我校青年教师教学基本功竞赛参赛教案(范例).docx

我校青年教师教学根本功竞赛参赛教案范例参赛组别：理科参赛序号： 01课程名称：物理化学授课内容：弯曲液面的附加压力授课时间：45 分钟1. 【教学目的】(1) 学问层面：把握弯曲液面附加压力产生的缘由、方向，以及弯曲液面的附加压力的拉普拉斯方程。娴熟把握毛细管内液体的上升公式；理解微小液滴的饱和蒸汽压开尔文公式；理解四个亚稳状态：过饱和蒸汽、过热液体、过冷液体、过饱和溶液。(2) 力量层面：能够运用拉普拉斯方程的根本学问，对常见的现象进展分析。能够通过文献资料的收集和整理，了解拉普拉斯方程的具体应用，提高对事物的综合评价力量和分析的力量。(3) 思维层面：加深学生对根底学问的理解，着力培育学生的创精神和关心社会时事的思维习惯，提高学生自主猎取专业学问的愿望和力量。2. 【教学内容】(1) 弯曲液面的附加压力外表张力(2) 微小液滴的饱和蒸汽压开尔文公式(3) 亚稳状态及相的生成3. 【教学重点与难点】(1) 重点：弯曲液面的附加压力，毛细管内液体上升公式；开尔文公式；亚稳态。解决方法：结合学生生疏的生活现象，启发学生主动思考，重点讲解，以学生关心的生活大事作为问题的切入点，承受严谨推导得出结论。(2) 难点：弯曲液面的附加压力，开尔文公式；亚稳态解决方法：通过例举习题使学生把握并娴熟运用弯曲液面的附加压力的方向，及其大小的计算公式拉普拉斯方程。通过例举习题使学生把握并娴熟运用毛细管内液体上升公式及开尔文公式。通过例举生活中的实例讲解四个亚稳态。4. 【教学单元分析】本节包含外表化学热力学，外表化学的有关概念，气液界面，气固界面如固气吸附以及吸附规律，液-液界面和固-液界面的特点和性质以及这些性质的特别应用，外表活性剂的性质及作用等内容。界面是指亲热接触的两相之间的过渡区约几个分子的厚度，共有五类界面，其中一相是气体时也可称为外表。处于外表的分子和处于体相的分子的差异使界面表现出一些独特的性质，在前边的体系的争辩中，由于界面的物质的量和体相比较，微乎其微，所以外表性质的差异对整个体系性质的影响也微缺乏道，可以不予考虑。但在下面将要争辩的体系中, 当分散程度增大时，外表性质对体系将起肯定的作用，有必要进展特地的争辩。界面科学是化学物理生物材料和信息等学科之间相互穿插和渗透的一门重要的边缘科学，是当前三大科学技术生命科学，材料科学和信息科学前沿领域的桥梁。界面化学是在原子或分子尺度上探讨两相界面上发生的化学过程以及化学前驱的一些物理过程。分散程度和外表积的关系。由于在界面上分子的境况特别，有很多特别的物理化学和化学性质， 随着外表张力，毛细现象和润湿现象等渐渐被觉察，并赐予了科学的解释。随着工业生产的进展， 与界面现象有关的应用也越来越多，从而建立了界面化学或外表化学这一学科分支。外表化学是一门既有广泛实际应用又与多门学科亲热联系的穿插学科，它既有传统，唯象的，比较成熟的规律和理论，又有现代分子水平的争辩方法和不断消灭的觉察。5. 【学生特点分析】(1) 学问构造：学生处于大学二年级，已经完成无机化学的理论课程及试验的学习，并且无机化学中的一些章节内容与物理化学相关，但是学生对一些纯理论教学课程普遍不感兴 趣，因此应在教学过程中围绕学生生疏的生活热点、常见的自然现象开放，吸引学生的留意力， 引导学生和教师共同寻求答案，鼓舞学生参与教学，提高学习兴趣。(2) 思维方式和学习风格：在大学二年级，学生的思维和学习风格已经从高中阶段过渡到大学阶段，而大学阶段课程讲授的学时数明显削减，学生自主学习的时间和空间空前增大， 大学教育的重点“是着力培育学生创精神和创力量，增加学生的学习兴趣，促进学生的共性进展”。学生的生疏到底是有限的，因此要求授课教师应利用上课时间和学生沟通，对学生进展引导和熏陶。教师可以利用上课时间引入学生感兴趣的相关话题，提出和学生切身相关的问题，引导学生利用课下时间思考，查找资料，并以作业形式提交。同时还应准时充分确定和鼓舞学生的努力，重点不在结果，而在学生的进展过程。(3) 思想生疏：物理化学课程相对化学其它根底课来说公式、概念、定理相对较多，学生会产生厌倦，因此经常会有学生问这些学问有什么用？听到学生这样的问题，会感觉到欣喜， 是由于学生在思考，同时会感到压力，由于这些思想上的问题需要长时间的沟通才能解决。如果教师在讲课的过程中，适当的把这些问题引出，并结合课程内容予以解答，会有很好的效果。6. 【教学模式和教学手段】(1) 教学模式：引入问题启发思考分析争辩引入要点得出结论总结应用(2) 教学手段：选用多媒体教学和传统板书相结合的方法，利用多媒体的优势来吸引学生，并且可以节约大量的板书时间。利用传统的板书把讲课思路呈现出来，让学生在投入地观看、思考、学习的同时，能够对讲课的主线始终有清楚的生疏和把握，加深学生对本节课重点内容的理解。7. 【教学过程】教学过程教师调控和学生反响教学内容教学意图以提问的 以提问的方 式问学8.2 弯曲液面附加压力调动学生参方式导入本生：为什么一般的情8.2.1水平液面的压力(1 分钟)与教学的积课内容况下液面是水平的，极性，削减而液滴、水中的气泡学生对知的外表是弯曲的。识 的 陌 生感，自然地Pl = Pg将学问和学生生疏的水平液面联系到一起。引入弯曲液利用多媒体，从学生8.2.2弯曲液面的附加压力4 分钟根 据 示 意面附加压力生疏的液滴 和气泡(1) 凸外表:外表张力的合力不为零，指向液体内图，分析出入手，让学生思考为部。液滴和气泡什么弯曲液 面会产的附加压力生附加压力。的方向。从上看出，当弯曲液面时外表张力的合 力 不 为零，其方向总是指向曲率中心。该附加压力的(2) 凹外表:外表张力的合力指向液体外部。方向总是指向 曲 率 中最终由学生 总结并心，导致曲得出结论：由于外表率中心这一张力的作用，使弯曲侧的总压力液面的两侧 存在着比平外表时压力差P，该压力差大。就叫弯曲表 面下的附加压力。附加压力的定义：列举实际生产的实例。提问学生实际生产中的实例，赐予学生肯定的思考时间并例题 1：干的细砂粒为了加工压成饼状物块时， 通过具体生要加水搅拌后挤压成型，为什么要加水润湿? 产的实例， (3 分钟)使学生意识让学生答复，依据答复状况对附加压力进一步总结归纳。提示：两个包有水膜的砂粒接近时，如下图P 在凹处指向外，使水膜变平，砂粒更加接近。到能够将所学的学问学以致用，分析和解决日常生活中常见的现象。推导拉普拉斯公式引导学生思考：假设弯曲液面不是球形拉普拉斯方程描述附加压力与曲率半径的通过不同的关系 6 分钟推导方法，的任意曲面，是否能够承受数学方法证拉普拉斯方程： DP = 2grr：曲率半径，加深学生对拉普拉斯公明？依据学生的反响指出数学上可以证明所产生的附加压。r > 0式的理解和推导方法一：以球形小液滴为例推导把握。DP = s( 1 + 1 ) r 和rrr1212通过曲面上的一点O 作两个相互垂直的正交的截面与曲面交线的曲率半径，这就是有名的 Laplace 公式。依据物理里面的压强公式：DP = F = 2pr · g = 2gSpr 2r留意事项：1. 以球形液滴为例来推导，所以目前只能适用于球形液滴； 2当争辩对象确定之后，附加压力只与曲率半径相关。推导方法二：设系统由a 相、b 相及界面相g 组成，并达平衡。各相压力为 pa、p b、pg ，并且 pa = pg ；各相体积为V a，V b，V g = 0 ，设系统总体积不变，各相间无物质交换时，a 相和b 相体积发生无限小变化dV a 、dV b ，界面面积发生无限小变化dA S ，则dA = - pa dV a + g dAs- p b dV b对整个系统来说， dT = 0 ， dV = 0 ，亥氏函数判据， dA = 0- pa dV a + gdAsdV b = -dV a- p b dV b = 0又 dV a + dV b = 0 - pa dV a + gdAs+ p b dV a = 0即：( pa - p b )dV a = g dAsdA pa - p b = gsLaplace 方程dV a引入例题给出学生具体问题，并让学生参与到讲课当中，让学生来讲解例题证明方法。通过例题 2 让学生把握计算具有两个气液界面的附加压力的方法通过例题 3 并引入试验视频，并提示学生留意观看试验，提出问题。例题 2：求空气中的肥皂泡的内外压力差。(肥皂 依据学生的泡平均半径为 r) 3 分钟讲解状况， 指出解题过程中经常消灭的问题， 并予以引 导。例题 3：试推断图中的三通活塞连通两气泡后气 提高学生的泡将发生什么变化，试通过计算说明。4 观看力量和分钟分析问题的力量解：推断气泡如何变化就是推断 A 气泡内的压力p与 B 气泡内的压力 p之间的关系。AB对 B 气泡，它由a, b,d 相构成：a, b 之间的附加压力DP = P- P内外2g= P- Pb气= 2grBP= P+b气rBb,d 之间的附加压力DP = P- P= P- P = 2g内外BbrBP= P+ 2gBbrB= P+ 4g气rB同理：对 A 气泡， pA= P+ 4g气rA r< rAB p> pAB所以 A 气泡越来越小，B 气泡越来越大。通过示意图进一步解释试验现象，启发大家思考。通过例题使学生把握影响附加压力大小的关键因素由于小气泡的曲率半径由大变小，再变大的过程中，小气泡的半径和大气泡的半径相等时，气体不再流淌。使用多媒体让学生通过以上两毛细现象：将毛细管插入液体中，液面会上升通过对毛细课件呈现毛局部内容，总结弯曲或下降，种现象叫毛细现象。4 分钟现象的讲细现象。液面产生附加压力当液体对管壁润湿时，q < 90o，液体在毛细管解，使学生的根本缘由。使学生中形成凹液面，液面上升；把握弯曲液意识到毛细现象是弯曲液面具有附加当液体对管壁不润湿时，q > 90o ，液体在毛细管中形成凸液面，液面下降。面产生附加压力的根本压力的必定结果。缘由。设液面为凹液面：由于附加压力的方向指向大气，使凹液面下的液体所受压力小于平液面下液体的压力，液体被压入毛细管，直至上升的液柱产生的静压力与附加压力相等。rgh =2gr 为凹液面的曲率半径r又R = r cosqr =Rcosq rgh =2g cosqR2g cosqh =rgRq< 90ocosq > 0h > 0q> 90ocosq < 0h < 0液面上升液面下降强调微小液提问：由刚刚的学问 开尔文方程复习前面拉滴和水平液如何建立微小液滴 开尔文方程：5 分钟普拉斯方程面的不同，引 和曲率半径的关系， 推导一：的同时，通入微小液滴再由热力学根本方附加压力的程和气液两相平衡计算。的关系，让学生把握开尔文公式的推导由拉普拉斯方程，微小液滴的附加压力与曲率半径之间的关系：2gP - P=lgrl过推导得出开尔文方 程，提示学生留意学问过程。æ 2g ö前后的连贯两边求导得dP - dP= dç r ÷性。øèlgl根 据 热 力 学 基 本 方 程 ：dG = -SdT + VdP + mdn + gdAs等温条件下：dGl= V dPll+ m dnll+ gdAs,ldG= V dPggg+ m dngg+ gdAs, g在指定温度下， 液滴与其蒸气达平衡 ：m = mlg对纯物质： dGl= dGgV dPll+ m dnll+ gdA=s,lV dPgg+ m dn+ gdAggs, g又 dAg= dAldn= -dngl代入上式得： V dPgg= V dPllV 及V 均gl dP= Vg dP指摩尔体积代入 Laplace 微分方程得lVg lVæ 2g ög dP - dP= dç÷èøVggrllV- V整理glæ 2g öèødP= d ç÷推导公式过程中的Vgrll让学生复习面对气体和液体的近似处理： V- V» V体积，在计算中如何glg气体为理抱负气体的近似处理方处理。想气体 V= RT法。gPgRTæ 1 ödPPgg= V × 2g × d ç r ÷èløl积分得Pæ 11 öRT ln2 = V × 2g × ç-÷èøPlrr121 V= MlrP2gM æ 11 öln2 =r ç-÷开尔文方程èøPRTrr1211当r ® ¥相当于是平液面，P 就是指定温1度下该液体的饱和蒸气压。P ln= 2gM让学生课下推导凹液面的开尔文公式P*RTrr2gM ln P = ln P* + RTrr对凹液面如液体中的小气泡，同理可得使学生学会分析和总结ln P = ln P* -明显：2gMRTrr凸液面和凹液面的异同点。微小液滴的饱和蒸气压大于平液面的饱和蒸气压。液体中的小气泡的饱和蒸气压小于平液面的饱和蒸气压。开尔文公式思考：回忆相平衡中亚稳状态 2 分钟通过复习相的应用水的相图中，有一条相生成前，旧相消灭过饱和及过冷过平衡中水的虚线，是亚稳态，让热状态，从热力学角度讲，这些状态都是热相图，不仅学生总结什么是亚力学不稳定的，但有时这些状态却能维持相能检验学生稳态及亚稳态的特当长时间，我们称之为亚稳状态。一旦相对前面所学点。生成，亚稳状态即被破坏失去稳定，从而达学问的把握到稳定相态。过饱和蒸气：2 分钟程度，也能使学生进一在肯定温度下，蒸气的压力大于同温度步理解各种下液体的饱和蒸气压而不分散成液体，这样 亚稳状态。的蒸气叫过饱和蒸气。依据开尔文方程，微小液滴的饱和蒸气压大于平液面的饱和蒸气压。因此，当蒸气的压力到达平液面的饱和蒸气压时，微小液滴仍处于不饱和状态，所以，微小液滴不行能存在，也不行能产生，形成过饱和蒸气。当过饱和程度较小时，也不会有相液相生成。人工降雨的原理就是在过饱和蒸气云层中，喷洒粒子直径微小的物质，这些粒子作为蒸气分散的中心，使液滴易于长大形成水滴。过热液体：2 分钟在肯定外压下，液体温度高于该压力下的沸点而不沸腾的液体叫过热液体。依据平液面液体的饱和蒸气压与温度的关系：ln P*= - DHvapm + CRT绘制 P* - T 曲线液体中的小气泡的饱和蒸气压与气泡半径的关系：ln P = ln P* -2gMRTrr绘制 P - T 曲线设 P= 1atm ，从图中可知，平液面液体的沸外点为正常沸点T * ，由于凹液面的蒸气压小于b平液面，故T * 温度下，凹液面的蒸气压小于b外压，液体不会沸腾，形成过热液体。引入例题 利用多媒体呈现具体的例题，通过黑板板书讲解计算过程。引起学生思考。例题 4 4 分钟：101.325Kpa、100下的水中，在距水平面 0.02m 处半径为 1×108 m 的气泡能否存在？假设使该气泡存在需加热到多少度？：100，水的g =58.85×103N·m-1,通过具体例题使学生能够对亚稳态有进一步的理解。r =958.1Kg·m-3DHvapm=40.656 KJ·mol-1解：小气泡内的蒸气的压力：2gM依据开尔文方程ln P = ln P* - RTrr代入数据得：P=101.318 Kpa小气泡受到的压力： P受= P+ DP + P静大气P= r gh =188.0Pa静DP = 2g =11770 ParP= P受静113283 Pa+ DP + P大气=188+11770+101325= P < P受蒸气气泡不行能存在。当 P = P受时，气泡可存在；当P > P受时，气泡可长大。依据饱和蒸气压与温度的关系：PDHæ 11 öln2 = -vapm ç-÷èøPRTTT121T =373.15KP =101318 PaP =1132831Pa 代入上式得： T212=376.3K在液体中参加多孔性物质，加热时多孔性物提问：为什么有机化质中储存的气体作为相种子，避开产生微小气培育学生总学试验中加热的时泡的过程，使过热大大降低。结归纳的能候通常参加沸石。进力。而总结亚稳态的特过冷液体与过饱和溶液作为自学内容。点。由上可知：亚稳状态之所以产生，是由于相种子难以生成。总结重点总结总结本节课学习的重点：3 分钟确定学生在(1) 附加压力及拉普拉斯方程课堂上的表(2) 开尔文方程现，以鼓励(3) 亚稳状态学生以后继续乐观参与到教学活动中。作业安排明确作业目的布置作业2 分钟拓宽学生视列举 2 个生活中与附加压力相关的例子，并用相野，并通过关学问进展解释。调研和查阅资料，提高学生观看力及分析力量8. 【板书设计】9. 【课后作业】作业：请举出日常生活中两个与附加压力相关的现象，并用物理化学的相关学问进展解释。10. 【参考资料】