同学们都知道,人类生活的世界是由各种各样的物质组成的。有许多物质人们可以用眼睛直接看到,如:山脉、桥梁、大海、森林、高楼等。有一些物质我们虽然看不见,但却可以通过别的器官感觉到它的存在,如空气虽然看不见,但我们在呼吸时便可体会到空气的存在。但是还有一些物质,我们即看不见、摸不到,也无法通过其他的器官感觉到它的存在,那我们又如何来认识和研究这些物质呢?是不是就没有办法的呢?科学家们采用了一种间接研究的方法,十分有效。那就是先根据一些已有的现象和经验,提出一种结构模型的猜想,然后进行各种实验去收集证据证实这种猜想,从而弄清物质的内部结构。下面就让我们按照科学家的这种思路来认识物质的结构。今天我们学习新的一章:第七章:从粒子到宇宙。一、走进分子世界。
活动7.1 选择一种模型:
教师:用炭素笔在白纸上画一笔,再用放大镜或低倍的显微镜对笔迹进行仔细观察,会看到些什么?(虽然实验没有做,但你可以凭你的经验和想象进行一次合理的推测。)
教师:将高锰酸钾的颗粒放入水中,让学生注意观察并回答看到的现象。
教师:向一端封闭的玻璃管中注水至一半,再注入酒精,在液面的最高处做一记号。然后封闭管口,并将玻璃管反复翻转,使水和酒精充分混合,观察液面的位置,混合后水与酒精总体积是否和混合前酒精和水的体积之和相等。如不相等,发生了什么变化?请大家推测可能出现的结果。
教师:做一个替代实验如下。
用两个量筒中分别注入50cm3 水和50cm3酒精。然后将50cm3酒精倒入50cm3 水的量筒中,用棒进行搅拌使其充分混合。再观察水和酒精混合后的总体积,是否还是100 cm3(也可以用黄豆和大米相混合进行实验,操作的效果更加明显。)
教师:科学家们根据上述的现象,设想了三种物理模型。
模型1 物质是由微小的颗粒组成的,各个颗粒紧靠在一起,形成了我们所看到的连续体。
模型2 物质是由微小的颗粒组成的,颗粒之间有空隙。
模型3 固体是由微小的颗粒组成的,液体是连成一片的,固体微粒可以挤进液体中去。
请同学们选择一种最合理的模型,对上述和现象2和3进行解释。
(讨论2分钟后回答)
教师:如学生选择另两种模型可以问其他学生是否还有更好的选择。对于其他的模型也应进行鼓励,但应给学生指明模型2是最合理的。
教师:科学家们经过世世代代的研究发现,物质的确可以分成十分细小的微粒,但如果一直的分下去,物质就会失去它原有的性质。(如水分到一定的程度后就失去了水的性质了,也就是说水已经不是水了)于是科学家们就把能保持物质化学性质的最小微粒叫分子。
教师:介绍分子的大小。
教师:介绍分子直径数量级
教师:通过刚才的学习,可总结如下结论。
物质由分子所组成,分子的体积十分小,而且分子之间有空隙。
活动7.2:收集分子运动的实验证据:
教师:如果将红墨水滴在水中,会有怎样的现象?要求学生注意观察。
教师:这样的现象说明了什么科学道理呢?
教师:要求学生进行讨论,在生活中还有哪些事实可以做为分子是运动的证据?
教师:得出如下结论
一切物体的分子都在做着无规则的运动。
教师:要求学生阅读26页的对话框。提问小男孩提出了什么问题,小女孩又是怎样回答的?(看书半分钟,回答时不能看书。)
教师:你是怎么想这个问题的呢?
活动7. 3 支持分子间存在吸引力的证据:
教师:要求学生猜测将两个表面光滑的铅块相互紧压后,它们会粘在一起吗?(强调要将表面刮都光滑,且要用力挤压。)再将下面挂上个砝码也不会掉下来。
教师:这一现象说明了什么道理?
教师:在生活中还有哪些现象可以说明分子间存在着吸引力?
教师:既然分子间存在引力,那么物体就应该很容易压缩,但事实是为什么一般的物体都很难压缩呢?如铁块。
教师:通过这个活动可以得出的结论是
分子和分子之间存在着相互的引力和斥力。
读一读 生活物理社会
教师:仔细阅读短文《用分子模型解释固体、液体、气体的性质》,完成表格的填写。教师再做总结。
教师:阅读生活 物理 社会部分回答如下问题。
纳米是什么物理量的单位?你所了解的纳米材料有哪些特殊的性质?
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学生:可能会看到十分细小的炭的颗粒。(同时对课本进行填充)
学生:看到高锰酸钾的颗粒放入水中马上开始溶化,不一会儿,整杯水都变成了红色。(同时对进行课本填充)
学生:可能在混合后,水和酒精的总体积会变小。
学生:上讲台进行观察后说出课本上填充结论,并进行填写。
学生1:选择模型2,物质是由微小的颗粒组成的,颗粒之间有空隙。高锰酸钾在水中溶化成十分微小的颗粒,这些颗粒和水充分的混合后使水的颜色变红。
学生2:选择模型2,由于颗粒之间有空隙,所以水的微粒和酒精的颗粒互相进入了对方的空隙中,所以混合以后的总体积小于原来的体积之和。
学生:阅读第25页相关的一段话。
学生:发现红墨水在水中扩散开来,不一会儿,整个杯中的水都变红了。
学生:说明分子并不是静止的,而是在不停的运动着。(填写课本)
学生:讨论后进行回答。
学生:小男孩说既然分子间有空隙,而且分子又是运动的,那么为什么我们看到的许多物体却不是一盘散沙?
学生:很可能是因为分子之间有吸引力的作用。
学生:看到两个铅块粘到了一起。
学生:分子间的确存在着相互的吸引力。
学生:讨论后回答
学生:阅读后完成表格余下部分的填写。
学生:1nm=10-9m, 纳米金属有超塑延展性。纳米陶瓷硬度高、耐高温而且有一定的塑性。纳米材料还有很强的抗菌性。
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