第二节  观察物质世界的运动

 

通过本节学习，应使每一个同学认识到物质世界的运动形形色色，但是并不是每个物体的运动大家都能认识到，需要通过观察，有的是肉眼可以直接看到，但更多的是需要借助仪器（望远镜或显微镜）进行观察，有的需要通过间接观察和思考，才能知道它们的运动。这也是为什么本节的节名为“观察物质世界的运动”的考虑，希望能引起学生对周围世界各种运动的观察和研究的兴趣。

 

一、教学目标

1.知识与技能

Ø         认识运动的普遍性，物质世界是一个运动的世界。

Ø         了解物质世界几种常见的运动形式，对每种运动形式能举出一些典型例子，初步知道它们和我们的生产、生活的关系。

2.过程与方法

Ø         通过回忆、联想生活中大量运动，观察图片、演示实验、多媒体或动手做一些简单实验，经历认识不同形式物质运动的过程，知道观察研究不同物体运动要用不同的方法。

3.情感、态度与价值观

Ø         通过对物质世界运动的观察，知道物质世界的运动多样性，复杂性，形成关注物质世界运动及其变化的意识。

Ø         了解各种运动形式与人类的生产、生活和科学技术紧密联系。初步认识物理学的进步与人类文明发展的关系。

 

二、教学实施建议

教学过程

本节内容分为两个部分来处理：

第一部分：认识物质世界运动及运动的普遍性，渗透着运动的相对性，让学生体会判断物体静止和运动不能凭感觉，需要有科学方法；判断有些物质的运动如电磁波，热运动，虽然人眼不能直接看到，但可以由电磁运动、分子热运动产生的效应间接地观察。

第二部分：逐个认识基本运动形式，可以充分利用教材的彩图，结合学生生活经验，让学生通过自学、讨论交流来进行，在学习分子热运动和电流运动时可以现场做简单实验，如：喷香水、开闭电灯、收音机、学生互打手机等活动增强学习气氛。

除教材上几种基本运动外，还可以增加声的传播、光的传播等。这些是与学生们生活紧密相关的运动形式。关于原子内部的运动，应当与第一节介绍过的原子结构联系起来，然后介绍原子内部存在两种不同运动：一种是核外电子的运动，如导体的导电是原子核最外层电子变成自由电子的运动，原子发光、煤、石油、有机物燃烧是核外价电子的运动；X光、红外线、激光都是核外内层电子运动。另外一种是核内的运动，常见的是放射性现象，放出α、β、γ三种射线。这三种射线对生命物质都有杀伤作用，原子弹爆炸主要利用这三种射线形成杀伤力，核反应堆为什么要筑起厚厚的防护层，就是防止这些射线影响人体健康，医疗上则用γ射线杀死残害人体健康的癌细胞。  

三、发展空间

（一）“家庭实验室”指导

（1）观察油滴在水面上运动。（2）与妈妈讨论做饭中的物质运动形式。（3）与爸爸讨论家庭生活中常见的其他运动形式有哪些？  

四、教学资源

（一）参考资料

1.分子动理论

对于分子的定义，化学上认为，分子是物质中独立地、相对稳定地存在并保持其组成和化学性质的最小微粒。而分子动理论中，把“做热运动并遵从相同规律”的微粒统称为分子，它包括了化学上的分子、离子、原子。

分子动理论包含三个基本观点。①物质由大量分子组成。组成物质的分子数目的“大量”和分子的“小”是对应的。②分子永不停息地做无规则运动。扩散现象和布朗运动是分子无规则运动的宏观体现。分子运动越剧烈，物体温度就越高，故称为“热运动”。③分子间存在着引力和斥力。斥力和引力是同时存在的，且均随着分子间距离r的增大而减小，只是斥力较引力对r值更为敏感。因此当r小于某一值r0（即平衡位置）时，分子间的合力表现为斥力；当r大于r0时，分子间的合力表现为引力。人们对于分子的热运动的研究在19世纪中期后进入了理论化阶段。克劳修斯、麦克斯韦、玻尔兹曼、范德瓦尔斯等人运用分子动理论的观点定量地讨论了有关气体的问题，取得了巨大的成功，范德瓦尔斯还因为建立了非理想气体的状态方程而获得了1910年的诺贝尔物理学奖。统计平均是分子动理论的基本思想和研究方法，理论的定量部分采用了概率统计的数学工具。

 

2.原子结构学说

1803年，英国的一位化学教师道尔顿(John Dalton，1766-1844)在对前人的研究结果进行了分析后，提出了“物质是由具有一定质量的原子构成的；原子是化学作用的最小单位”的著名论断，现代原子学说问世。1811年意大利科学家阿伏加德罗(A.Avogadro ,1776-1856)在原子学说中引进了“分子”的概念，关于物质组成的原子分子学说得以确立。随后人们对原子内部结构进行了持久而艰苦地研究。20世纪前期量子力学的建立奠定了描述核外电子运动理论，原子核内部的研究，又描绘出了一层层结构。

对于原子结构及其运动，可以从以下方面加以认识。

原子是由原子核和带负电的电子构成的。原子核由带正电的质子及不带电的中子组成，每个质子与电子所带的电量相等，一般情况下质子数与核外电子数数目相等，故原子带电量代数和为零，原子整体呈电中性。原子核是原子的核心，密度很大，原子质量主要由核的质量来决定。核外电子一方面围绕原子核转动，一面不停的自转。这样的运动与太阳系中各个星球围绕太阳的旋转相似。

原子核外的电子以不同层次及不同轨道按规律排列。原子核外电子总是不停地在自已轨道上运动，电子的运动具有一定的动能，电子被核吸引又具有一定势能，二者决定了原子轨道的能量级别。当原子内的电子从一个轨道跃迁到另一轨道，整个原子内能量就发生变化。一般正常情况下大多数原子都处于低能级上，只有少数在高能级中。

当外界有足够的力量作用于基态的原子时，就可以使基态原子中的电子从它所在的轨道能级跃迁到外层高能级的轨道。这种由低能级跳跃到高能级过程叫激发。激发态的原子不稳定，会自动地从高能级回到低能级，以致回到基态的趋势。原子从高能级跃迁到低能级时把所吸收的能量以光波的形式发散出来，就形成了发光现象。跃迁过程中原子所吸收的能量或者原子所放出的能量，都只能是相应能级上的能量之差，这是微观世界量子化的表现。