教案示例

宇宙和微观世界

【教学目标】

1 ．知识与技能

（ 1 ）知道宇宙是由物质组成的，物质是由分子和原子组成的。

（ 2 ）初步了解原子的结构。

（ 3 ）对物质世界从微观到宏观的尺度有大致的了解。

（ 4 ）初步了解纳米科学技术及纳米材料的应用和发展前景。

2 ．情感、态度与价值观

（ 1 ）通过了解人类探索太阳系及宇宙的历程、人类探索微观世界的历程，认识人类的探索将不断深入，帮助学生树立科学的物质观和世界观。

（ 2 ）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。

【教学重点】 纳米及其相关应用

【教学难点】 纳米及其相关应用

【教学过程】

一、引入新课

（一）宇宙是由物质组成的

师：广阔的宇宙是无边无际的，究竟大到什么程度，播放录像展示宇宙空间各星系团的情景，让学生知道银河系只是数十亿个星系中的一个，并且银河系的尺度以一束光从这头走到那头需要十万光年的数据给出，显示了银河系之大，宇宙之大。（出示录像“地球在宇宙中”）

人类赖以生存的地球置身于太阳系之中，太阳系置身于银河系之中。银河系又置身于整个宇宙众多的星系团之中。教师指出：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。这里“物质”一词是相当宽泛的，如，“在地球上，有空气、岩石、高山、大海，有树木、花草、鸟兽，有人类赖以生存的衣、食、住所需的一切生活用品，这些都是物质。”

（二）物质是由分子组成的

广阔无垠的宇宙大得难以想像，它是由物质组成的。那么，物质又是由什么组成的？构成物质的小微粒究竟小到什么程度？（学生阅读课文然后回答）

师：如果把玻璃杯打碎了，其碎片还是玻璃。经过多次分割，甚至碾成粉末，颗粒越分越小。如果不断地分割下去，有没有一个限度呢？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叫分子。

例如：以分割糖粒为例。开始的分割会仍然保持甜的味道，但是继续分割下去，也就是当把糖粒分到没有甜味的时刻，那时的微小粒子就不再是糖了，保持糖这种物质原来性质的最小微粒叫做糖的“分子”。分子用肉眼是不能看到的，我们借助电子显微镜观察金分子（单原子），见课本上的图。

（三）固态、液态、气态的微观模型

【想想议议】物质从液态变为固态时体积变大还是变小？

蜡烛熔化后再凝固成固态的蜡，钢水变成钢锭，电路焊接时使用的焊锡等。都说明该物质从液态变为固态时体积变小。

液态变为气态时，体积显著变大，研究结果表明：水在汽化时，体积增大约 1700 倍；乙醚汽化时，体积增大约 250 倍。

当物质的状态发生变化时，体积发生变化是由于构成物质的分子在排列方式上发生了变化，这时分子之间存在的相互作用力也发生改变。

结合课本，分析物质处于不同状态时所具有的不同的物理性质。

1 ．固态物质中，分子与分子的排列十分紧密有规则，粒子间有强大的作用力将分子凝聚在一起。分子来回振动，但位置相对稳定。就像学生在自己的座位上身子可以来回晃动一样。因此，固体具有一定的体积和形状。

2 ．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。就像学生在自己的教室中交换座位，但又没离开教室一样。因此，液体没有确定的形状，具有流动性。

3 ．气态物质中，分子间距很大，并以高速向四面八方运动，粒子之间的作用力很小，易被压缩。就好比学生在操场上玩，他们处于完全自由的状态，四处奔跑。因此，气体具有很强的流动性。

（四）原子结构

继续举出前面分割糖的例子。倘若分割到分子尺度时，这样的微小粒子仍是糖，因为它还保持着糖的性质。如果再分下去，得到的就不再是糖。即，分子再被分割，得到的就是原子，从而引出原子的概念，并通过图示给出了原子结构模型图。物质是由分子组成的，分子又是由原子组成的，有的分子由多种原子组成，也有的只由一种原子组成。

20 世纪初，科学家发现，原子的结构与太阳系十分相似，它的中心是原子核，在原子核周围，有一定数目的电子在绕核运动（课本图 10.1-8 、 10.1 － 9 ）。接着让学生了解原子的尺度，原子非常小，研究表明：原子的半径大约为 m ，人类用肉眼可以看见的最小灰尘，其中也包含了大约 个原子！

（五）学生阅读：科学世界——纳米科学技术

长度单位：纳米（ nm ）

1nm= m

三．小结