (2)铁钉敲弯了,铁钉的质量有没有变? (3) 如果将这一只铁钉由教室里带到宜宾,或带到更远的地方,它的质量会不会发 生变化? 在教师的引导下,学生讨论、交流:冰熔化成水,只是冰的状态变化了;铁钉敲 弯了,只是铁钉的形状改变了;铁钉由教室带到宜宾,或更远的地方,只是铁钉的 位置变化了在这几种的变化现象
15、中,物质没有从物体中转移出示,也没有发生由一 种物质转变为另一种物质的现象,因此,只要物体中含有物质的多少不变,它的质 量就不变。 结论:质量是物体的基本属性,物体的质量不会随物体的状态、形状、位置的变化 而变化。 3、质量的单位 质量的单位是千克,符号是:kg。常用 的质量单位还有克(g)、毫克(mg)、吨(t)。 它们的换算关系是: 1kg=103g 1mg=103g=10-6kg 1t=103kg 二、质量的测量 天平是测量质量的常用工具。在物理实验中常见的天平有托盘天平和学生天平。 1、天平的测量原理: 天平是一个等臂杠杆(有关知识在第十二章学习) 天平的两臂长度相等,当两个盘中物体的
16、质量相等时,天平就会平衡,测量物体 质量时,天平一个盘放被测物体,另一个盘放质量已知的砝码,天平平衡时,砝 码质量就等于被测物体的质量。 6 2、认识托盘天平的构造; 平衡螺母:用来调节天平横梁平衡; 指针和分度盘:判断天平是否平衡,可以根据指针在分度盘上左右摆动幅度是 否相等来判断,而不必等到指针完全停止摆动,只要摆动幅度相同即可; 标尺、游码、砝码:指示所称物体 质量。 每架天平都 有自己的“称量” ,也就是它所能称的最大质量。称量值就等于这台 天平配套砝码盒内砝码的总数加砝码最大的读数所表示的质量。 标尺上每小格表示的质量数就是天平的精确程度。 3、记住天平使用注意事项 达标自查 1、5
17、0 千克最接近下面哪一种物体的质量( ) A、新生儿 B、中学生 C、大象 D、老虎 2、一台天平的砝码由于使用不当,粘上了许多灰尘并且受潮了。利用它测量的物体质量 比使用维护良好的天平测量的结果( ) A、偏大 B、偏小 C、相同 D、通过正确的读数,结果会相同 3、一个托盘天平未测物体的质量时,指针偏向分度盘的左边。可以( ) A、将平衡螺母向右调 B、将平衡螺母向左调 C、先调底座水平,再调节横梁 D、将天平横梁上的“游码“向左移动 4、一个物体质量的大小决定于( ) A、物体的形状 B、物体中含物质的多少 C、物体的空间位置 D、物体的状态 5、一台已经调节好的学生天平,移动到另一张桌
18、子上。用这个天平测量质量,应该( ) A、不必调节就可以测量 B、只需调节水平底座 C、只需要调节横梁 D、需先调节底座水平,再调节横梁 6、一个铁锅,在以下哪一种情况下它的质量不会发生变化( ) A、把铁锅砸碎 B、把铁锅用旧 C、把铁锅带到月球使用 D、给铁锅补上一片铁 7、用一台天平称量一个物体的质量,右盘中有 50g、20g、 10g 砝码各一个,游码的位 置如图所示,这个物体的质量是 ,如果把这个实验带到月球上做,测量结果会 (填变大、变小或者不变)。 8、完成下列单位换算 3105kg= t= g; 2104g= kg= mg 9 、填上合适的单位 一个苹果的质量大约是 100 ,
19、一个成年人质量大约是 60 。 能力提高 10、一个人在用天平测量物体的质量的时候,不小心把被测物体放到了右盘,砝码放到 了左盘,砝码有 50g 一个,20g 两个,游码刻度是 3g。该物体的质量是( ) A、90 g B 93g C 87g D 73g 11、使用托盘天平测量物体的质量的时候,可能造成测量结果偏小的是( ) 2345g 7 A、使用已磨损的砝码 B、使用质量比标准质量大的砝码 C、测量的时候,指针偏向刻度盘的右边一点儿 D、测量的时候,指针偏向刻度盘的左边一点儿 12、有一枚大头针,怎样利用天平测量它的质量? 13、探究:一杯水凝结成冰以后,质量是变小了还是变大了? 猜想:
20、设计实验: 分析论证: 第三节、密度第三节、密度 (一) 学习目标 1、 知识与技能目标 (1) 理解密度的物理意义 (2) 能用密度知识解决简单的实际问题 2、 过程与方法目标 (1) 通过实验探究活动,找出同种物质的质量与体积成正比的关系 (2) 学习以同种物质的质量与体积的比值不变性(物质的本质特性)来定义密度概念的 科学思维方法。 3、情感、态度与价值观目标 密度反映的是物质本身所具有的特性。通过探究活动,使学生对物质属性的认识有 新的拓展。 (二) 学法点拨 由相同物质构成的物体,如果体积大,质量也大。例如,一盒相同的粉笔,两枝粉 笔的体积是一枝粉笔的 2 倍,两枝粉笔的质量也是一枝
21、粉笔的质量的 2 倍。这是物质的 一个很重要的特性。探究这种特性用到了图像的方法。注意理解用数学的方法解决物理 问题,体会这一方法带来的方便和理解上的便利。 密度的单位是一个复合单位 ,它由质量的单位和体积的单位组合而成。 单位换算:1g/cm3=1000kg/m3.水的密度 1.0103kg/m3,要求记住。 还要能够记住一些物质密度的大小。例如,金的密度比银大,铜的密度比铁大。 计算题要注重格式,要写必要的公式、公式变换、单位、文字说明。还要有必要的 计算过程。 教学教程 一、从鉴别物质说起 我们鉴别物质,有很多时候,仅靠气味、颜色、软硬、形状等特性是有一定的局限 性。但我们发现物质还有其
22、它的特性,可以用来鉴别物质。 思考:用物体的质量来鉴别物质行吗? 二、实验探究 1、学生实验:调节好天平,用天平称量体积相同的木块、铝块、铁块。看看它们的 8 质量相同是否相同? 结论:体积相同的不同物质,它们的质量不同。 2、出示:100g 水和 100g 酒精体积,看看它们的体积是否相同? 结论:质量相同的不同物质,它们的体积相等。 3、提问:以上两个实验用不同的物质进行比较,根据实验结果,受到了什么启示? 关于物体质量与体积的关系你们能提出什么问题来进行研究? 让学生讨论后提出这样的问题:同种物质的质量和体积会什么关系? 4、验证同学们的推测是否正确?请同学们(类比研究同一金属导体两端和
23、电流关系 实验)设计一个实验方案,用实验来验证推测的正确性。 5、根据实验方案不同实验小组分别用体积大小不同的若干铝块(或铁块、松木块)作实 验。学生还可以把操作中出现的问题记在笔记本上。 由此可以得到结论:(1)同种物质质量增加,其体积也增大;质量减少,体积也会减 少。质量和体积的比值一定。 (2)不同物质的质量和体积的比值是不同的。 三、密度 1、 密度定义 从前面的实验探究我们知道:一种物质的质量和体积的比值一定,物质不同,其 比值也不同。这种比值不变性反映的正是物质本身所有的特性,它只跟物质的种 类有关。是十分有意义的物理量,物理学中就把它定义为密度。 板书:单位体积某种物质的质量叫做
24、这种物质的密度。密度公式 V m 介绍密度的符号及单位:-密度-千克每立方米(kg/m3) m-质量-千克(kg) V-体积-立方米(m3) 密度的单位由质量单位和体积单位组成的,像这种单位叫做组合单位 。 1g/cm3=1103kg/m3 2、一些物质的密度值 对于同一种物质,如水在不同 的状态下,密度不同,物质密度与温度、压强有 关;密度相同的不一定是同一种物质,如冰、蜡、植物油密度都 是 0.9103kg/m3;还有煤油、酒精密度都是 0.8103kg/m3;金属固体的密度较大。 要求学生记住水的密度值:1.0103kg/m3,表示体积 1 立方米的水,质量是 1.0103kg。 读作:
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