“物质是由大量分子组成的”教学反思
江苏省镇江中学 江燕
为了准备江苏省优秀课评比，我针对该课题提前做了一些思考和准备工作。在此过程中有了一些想法和心得，现与大家一起分享。
该节课的重难点内容是“用油膜法估测分子的大小”这个实验的思想方法如何向同学们展示出来。该实验长期做下来都是实验结果偶然性很强，误差较大。虽然说是“估测”，但是误差较大的结果也是不能说服学生的。很关键的是油膜铺开时的视觉效果不明显。为了增强实验视觉效果，使实验结果相对更加准确，我对实验器材做了一定的改进，在不改变实验原理的情况下，大大增强了实验的视觉效果和说服力。这种改进针对于教师的演示实验比较好，对于学生的分组实验不太适用。
原本做该实验使用方形浅盘，在实验时先均匀洒好痱子粉，然后滴进油酸溶液，再盖上印有方格的有机玻璃板。当油酸铺开后在有机玻璃板上迅速用彩色水笔描出边界，最后再数格子处理数据。这是母本的实验处理方法。
在母本实验中有一些不够准确的地方。例如：（1）有机玻璃板不够清晰，尤其是长期多次使用以后，还会留有水笔划过的痕迹，多次擦洗后也会留下模糊的痕迹，这使得我们在做实验的时候不易看清板下油酸推开痱子粉的边界,也不方便画出边界；（2）油酸推开痱子粉时一直处于动态过程，描边界时一边描，边界还同时在变化，描出来的边界也不够准确,用不了多久,边界痱子粉还会散开。
针对以上两个问题，我提出了改进方案。
改进方案有两种，一个是从痱子粉入手。痱子粉为白色，不易引起视觉效果，试过用红色胭脂粉来做，但是很快就会溶于水，效果很不好。所以改用粉笔灰做实验，颜色可以有多种选择，根据浅盘颜色的不一样可以选取色差较大的来区别颜色，让边界看得更加清楚。但是在处理粉笔灰的时候不能在真正实验的时候一边刮一边洒，这样当后面的粉笔灰全部刮够以后，前面刮进的粉笔灰已经融进水中，实验效果就会不好了。这需要事先刮好较多的粉笔灰，然后再一起均匀撒在水面上，才会有相对较好的效果。但是最终还是发现粉笔灰的颗粒细度不如痱子粉。痱子粉还分很多种，市面上卖的还有一种爽身粉，这是不行的，撒下去以后发现具有类似油性的性质，效果很差，只能用普通痱子粉比较好。实践中还发现撒下去的痱子粉的形状与试验效果相关，最好撒下去的时候呈圆形，而且面积不能太大，这样推开又算得效果才会好。
就这样一件撒痱子粉的操作让我感觉要想做好一个实验，涉及到的细节问题是多么的重要，真的要鼓励学生要有不停探究的精神，坚持不懈的努力才会有意想不到的发现。
其二，从改进有机玻璃板入手。既然连透明的有机玻璃板都不太看清楚，那么干脆就全部镂空。因此我用亚克力有机玻璃制作了一个方盘，并且在方盘边缘的上方均匀的打了一圈小孔，对边的小孔要对齐在一条线上，然后在小孔里穿上细线，这样就形成了用细线穿成网格作为方格使用。试验下来以后，觉得用细线穿不太合适，因为细线只要不拉紧就不直，做的网格效果就会很差。后来改为很细的橡皮筋，这样就容易拉直了。橡皮筋的颜色也可以选，只要挑选视觉效果对比明显的就可以。用橡皮筋还有一个好处，就是当我们清洗方盘的时候可以拉开皮筋把手伸进去洗。但是结果这样也有一个麻烦，就是由于橡皮筋是固定在盆上的，在清洗的时候不能洗得很干净很彻底，残留的油酸对下一次实验会造成较大影响，效果较差。
网格方盘示意图
因此在这基础上我又继续改进了方案。那就是制作了一个和浅盘尺寸配套的边框，在这个边框上均匀的打上小孔，同样穿上橡皮筋做成网格。实验时可以把边框放在浅盘上，不用的时候也可以方便的拿开，这样清洗浅盘的时候就会很方便，也能洗的很干净。经过试验效果果然很好。同时也觉得孔和孔的间距在2cm比较合适，这样格子不会太小，不会导致格子太多数起来麻烦，而且格子也不是太大，引起实验结果误差，视觉效果还很好，便于观察。但是对于这样的处理方法还带来一个较大的问题，那就是没有办法像在玻璃隔板上画那样记下边界，镂空的网格是没有办法画边界的。
网格方框示意图 实际实验时得到的一张照片
为了解决这个问题，演示实验的时候我在浅盘上方用铁架台架设一个摄像头，学生可以通过投影屏幕看到摄像头下的实验操作。同时可以利用类似于QQ视频聊天一样的软件工具拍下照片。油酸滴入水中后迅速铺开，在这时候可快速拍下多张连续的照片，然后选取效果较好的，相对稳定时候的一张照片立刻在电脑上显示出来。在这张照片上记录了网格也记录了边界。之后对着电脑直接数格子也好，用纸打印出来数格子也好，都比较方便且准确,效果非常好。
我在油膜法实验装置上和处理方法上的改进，大大增强了演示实验的效果，让学生能够在座位上看的很清楚。之前教师演示该实验的时候都是使用实物展台，清晰度不高，盖上玻璃盖板后更加无法看清油酸边界。我在这个实验中采用高清摄像头，再加上镂空网格，对实验现象的呈现起了翻天覆地的作用。同时实验处理数据也能在预计的误差范围内，基本上所有的实验油酸分子直径算出来都在～之间，而公认的油酸分子直径为，这样的实验结果能够很好地说明实验原理，同时也能很好的解释实验误差。
研究实验的时候发现浅盘的形状对油膜的铺开效果会有影响，方盆比长盆好，圆盆又比方盆好，但是由于没有找到合适的圆盆，最终还是使用了方形浅盆来做实验。
这次赛课活动让我感触很深，精心设计实验，力求最好效果的过程真的很辛苦，但是为了向学生呈现较好的实验效果，我觉得这也是值得的。在今后的教学过程中不仅是我自己要不停探究更好的教学方法，也将会带着学生一起不停探究，不停探索更好方案，激发他们的创造力，以期望达到最好的效果。
物质是由大量分子组成的（教学设计）
一、教学目标
1、知识与技能
（1）知道知道物质是由大量分子组成的；
（2）知道分子的球体模型，知道分子直径的数量级；
（3）知道用单分子油膜方法估算分子的直径的原理，并能测量和计算；
（4）知道阿伏伽德罗常数的物理意义，数值和单位；
2、过程与方法：
通过油膜法实验使学生知道科学研究中的一种方法：利用宏观量求微观量。
3、情感、态度与价值观
初步认识到微观世界是可以认知的，人类探究微观世界经历了漫长的过程，而且意识到这种探索还将继续下去。
二、教学重难点
1、能使学生学会利用宏观量求微观量的方法；
2、使学生理解和学会用单分子油膜法估算分子大小（直径）。
展示导入
提问1：有没有简单的办法知道教室里有多少个同学？每个同学的体重是多少？身高是多少？
（这个问题同学们一定会觉得太简单了，会纷纷说出答案“数人数，称体重，量身高。”）
提问2：是否同样有办法知道教室里空气分子的个数？空气分子的质量？空气分子的大小？
（这个问题对比的提出，引发了学生的思考。从而引出分子太小所以不能采取相同的办法。）
我们这节课就一起来用实验探究一下分子的大小。（引入新课）
探究准备
人们长久以来一直没有停下对微观世界的探索，目前已经能用比较先进的仪器来探究微观世界。例如扫描隧道显微镜，原子力显微镜、离子显微镜等。（实验室配有的扫描隧道显微镜）
展示显微镜下的树叶图片
一片叶子 放大6倍 放大700倍 放大4000倍 放大20000倍 放大50000000倍
扫描隧道显微镜不仅可以观察物体表面原子，还可以进行操作，把原子进行重新排列。
（上图左为溴原子围成一圈的图片，上图右为石墨层面上的碳原子）
可以看出来原子接近于一个个小球体，如果我们把分子看成是一个球体的话，在不使用先进仪器的情况下，我们该如何去估测这么小的“球体”的大小呢？
智慧小故事给我们的启发：古代“曹冲称象”的故事采取了“化整为零”的方法，那么要测微小颗粒的尺寸的方法是“聚零为整”。（用对比的方法引入，容易想到“聚零为整”的积累法。）
思考：如果没有游标卡尺，用积累法如何去测绿豆的直径？（引发学生对积累法使用的思考）
学生会提出很多类似的方案，总结如下：
方法1：测出很多颗绿豆的总长，再数出颗数，总长除以绿豆的颗数就是每颗绿豆的直径了。
方法2：测出很多颗绿豆的总体积，再数出绿豆的总颗数，总体积除以总颗数就是每颗绿豆的体积，若想知道直径，再以球体模型换算出直径。
方法3：测出很多颗绿豆的总体积，再把绿豆单层排列，测出铺开的面积，总体积除以总面积就是绿豆的直径。
合作探究
提问1：分子大小的测量是否可以采用以上方法？（经过讨论得出：前两种方案不可行，无法数分子个数,只有最后一种可以实施。）
提问2：选什么样的物质来做实验？（液体更易实现）
液体滴在哪里才能实现单层铺开？（液面上铺开）
演示1：实心塑料球倒入水中。（不合适，会沉入水底）
结论：选择浮在水面上的球做实验比较好。（引出油酸的特性介绍）
演示2：把较多的塑料空心球倒在水面上，堆积起来，不能单层排列（引出所使用的油酸分子也不能太多，否则也不能实现单层排列。）
提问3：如何测出油酸铺开的面积呢？
思考1：油酸是无色透明的，如何看清铺开的边界。（撒痱子粉的作用）
思考2：即使能看清边界，又如何记录铺开的面积呢？
演示3：无网格做一次实验，让学生看油酸推开痱子粉的效果，滴入一滴油酸溶液，告诉学生其中含有的纯油酸。
（介绍数格子的方法，提出用同样的方法估算油酸铺开的面积。）
演示4：放上网格，再做实验，同时介绍拍照记下边界的方法，请同学帮忙一起操作。
给学生看拍下的照片，并且选择一张效果较好的来处理数据。（对照电脑上的照片让学生一起数格子，运算，得出数据。）
用先进的仪器已经可以测出油酸分子的直径大约在数量级，但是同学们根据实验算出来的要相对偏大。（引出实验误差的讨论）
总结实验中误差存在的地方：
（1）油酸分子并非全部单层排列；
（2）油酸分子并非紧密排列；
（3）滴入的一滴油酸溶液体积不是很准确；
（4）油酸铺开的面积是估算的，不够准确；
(5) 在配油酸酒精溶液的时候，浓度并不完全准确。
通过实验和计算，我们知道了分子非常小，但正是这非常小的分子却组成了我们美丽的大千世界，这又说明了分子之多。经过长期的研究测算，把个分子记为，也就是说的物质所含分子数目为个。我们把这个数记为阿伏伽德罗常数，。
阿伏伽德罗常数是个很大的数，举例体验。
（1）水中含有的水分子数约为个，假如全世界60亿人不分男女老少都来数这些分子，每人每秒数一个，也需要将近17万年的时间才能数完。
（2）的酒精滴入100亿立方米的水库中，分布均匀后，每立方厘米水中仍然含有100万个以上的酒精分子。
（用量杯给同学们看一摩尔水的量，同时说明这里面含有个水分子，说明分子之多，分子之小。）
自从有了阿伏伽德罗常数，我们就建立起宏观和微观的桥梁，今后我们还将继续在美妙的微观世界里探索，相信还会有更多更精彩的发现。
思考：分子油膜实验中如果将一滴体积为纯油酸滴入水中，按照公认的油酸分子直径来估算，那么铺开的单分子油膜的面积是多大？（约为178.6平方米）
说明：我们实验中是不能用纯油酸来做实验的，而是用稀释了的油酸酒精溶液（1:500）来做实验，事实上用纯油酸来做实验的时候也无法单层散开。水要克服油酸的表面张力，克服拉开纯油酸时的粘滞力将油酸分子拉开是实现不了的，事实上滴入纯油酸时只会在水面上形成小的液体球，或是零星的彩色的小油花。所以用挥发性强的酒精来做溶剂将油酸稀释，实验时酒精迅速挥发掉，只剩下油酸铺在水面上。
如何配置油酸酒精溶液?
用2ml注射器抽取1.5ml油酸，将其中1.0ml油酸注入500ml的量筒中，加入无水酒精至500ml刻度线，充分搅匀后得到体积比为1：500的油酸酒精溶液。
如何知道一滴油酸溶液的体积？
用滴管向量筒中一滴一滴地滴入油酸酒精溶液，记下液滴的总滴数和它们的总体积，这样便知道一滴溶液的体积了。
说明:本实验中500滴油酸酒精溶液的总体积为10mL，所以每一滴的体积为0.02mL。
当堂检测
将 的油酸溶于酒精，制成 的油酸酒精溶液。已知 的这种溶液有50滴。把1滴油酸酒精溶液滴到水面上，经过一段时间，酒精挥发，油酸在水面上形成单分子薄膜，测量出这薄膜的面积是 ，试估算油酸分子的大小。
感悟反思
课件20张PPT。物质是由大量分子组成的 一片叶子 放大6倍 放大700倍 放大4000倍 放大20000倍 放大50000000倍 显微镜下石墨层面上的碳原子通过显微镜操作，把溴原子围成一圈的情况智慧小故事 曹冲称象：化整为零测量微小颗粒直径：聚零为整方法一：将绿豆排成一行，测出总长，数出个数如何测量绿豆的直径？方法二：测出总体积，数出个数方法三：量出单层铺开的面积，测出总体积“数格子”的方法估算脚的大小油膜实验：一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸：
网孔边长：实验误差的分析（1）油酸分子并非全部单层排列；
（2）油酸分子并非紧密排列；
（3）滴入的油酸体积不是很准确；
（4）配油酸酒精溶液的时候，浓度配比不够准确；
（5）油酸铺开的面积是估算的，不够准确等等。
阿伏伽德罗常数（1） 水中含有的水分子数约为 个，假如全世界60亿人不分男女老少都来数这些分子，每人每秒数一个，也需要将近17万年的时间才能数完。
（2） 的酒精滴入100亿立方米的水库中，分布均匀后，每立方厘米水中仍然含有100万个以上的酒精分子。 阿伏伽德罗常数之大！算一算，想一想 分子油膜实验中如果将一滴体积为 的纯油酸滴入水中，按照公认的油酸分子直径 来估算，那么铺开的单分子油膜的面积是多大？ 约为178.6平方米 ！！ 用2ml注射器抽取1.5ml油酸，将其中1.0ml油酸注入500ml的量筒中，加入无水酒精至500ml刻度线，充分搅匀后得到体积比为1：500的油酸酒精溶液。 配制油酸溶液：如何知道一滴油酸溶液的体积？ 用滴管向量筒中一滴一滴地滴入油酸酒精溶液，记下液滴的总滴数和它们的总体积，这样便知道一滴溶液的体积了。本实验中500滴油酸酒精溶液的总体积为10mL，所以每一滴的体积为0.02mL。当堂检测 将 的油酸溶于酒精，制成 的油酸酒精溶液。已知 的这种溶液有50滴。把1滴油酸酒精溶液滴到水面上，经过一段时间，酒精挥发，油酸在水面上形成单分子薄膜，测量出这薄膜的面积是 ，试估算油酸分子的大小。
探索世界永无止境！
