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2019 人教版高中物理选修第三册《第一章 分子动理
论》大单元整体教学设计[2020 课标]
一、内容分析与整合
二、《普通高中物理课程标准(2017 年版 2020 年修订)》分解
三、学情分析
四、大主题或大概念设计
五、大单元目标叙写
六、大单元教学重点
七、大单元教学难点
八、大单元整体教学思路
九、学业评价
十、大单元实施思路及教学结构图
十一、大情境、大任务创设
十二、单元学历案
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十三、学科实践与跨学科学习设计
十四、大单元作业设计
十五、“教-学-评”一致性课时设计
十六、大单元教学反思
一、内容分析与整合
(一)教学内容分析
《第一章 分子动理论》是 2019 人教版高中物理选修第三册的重要内容,
它深入探讨了物质微观结构的本质以及微观粒子(主要是分子)的运动规律。
这一章的内容不仅是对初中物理中分子动理论知识的扩展和深化,也是连接宏
观世界与微观世界的重要桥梁,为学生理解热学现象、统计物理以及后续学习
热力学定律等打下基础。
具体来说,本章主要包含以下几个核心部分:
分子动理论的基本内容:介绍分子动理论的基本概念,包括物体是由大量
分子组成的、分子在做永不停息的无规则运动(热运动)、分子之间存在着相
互作用力等。这些内容是理解分子动理论的基础,也是后续学习的基础。
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实验:用油膜法估测油酸分子的大小:这是一个经典的物理实验,通过测
量油膜的面积和厚度来估算油酸分子的直径,从而让学生直观感受到分子的微
小尺寸。该实验不仅培养了学生的动手能力和实验技能,还加深了他们对分子
动理论的理解。
分子运动速率分布规律:介绍分子运动速率的统计规律,即分子速率按一
定规律分布,且温度越高,分子运动越剧烈。这一部分内容涉及统计物理的初
步知识,为学生后续学习热力学第二定律等打下基础。
分子动能和分子势能:阐述分子动能和分子势能的概念,以及它们与物体
宏观热学性质的关系。分子动能是分子热运动的能量表现,而分子势能则是分
子间相互作用力做功的结果。这两部分内容有助于学生理解物体的内能以及内
能的变化规律。
(二)单元内容分析
分子动理论的基本内容
物体是由大量分子组成的:这一观点是分子动理论的基石。通过介绍阿伏
加德罗常数和摩尔质量等概念,让学生认识到物体中分子的数量是极其庞大的,
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无法用肉眼直接观察。
分子热运动:分子在不停地做无规则运动,这种运动是自然界中普遍存在
的一种运动形式。通过扩散现象和布朗运动等实例,让学生直观感受到分子热
运动的存在。
分子间作用力:分子之间存在着相互作用力,包括引力和斥力。这两种力
的大小与分子间距离有关,当分子间距离较小时表现为斥力,较大时表现为引
力。分子间作用力是物质能够聚集在一起形成宏观物体的重要原因。
实验:用油膜法估测油酸分子的大小
实验原理:利用油酸分子在水面上形成的单分子层油膜来估算油酸分子的
直径。通过测量油膜的面积和体积(或厚度),可以计算出油酸分子的直径。
实验步骤:包括配制油酸酒精溶液、测量油酸酒精溶液的体积和浓度、在
水面上形成油膜、测量油膜的面积等。
实验误差分析:讨论实验过程中可能 产 生的误差来 源 以及 如何减 小误差。
分子运动速率分布规律
统计规律:介绍分子运动速率的统计规律,即分子速率按一定规律分布。
这种分布规律与温度有关,温度越高,分子运动越剧烈,高速率分子 所占 的 比
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例也越大。
实验验 证 :通过介绍相关实验( 如伽 尔 顿板 实验)来验 证 分子运动速率的
统计规律。
理论解 释 :从统计物理的 角 度解 释 分子运动速率分布规律的原因。
分子动能和分子势能
分子动能:分子热运动的能量表现。温度是分子 平均 动能的 标志 ,温度越
高,分子 平均 动能越大。
分子势能:分子间相互作用力做功的结果。分子势能的大小与分子间距离
有关,当分子间距离等于 平衡 距离时分子势能 最 小。
内能:物体中 所 有分子的动能和势能的 总 和。内能是物体热学性质的重要
体现。
(三)单元内容 整合
本章内容以分子动理论的基本观点为核心,通过介绍分子动理论的基本内
容、分子运动速率分布规律以及分子动能和分子势能等概念,构 建 了一个 完整
的分子动理论 框架 。通过油膜法估测油酸分子大小的实验,让学生直观感受到
分子的微小尺寸和分子动理论的实 际应 用。
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在 整合 单元内容时, 应注 重以下几点:
强 化基本概念的理解:分子动理论的基本观点是本章的核心内容, 应 通过
多 种 方 式( 如 实例 讲 解、 图示 说 明 等)加深学生对这些概念的理解。
注 重实验教学的 开 展:油膜法估测油酸分子大小的实验是本章的重要实验
之一, 应确保每位 学生 都 能 亲 自动手 进行 实验 操 作,培养他们的动手能力和实
验技能。
联 系实 际应 用:在 讲 解分子动理论时, 应注 重 联 系实 际应 用( 如 扩散现象、
布朗运动等),让学生感受到分子动理论与 日 常生 活 的 紧密联 系。
培养 科 学 思维 :通过介绍分子运动速率的统计规律和分子动能、分子势能
等概念,培养学生的 科 学 思维 和 逻辑推 理能力。
二、《普通高中物理课程标准( 2017 年版 2020 年修订)》分解
(一)物理观念
物质观念
通过学习分子动理论的基本内容,学生能够形成关于物质微观结构的 正确
观念。他们认识到物体是由大量分子组成的,分子是物质的基本单元,具有微
观性和粒子性。
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学生能够理解分子动理论中的基本概念, 如 阿伏加德罗常数、摩尔质量等,
并 能够运用这些概念来解 释 和计算与物质微观结构相关的 问题 。
运动与相互作用观念
学生能够认识到分子在不停地做无规则运动(热运动),这种运动是自然
界中普遍存在的一种运动形式。他们能够通过扩散现象和布朗运动等实例来直
观感受分子热运动的存在。
学生能够理解分子间存在着相互作用力(引力和斥力),这些力的大小与
分子间距离有关。他们能够通过分子间作用力的规律来解 释 物质能够聚集在一
起形成宏观物体的原因。
能量观念
学生能够理解分子动能和分子势能的概念,以及它们与物体宏观热学性质
的关系。他们认识到物体的内能是分子动能和分子势能的 总 和,是物体热学性
质的重要体现。
学生能够通过 改 变物体的温度和体积来 改 变物体的内能, 并 能够运用内能
的概念来解 释 和计算与热学过程相关的 问题 。
(二) 科 学 思维
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模型建 构
在学习分子动理论时,学生 需 要 建 构分子动理论的 模型 。这个 模型 包括物
体是由大量分子组成的、分子在做永不停息的无规则运动、分子之间存在着相
互作用力等基本观点。
学生还 需 要通过油膜法估测油酸分子大小的实验来 建 构分子大小的 模型 。
他们 需 要通过测量油膜的面积和厚度来估算油酸分子的直径,从而直观感受到
分子的微小尺寸。
科 学 推 理
学生 需 要通过 科 学 推 理来理解分子动理论中的基本概念和规律。例 如 ,他
们 需 要通过 推 理来理解分子间作用力的规律以及分子运动速率的统计规律等。
学生还 需 要运用 科 学 推 理来解 决 与分子动理论相关的 问题 。例 如 ,他们 需
要通过 推 理来计算物体的内能、解 释 扩散现象和布朗运动等。
科 学论 证
学生 需 要通过实验和理论论 证 来验 证 分子动理论的 正确 性。例 如 ,他们 需
要通过油膜法估测油酸分子大小的实验来验 证 分子动理论中关于分子大小的 预
测。
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学生还 需 要通过理论论 证 来解 释 分子动理论中的基本概念和规律。例 如 ,
他们 需 要通过理论论 证 来解 释 分子间作用力的规律以及分子运动速率的统计规
律等。
质 疑创新
学生 需 要 保持 对分子动理论的质 疑态 度,不 断提 出 新 的 问题 和观点。例 如 ,
他们可以质 疑 分子动理论中 某 些 假设 的 合 理性或 者提 出 新 的实验 方案 来验 证 分
子动理论的 正确 性。
学生还 需 要通过 创新 来解 决 与分子动理论相关的 问题 。例 如 ,他们可以通
过 改进 实验 方案 来 提 高实验的精度或 者提 出 新 的理论 模型 来解 释 分子动理论中
的 某 些现象。
(三) 科 学探 究
问题
学生能够基于分子动理论的基本观点 提 出与物质微观结构和热学现象相关
的 问题 。例 如 ,他们可以 提 出 “ 为 什么 物质能够聚集在一起形成宏观物体 ?” 、
“ 为 什么 温度越高物体越容 易 扩散 ?” 等 问题 。
学生还 需 要通过实验和观察来 发 现 问题并提 出 新 的 假设 。例 如 ,在油膜法
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估测油酸分子大小的实验中,他们可能 会发 现实验结果与理论 预 测存在差 异并
提 出 新 的 假设 来解 释 这种差 异 。
证据
学生 需 要通过实验和观察来 收 集与分子动理论相关的 证据 。例 如 ,在油膜
法估测油酸分子大小的实验中,他们 需 要通过测量油膜的面积和厚度来 收 集 证
据并 估算油酸分子的直径。
学生还 需 要通过 查阅资料 和 文献 来 获取 与分子动理论相关的 证据 。例 如 ,
他们可以 查阅 相关的 科 学论 文 和 书籍 来了解分子动理论的 最新研究进 展和 应 用
实例。
解 释
学生 需 要运用分子动理论的基本概念和规律来解 释 实验和观察结果。例 如 ,
在油膜法估测油酸分子大小的实验中,他们 需 要运用分子动理论来解 释 油膜的
形成和测量结果的 合 理性。
学生还 需 要通过解 释 来验 证 自 己 的 假设 和观点。例 如 ,他们可以通过解 释
扩散现象和布朗运动等实例来验 证 分子动理论的 正确 性。
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