资源简介

2.2《液体》课时教案
学科 物理 年级册别 高二上册 共1课时
教材 教科版选择性必修第三册 授课类型 新授课 第1课时
教材分析
教材分析
本节内容选自教科版高中物理选择性必修第三册第二章第2节《液体》，是继气体之后对物质另一种常见聚集态——液态的深入研究。教材从液体的宏观特征入手，引导学生认识液体的流动性、不可压缩性及表面张力现象，并通过分子动理论解释其微观机制。内容结构清晰，由表及里，体现了“现象—规律—本质”的科学认知路径，为后续学习相变、毛细现象等打下基础。
学情分析
高二学生已具备一定的分子动理论基础和热学知识，能够理解物质三态的基本区别。但在微观层面解释液体特性时仍存在困难，尤其是表面张力与分子作用力的关系较为抽象。此外，学生习惯于静态思维，对动态平衡下的液体行为缺乏直观感知。因此需借助实验演示与情境模拟增强感性认识，结合合作探究突破认知障碍，提升科学建模能力。
课时教学目标
物理观念
1. 理解液体的基本性质：具有一定的体积、不易被压缩、具有流动性，并能举例说明。
2. 掌握液体表面张力的成因及其表现形式，能用分子动理论解释液体表面层分子受力不平衡导致收缩的趋势。
科学思维
1. 能够通过观察实验现象提出问题，构建“表面层分子受力差异”这一物理模型来解释宏观现象。
2. 运用类比推理（如将液膜类比为弹性薄膜）进行合理猜想，并通过实验验证假设的科学方法。
科学探究
1. 经历设计并完成“硬币承水”“回形针漂浮”“肥皂膜拉环”等探究实验的过程，体验控制变量法的应用。
2. 在小组合作中分工协作，记录数据、分析结果，形成初步的实验报告与结论表达能力。
科学态度与责任
1. 感受自然界中微小力量所展现的奇妙现象，激发探索未知的兴趣与好奇心。
2. 认识到科学技术在利用表面张力原理方面的应用价值（如喷墨打印、农药喷洒），增强社会责任意识。
教学重点、难点
重点
1. 液体的宏观特性及其与固体、气体的区别。
2. 表面张力的概念、方向及产生原因的微观解释。
难点
1. 从分子动理论角度理解液体表面层分子间作用力的不对称性。
2. 建立“表面张力使液体表面趋于最小化”的物理图景，并应用于实际问题分析。
教学方法与准备
教学方法
情境探究法、实验探究法、讲授法、合作学习法
教具准备
烧杯、清水、滴管、硬币、回形针、铁丝圈、棉线环、肥皂水、放大镜、多媒体课件
教学环节 教师活动 学生活动
情境导入：神奇的水面承载力
【6分钟】 一、创设生活情境，引发认知冲突。 （一）、演示“硬币承水”实验：
教师手持一枚洁净的一元硬币置于讲台桌面上，拿起滴管吸取清水，缓慢地向硬币表面逐滴滴加水滴。随着水滴不断叠加，水面逐渐隆起形成一个凸起的“水包”，远远高出硬币边缘却仍未破裂溢出。当滴至第28滴时，“水包”终于崩塌，水流四散。此时教师提问：“同学们，你们看到了什么？这枚小小的硬币竟然能承载这么多水而不立即流走，这是为什么？”
引导语：我们都知道水是流动的，按理说稍微多一点就会流下来，但刚才的现象显然违背了我们的直觉。这背后隐藏着一种神秘的力量——它不仅能让水“鼓起来”，还能让轻小物体浮在水面之上。今天我们就一起揭开这种力量的面纱。
（二）、播放视频片段：清晨荷叶上的露珠滚动。
课件播放高清慢镜头视频：晨光中，一颗颗晶莹剔透的露珠在宽大的荷叶表面自由滚动，彼此碰撞后合并成更大的球状水滴，始终不浸润叶片。教师设问：“这些露珠为何呈球形？它们为什么不沾湿叶子？这和刚才硬币上的‘水包’有没有共同点？”
过渡语：古人云：“清如玉壶冰，贞如金石心。”而自然界的水，亦有其“刚强”一面。看似柔弱的液体，实则蕴藏着看不见的“筋骨”。这股力量，正是我们要探寻的——液体的表面张力。 1. 观察实验现象，描述所见事实。
2. 提出初步猜测：可能是水的粘性或某种拉力所致。
3. 对比不同情境中的相似现象，建立联系。
4. 明确本节课的研究主题：探究液体表面的特殊性质。
评价任务 现象描述准确：☆☆☆
问题提出合理：☆☆☆
联想迁移有效：☆☆☆
设计意图 通过两个极具视觉冲击力的生活化实验与自然现象，打破学生对液体“完全流动、无固定形状”的刻板印象，制造认知冲突，激发强烈的好奇心与求知欲。以“神秘力量”为主线贯穿导入环节，为后续探究埋下伏笔，实现从生活走向物理的自然过渡。
合作探究：发现表面张力的存在
【12分钟】 一、分组实验，亲历现象发现过程。 （一）、任务布置与安全提示：
将全班分为六个实验小组，每组发放一套实验器材：烧杯装满清水、若干枚洁净硬币、数枚回形针、滴管、放大镜。教师宣布本次探究任务：“请各小组尝试完成两项挑战：第一，尽可能多地往硬币上滴水，记录最多可容纳多少滴；第二，小心地将一枚回形针平放在水面上，观察是否能够漂浮。注意操作轻缓，避免震动桌面。”同时强调实验纪律与仪器使用规范。
（二）、巡视指导，促进深度观察：
教师在各小组间巡回观察，适时介入引导。例如，当某组学生急于投放回形针失败后，提醒他们：“试试用镊子轻轻托住回形针底部，水平缓慢下沉，接近水面时再松开。就像宇航员登陆月球一样，要温柔接触。”对于成功漂浮的小组，鼓励他们使用放大镜观察回形针周围水面的弯曲形态，并提问：“你看到水面发生了怎样的形变？这种形变说明了什么？”
（三）、组织交流，提炼共性特征：
待多数小组完成实验后，邀请代表分享成果。一位同学汇报：“我们组硬币最多盛了35滴水，水面明显鼓了起来。”另一位补充：“回形针真的能浮着！而且水面好像被压下去了一圈，像个凹陷的小坑。”教师及时肯定学生的细致观察，并追问：“无论是隆起还是凹陷，都说明水的表面似乎有一层‘膜’在支撑着外力。这层‘膜’是不是真实存在的？如果不是，那又是什么在起作用？”由此引出“表面张力”这一核心概念。 二、深化理解：肥皂膜拉环实验。 （一）、演示“棉线环变形”实验：
取一个金属丝圈，中间系一段松松的棉线环，浸入肥皂水中取出后形成一层完整的肥皂膜，此时棉线环呈松弛状态。接着，用牙签蘸取清水刺破棉线环内侧的肥皂膜。瞬间，外部肥皂膜迅速收缩，将棉线拉成一个完美的圆形。
教师讲解：“这个实验告诉我们，液体表面有一种使其面积尽量缩小的趋势。就像有人在四周均匀地拉着绳子，让它变成最紧凑的形状——圆。这就是表面张力的表现。” 1. 小组分工合作，动手完成指定实验任务。
2. 使用工具辅助观察，记录关键数据与现象。
3. 分析实验结果，尝试归纳共性规律。
4. 参与班级汇报，表达本组发现与疑问。
评价任务 操作规范：☆☆☆
观察细致：☆☆☆
结论合理：☆☆☆
设计意图 通过“做中学”的方式让学生亲身经历科学发现的过程，强化实践体验。两个递进式实验分别展示了表面张力的“支撑效应”与“收缩效应”，帮助学生建立多维度的感性认识。教师的引导性提问推动学生由现象描述上升到本质思考，逐步逼近物理模型的建构，体现“实践—认识—再实践”的认知逻辑。
理论建构：揭秘表面张力的微观机制
【15分钟】 一、回顾分子动理论，搭建认知桥梁。 （一）、复习液体分子模型：
教师在黑板上绘制示意图：液体内部大量分子做无规则运动，间距较小，相互间存在较强的引力与斥力，整体保持密集排列但位置不固定。提问：“与气体相比，液体分子有何特点？”引导学生回忆：“液体分子间距远小于气体，作用力显著，故难以压缩且有一定体积。”接着设疑：“那么，在液体最外层——也就是表面层的分子，它们的受力情况会不会有所不同？”
（二）、构建“表面层分子受力模型”：
教师继续绘图说明：在液体内部，任一分子P周围被其他分子均匀包围，所受引力合力为零；而在表面层的分子Q上方是空气分子稀疏区域，下方是密集的液体分子，因此它主要受到来自下方和侧方液体分子的吸引力，合力方向垂直指向液体内部。这一合力使得表面层分子有向内运动的趋势，从而导致整个液体表面像一张绷紧的弹性膜，倾向于收缩到最小面积。
动画辅助展示：课件播放三维动态模拟图，显示表面层分子受力矢量合成过程，直观呈现“净向内拉力”的形成机制。
（三）、定义表面张力，明确物理意义：
教师正式给出定义：“正是由于表面层分子受到指向液体内部的合力作用，宏观上表现为液体表面存在一种沿表面切线方向、使液面自动收缩的力，称为表面张力。”进一步解释：“我们可以想象把液面切成两部分，每一部分都会对另一部分施加拉力，这个单位长度上的拉力大小就是表面张力系数γ，单位为N/m。”
经典引用升华：“费曼曾说：‘整个宇宙的秘密，或许就藏在一个水滴之中。’今天我们正站在微观世界的门槛上，试图读懂那一圈圈涟漪背后的语言。” 1. 回忆已有知识，参与师生互动问答。
2. 观察图示与动画，理解分子受力差异。
3. 接受新概念，记录关键定义与公式。
4. 思考宏观现象与微观机制之间的关联。
评价任务 模型理解：☆☆☆
概念掌握：☆☆☆
图文对应：☆☆☆
设计意图 本环节聚焦于难点突破，采用“旧知唤醒—新境构建—模型解释”的策略，帮助学生跨越从宏观到微观的认知鸿沟。通过精准绘图与动态模拟相结合的方式，将抽象的分子受力可视化，降低理解难度。教师的语言引导注重逻辑递进与哲学启发，使知识传授兼具科学性与人文性，培养学生用物理眼光审视世界的能力。
迁移应用：解释生活中的相关现象
【7分钟】 一、案例解析，巩固知识迁移能力。 （一）、解释“露珠为何呈球形”：
教师再次展示荷叶露珠图片，提问：“现在你能用表面张力的知识解释这个问题了吗？”引导学生回答：“因为球体是相同体积下表面积最小的几何体，表面张力促使液滴收缩至最小表面积，所以自然形成球形。”教师补充：“这也适用于太空中的水滴——在失重环境下，正是表面张力主导了其完美球形。”
（二）、分析“昆虫如何在水面行走”：
出示水黾在池塘表面轻盈滑行的照片。设问：“它的体重足以压破水面吗？如果不能，靠什么支撑？”学生讨论后得出结论：水黾腿部覆盖疏水微毛，减小接触面积，加之水面张力形成的“弹性膜”足以支撑其重量。教师延伸：“科学家据此研发出仿生微型机器人，可在水面执行监测任务。”
（三）、拓展思考：医学中的毛细血管现象。
简要提及：“在人体微循环中，血液能在极细的毛细血管中流动，除了血压驱动外，表面张力与润湿性也起重要作用。这体现了物理学在生命科学中的深刻渗透。” 1. 运用所学原理解释具体现象。
2. 参与课堂讨论，发表个人见解。
3. 认识物理知识在科技与生活中的应用。
4. 拓展视野，感受学科交叉的魅力。
评价任务 解释合理：☆☆☆
联系实际：☆☆☆
思维灵活：☆☆☆
设计意图 通过典型实例的反向解析，检验学生对核心概念的理解程度，并促进知识的内化与迁移。选取贴近生活的案例增强亲切感，引入前沿科技与跨学科应用拓宽认知边界，体现“从物理走向社会”的课程理念，激发学生将知识转化为解决实际问题的意识与责任感。
课堂总结：凝练升华，展望未来
【5分钟】 一、结构化回顾主要知识点。 （一）、系统梳理本课内容：
教师带领学生共同回顾：“今天我们从‘硬币承水’的奇妙现象出发，经历了实验探究、理论建模、应用解释三个阶段。我们认识到：液体虽具流动性，但其表面并非‘软弱无力’，反而存在着一种使其收缩的表面张力；这种力源于表面层分子受力不平衡的微观机制；它使得液滴趋向球形，支撑轻小物体，广泛存在于自然与科技之中。”
（二）、升华情感态度与价值观：
“老子曰：‘天下莫柔弱于水，而攻坚强者莫之能胜。’表面张力让我们看到，最柔软的事物往往蕴含最坚韧的力量。科学的魅力就在于此——它教会我们穿透表象，看见那些看不见的秩序与美。愿你们今后也能以这样一双眼睛，去发现生活中每一个平凡背后的非凡。” 1. 跟随教师复述重点内容。
2. 整理笔记，完善知识结构。
3. 感悟科学精神与自然之美。
4. 树立探索未知的信心与志趣。
评价任务 知识梳理完整：☆☆☆
感悟表达深刻：☆☆☆
目标达成清晰：☆☆☆
设计意图 采用“结构化+激励性”双重总结模式，既帮助学生构建完整的知识框架，又通过哲理名言提升课堂意境。结尾寄语呼应导入时的诗意语言，形成首尾圆合的教学闭环，赋予物理课堂以人文温度，引导学生超越知识本身，追求更高层次的科学审美与人生境界。
作业设计
一、基础巩固题
1. 下列关于液体表面张力的说法中，正确的是（ ）
A．表面张力是液体表面层分子间的斥力表现
B．表面张力的方向垂直于液面指向液体内部
C．表面张力使液体表面具有收缩的趋势
D．液体温度越高，表面张力越大
2. 解释下列现象：
（1）为什么吹出的肥皂泡总是球形的？
（2）医生在给病人抽血前，为何要用酒精棉球擦拭皮肤？这与表面张力有关吗？
二、拓展探究题
3. 设计一个小实验：利用家中材料（如碗、水、胡椒粉、洗洁精等），验证“表面活性剂会降低水的表面张力”。写出实验步骤、预期现象及原理分析。
三、阅读思考题
4. 查阅资料，了解“超疏水材料”（如“荷叶效应”）的工作原理，并简述其在建筑、纺织、医疗等领域的应用前景。（不少于150字）
【答案解析】
一、基础巩固题
1. C 【解析】表面张力本质上是分子引力的宏观表现，方向沿液面切线，使液面收缩；温度升高，分子热运动加剧，表面张力减小。故A、B、D错误，C正确。
2. （1）肥皂泡内外均为气体，表面张力使其表面积最小化，球形是同等体积下表面积最小的形状。
（2）酒精可去除皮肤油脂，提高血液湿润性，便于穿刺；同时酒精降低局部表面张力，有助于血液顺利流出。
二、拓展探究题
3. 实验步骤：① 在碗中盛水，撒上少量胡椒粉使其均匀漂浮；② 用手指蘸取少量洗洁精，轻轻触碰水面中心。预期现象：胡椒粉迅速向四周散开。原理分析：洗洁精作为表面活性剂，降低了接触点处水的表面张力，周围较高张力的水面将其“拉走”，带动胡椒粉扩散。
板书设计
§2.2 液体
【左侧主板书】
一、液体的宏观特性
有一定体积
不易压缩
具有流动性
二、表面张力
1. 现象：
硬币承水 → 隆起
回形针漂浮 → 凹陷
肥皂膜收缩 → 圆形
2. 定义：
沿液面切线方向，使液面收缩的力
3. 微观解释：
表面层分子受力不平衡 → 合力向内 → 宏观表现为张力
【右侧副板书配图】
[图1] 液体内部与表面分子受力对比示意图
[图2] 肥皂膜拉环实验前后对比简图
[图3] 露珠球形、水黾行走剪影
教学反思
成功之处
1. 导入环节设计巧妙，以“硬币承水”实验成功激发学生兴趣，营造了浓厚的探究氛围。
2. 实验探究环节组织有序，学生参与度高，通过亲手操作加深了对表面张力现象的感性认识。
3. 微观机制讲解结合图示与动画，有效突破了“分子受力不平衡”这一教学难点，多数学生能准确表述其原理。
不足之处
1. 部分学生在解释“回形针漂浮”时仍混淆“浮力”与“表面张力”，说明概念辨析还需加强。
2. 拓展应用部分时间略显紧张，未能充分展开讨论，个别学生对科技应用的理解停留在表面。
3. 板书布局可进一步优化，右侧图示空间不足，影响美观与信息传达效率。

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