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 初三物理教案：宇宙和微观世界

一、 内容分析

本节课要学的内容是物质的世界指的是物质的形态及其变化、物质的属性、物质的结构与物体的尺度、新材料等，其核心内容是对宏观的物质和微观的物质世界有所认识，理解它的关键就是要走进多彩的物质世界，经历从宏观到微观、由表及里的研究过程。学生以前原子的组成本节课的内容就是在此基础上发展来的，由于它与以后的质量、密度有着密切的联系，所以在本学科中有着基础性的作用，是本学科力学的基础部分，教学的重点是让学生能区分物质的微观与宏观，解决这个问题的关键是多从生活入手，从生活中认识物质的概念。

二、目标及其分析

1、 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;了解固态、液态、气态的微观模型;

(2) 对物质世界从微观到宏观的尺度有大致的了解;

(3) 初步了解纳米技术材料的应用和发展前景。

2、目标分析：

(1)知道宇宙是物质组成的，物质是由分子和原子组成的;了解固态、液态、气态的微观模型就是指知道分子是由原子组成的，而且能形象的描述固态、液态、气态的结构，并且说出各自的性质。

(2) 对物质世界从微观到宏观的尺度有大致的了解就是指让学生知道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。

(3) 初步了解纳米技术材料的应用和发展前景就是指让学生知道纳米是个长度单位，而且是现在物理学得尖端科学。

三问题诊断分析

这一节内容分为宏观和微观，无论是宏观还是微观学生都不能在现实生活中见到，只能借助借助多媒体，通过目前科学界的仅有的一些照片来让学生感受到物质世界的丰富多彩。

另外固体液体气体的微观模型学生也很难想象只能借助一些生活中的实例如教室里上课的学生还有踢足球的运动员等等形象的实例来比喻他们的微观模型。

四教学支持条件

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。

五、教学过程

一、引入新课

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。

二、授新课

(一)宇宙是由物质组成的

问题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：

①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;

②太阳系置身于银河系之中，太阳只是银河系中几千亿颗恒星中的一员;

③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年;

④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。

(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2：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。

(二) 物质由分子组成的

1、问题3：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：任何物质都是由极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。

分子很小，一般分子的直径只有百亿分之几米(几十纳米)。只能用电子显微镜观察。

结论：物质是由分子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中。

(三) 原子结构

我们知道了物质由分子组成，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。

原子的结构与太阳系十分相似，它的中心是原子核，在原子的周围，有一定数目的电子绕核运动。

原子非常小，全人类用肉眼可以看见的最小灰尘，其中也包含了约1015个微小的原子。

H,He,Li,Be的原子结构。

研究发现，原子核是由更小的粒子——质子和中子组成的。而质子和中子也还有更小的精细结构——夸克。(分子—原子—原子核[质子(夸克)和中子(夸克)]和电子

夸克是最小的吗?随着科技的发展，人们会更深入地认识世界。

(四) 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。(液体蜡在凝固时体积缩小，中间凹陷下去。)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(水除外)，由液态变为气态，体积增大(水：1700倍;乙醚：250倍)。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。

固态物质中，分子排列十分紧密，粒子间有强大的作用力。因而，固体具有一定的体积和形状。

液态物质中，分子没有固定的位置，运动比较自由，粒子间的作用力比固体小。因而，流体没有确定的形状，具有流动性。

气态物质中，分子极度散乱，间巨很大，并以高速向四面八方运动，粒子间的作用力极小，容易被压缩。因此，气体具有流动性。

(五)科学世界——纳米科学技术

纳米科学技术是是纳米尺度内(0.1nm—100nm)的科学技术，研究对象是一小堆分子或单个的原子、分子。

纳米技术的应用：电子与通信，医疗，制造业，分子人……

三、小结

地球及其他一切天体都是由物质组成的，物质又是由分子组成的，分子又是由原子组成的。原子的结构与太阳系相似。原子核位于原子的中心，电子绕核运动。世界上形形色色的物质有各种形态，物质处于不同的状态时具有不同的物理性质，构成了多彩的物质世界。

四、随堂练习

1.P8动手动脑学物理问题。

2.物质在温度升高时体积膨胀，温度降低时体积缩小的这种性质被称之为热胀冷缩。在各种金属中，铝的热膨胀最显著，依次是铜、铁、钢。利用长度相同的不同材料的物质在温度改变时伸长量不同的性质人们制成了双金属片。利用铜和铁制成的双金属片在温度升高时，会向哪一边弯曲?

五、作业

课堂作业练习相应练习。

六、板书设计

第十章

多彩的物质世界

一宇宙和微观世界

一、 宇宙是由物质组成的

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。

二、物质由分子组成的

物质是由分子组成的

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中。

三、原子结构

原子的结构与太阳系十分相似，它的中心是原子核，在原子的周围，有一定数目的电子绕核运动。H,He,Li,Be的原子结构。

四、固态、液态、气态的微观模型

固态物质中，分子排列十分紧密，粒子间有强大的作用力。因而，固体具有一定的体积和形状。

液态物质中，分子没有固定的位置，运动比较自由，粒子间的作用力比固体小。因而，流体没有确定的形状，具有流动性。

气态物质中，分子极度散乱，间巨很大，并以高速向四面八方运动，粒子间的作用力极小，容易被压缩。因此，气体具有流动性。

作用力极小，容易被压缩。因此，气体具有流动性。

五、科学世界——纳米科学技术 

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