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1、高中学生已经具有一定的自主探究能力。
2、高中学生思维活跃,对事物的观察和分析能力较高,可多利用演示实验为学生创设情境。
3、本节内容要求学生从微观意义上去理解液体表面张力,学生刚刚学习了固体的属性,初步具有了利用分子微观结构和分子动理论分析问题的能力。
1.视频播放器(教室配备),手机(摄像头和同频软件),视频资料(王亚平太空授课视频节选水膜片段)。
2.方形玻璃水槽,一分硬币,几只蚂蚁。
3.带有绵线的铁丝环、钢针、烧杯、肥皂液、酒精灯。
4.演示浸润和不浸润:水银、水、玻璃板、烧杯。
5.演示毛细现象:多个毛细管(口径不一)、水、水槽、水银、水银槽。
1、知道液体表面有收缩的趋势;了解液体表面张力的意义和方向;会用所学的液体表面张力的知识解释生活中遇到的问题。
2、知道液体对固体有浸润和不浸润的特点。
3、了解毛细现象及其生活和生产中的应用。
4、培养学生通过实验发现问题、分析问题、解决问题的能力。
教学重点:通过演示实验,让学生看到液体表面有收缩趋势,液体对固体有浸润和不浸润,细管中液面上升和下降等现象。
教学难点:液体表面收缩现象、浸润与不浸润现象和毛细现象的微观解释;了解表面张力的含义。
1、以学生自主探究学习为主,教师引导、自主学习。
2、以讲述法、实验法、演示法、讨论法为辅,积极参与、全面提升。
教学过程
一、播放视频,新课引入
播放《王亚平太空授课》视频,让学生了解在完全失重环境下液体的形态。
二、新课教学,实验释疑
1、对比液态、气态、固态研究液体的性质
[问题]:对比气体、固体,讨论液体与这两种物态的宏观性质具有哪些相似的特性?(提示:宏观性质有形状、颜色、硬度、延展性等等)
[教师讲解]:液体与固体、气体相比较,液体在宏观上突出的特性是没有一定形状,与气体一样具有流动性。但液体具有一定的体积,而且不易压缩,这方面特点比较接近固体,我们发现,液体的性质介于气体和固体之间。这些性质由液体的微观结构决定的。
2、液体的微观结构
通过图片对比可以看出,从微观上看,液体内部分子也是密集在一起的,分子间距较小,分子间相互作用力较大。液体分子运动主要表现为在平衡位置附近做微小振动,在很小区域内,液体分子是有规则排列的。但是液体分子区别于固体分子,液体分子没有长期固定的平衡位置,不断移动,造成液体具有流动性。
[教师出示表格对比]:
固体 | 液体 | 气体 | |
单个分子表现 | 在固定的平衡位置附近做微小的振动 | 在非固定的平衡位置附近做振动 | 没有平衡位置 |
局部(小区域)表现 | 分子规则的排列 | 形成暂时的分子规则排布 | 无规则 |
宏观性质 | 各向异性 | 各向同性 | 各向同性 |
[教师讲解]:由于液体分子排布这种特点,使得液体有很多区别于固体和气体的性质,今天只研究液体与气体接触的表面层的性质和液体与固体的接触层的一些性质。
3、液体表面张力
(1)利用PPT展示液体表面张力的图片,让学生思考形成这些现象的原因。
(2)[演示实验1]:
将方形玻璃容器盛上一些水,置于教室多媒体的展板上,再将准备好的蚂蚁放进容器中,观察现象。
[演示实验2]:
①把一根棉线拴在铁丝上(棉线不要拉紧),铁丝环在肥皂水里浸过后,环上出现肥皂水的薄膜,用热针刺破铁丝环上、棉线两侧肥皂水薄膜的任意一部分,造成棉线被另一侧薄膜拉成弧形,棉线被拉紧。
②把一个棉线圈拴在铁丝环上,让环上布满肥皂水的薄膜。如果用热针刺破棉线圈内的那部分薄膜,外边的薄膜会把棉线拉紧呈圆形。
以上实验说明液体表面好像紧张的橡皮膜一样,具有收缩的趋势。
(3)液体表面具有收缩趋势的微观解释
液体与气体接触的表面形成一薄层,叫表面层。由于表面层上方是气体,所以表面层内的液体分子受到周围分子作用力小于液体内部分子,表面层里的分子要比液体内部分子稀疏一些,这样表面层分子间引力比液体内部更大一些。在液体内部分子间引力和斥力处于平衡状态,而表面层内由于分子引力较大,因此表面层有收缩的趋势,从而液体表面绷紧,表面液体之间的作用力称为液体的表面张力。
4、浸润和不浸润
我们研究了液体和气体之间的交界面的性质——表面张力的作用,那么固体和液体之间的交界面又具有什么性质呢?我们将液体和固体之间的交界面叫做附着层。下面我们通过实验来研究液体附着层的性质。
(1)、演示实验:用实物投影幻灯来观察浸润和不浸润现象。
[实验1]:将洁净的玻璃片和石蜡块分别浸入水中,然后拿出来。观察水在玻璃片上和石蜡块上的附着情况。
学生观察并讨论,得出结论:水能够附着在玻璃片上,水不能附着在石蜡上。
[实验2]:两块洁净的玻璃片上各滴一滴水和一滴水银,观察两种液滴在玻璃片上的状态。再用洁净的玻璃片分别浸入盛有水和水银的烧杯内,玻璃片从水中取出时其上附着一层水,而玻璃片从水银中取出时玻璃片上不附着水银。
[总结]:实验表明液体与固体接触时,液体与固体的接触面扩大而相互附着的现象叫做浸润;如果接触面趋于缩小而不附着,则叫做不浸润。对玻璃来说,水是浸润液体,水银是不浸润;浸润和不浸润现象是相对的,有相互接触的液体和固体属性决定。
(2)浸润和不浸润的微观解释
当液体与固体接触时,接触的位置形成一个液体薄层,叫做附着层。附着层里的分子既受固体分子的吸引,又受到液体内部分子的吸引。如果受到固体分子的吸引力较弱,附着层的分子就比液体内部稀疏,在附着层里分子间吸引力较大,造成跟固体接触的液体表面有缩小的趋势,形成不浸润。反之,如果附着层分子受固体分子吸引力相当强,附着层分子比液体内部更密集,附着层就出现液体相互推斥的力,造成跟固体接触的液体表面有扩展的趋势,形成浸润。
(3)浸润和不浸润现象在生活中的实例
浸润现象和不浸润现象在日常生活中是常见的.例如,脱脂棉脱脂的目的,在于使它从不能被水浸润变为可以被水浸润,以便吸取药液.用不能被水浸润的塑料制作的酱油瓶,向外倒酱油时不易外洒.你还能举出其他实例吗?〔说一说〕——教材P39
5、毛细现象
(1)演示实验:
① 将几根内径不同的细玻璃管插入水中,观察实验现象;
②将几根内径不同的细玻璃管插入水银中,观察实验现象。
[观察结果]:①把几根内径不同的细玻璃管插入水中,可以看到管里的水面比容器里的水面高。管的内径越小,管里的水面越高;②如果把这些细玻璃管插入水银中,发生的现象正好相反,管里的水银面比容器里的水银面低。管的内径越小,管里的水银面越低。
(2)毛细现象的定义:
像这种浸润液体在细管内液面升高的现象和不浸润液体在细管内液面降低的现象,叫做毛细现象。具有大量毛细管的物体,只要液体与该物体浸润,就能把液体吸入物体中。
(3)毛细现象的解释:
解释浸润液体在毛细管里上升的现象。浸润液体与毛细管内壁接触的附着层有扩展的趋势,造成液体与空气接触面弯曲,呈凹形弯曲,液面与管壁接触的附近的表面张力是沿液面切线方向向上的。表面张力有使液面收缩趋势,造成管内液柱上升。直到表面张力向上的拉引作用与管内升高的液柱重力平衡,管内液体停止上升,液柱稳定在一定的高度,如图所示。细管越细,即管截面积小,那么液柱上升高度就越大。
(4)举例说明毛细现象的应用:
纸张、棉花脱脂后能够吸水的原因在于其内部有许多细小的孔道,起到毛细管作用。
田间农作物的重要管理措施是锄地松土,防止土地板结,其目的是破坏土壤里的毛细管,使地下水分不会快速引上而蒸发掉。
三、课堂小结
1.本节通过观察活动、实验探究活动、理论分析活动、知识巩固和知识拓展等活动来进行了对液体表面张力的学习,帮助同学们掌握了液体表面张力产生的原因及方向。
2.通过观察实验及理论分析,认识清楚了浸润和不浸润现象。
3.认识清楚了毛细现象,并能正确解释在日常生活中经常出现的毛细现象。
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