1、2015年西北農林科技大學青年教師講課比賽教學設計2015年西北農林科技大學青年教師講課比賽教學設計PAGE 6PAGE 32015年青年教師講課比賽教學設計方案授課題目： 毛細現象 所屬課程： 大學物理學 授課教師： 陳瑩瑩 日 期： 2015年12月10日 教 學 設 計 方 案 課 程 說 明授課題目毛細現象所屬課程大學物理學相關知識點毛細現象及其成因毛細管內液面上升/下降的高度授課時長15分鐘適用對象我校理科、農科開設大學物理課的各專業使用教材大學物理學（第二版），王國棟主編，高等教育出版社，2013教 學 分 析教學背景1. 教學內容分析：毛細現象在生活中非常常見，在農業生產、生命現

2、象中都具有重要意義。本節課通過實例引出毛細現象，解釋其成因，然后對毛細管內液面上升的高度進行定量分析，最后結合生產生活中的實例，闡明毛細現象的影響及其應用。2. 學生學情分析：本課程的前修課程是高中物理學、數學和高等數學，學生已具備與本課程相關的基礎物理知識和數學知識。教學目標1. 認知目標：掌握毛細現象，理解其成因；學會計算毛細管內液面上升/下降的高度。2. 能力目標：毛細現象的理解和討論并不難，本節課重在培養學生主動學習思考的能力，以及用物理知識分析實際現象、解決實際問題的能力。教學內容1. 毛細現象及其成因；2. 毛細管內液面上升/下降的高度；3. 毛細現象在生產生活中的應用及影響。教學

3、重點和難點1. 教學重點：毛細現象及其成因；毛細管內液面上升/下降的高度。2. 教學難點：引導學生主動思考、主動學習，從已有知識推導得出新結論，解釋新現象，定量計算，最終聯系實際加以運用。教 學 方 法 與 手 段教學方法結合本節課內容的特點，采取“問題驅動”教學，以引導為主，通過問題的設計和討論，體現教師的主導作用；學生主動思考、回答，學習新知識，并聯系實際加以應用，體現學生的主體作用。教學手段1. 多媒體教學為主：具體實例以照片形式給出，原理圖、過程圖用自定義動畫展示，形象直觀，而且 PPT 顯示比板書更整齊、規范、節省時間。2. 板書為輔：毛細管內液面上升/下降的高度，具體計算過程采用板

4、書形式，能夠更好地引導學生。教 學 過 程 設 計1. 回顧采用提問、集體回答的形式，回顧彎曲液面的附加壓強、潤濕和不潤濕現象，為講授本節課的內容打好基礎。2. 引入從生活中常見的現象入手，通過幾幅圖片，引導學生總結出共同特點：液體在很細的管子里上升，從而引出本節課的內容：毛細現象。3. 本次課內容（1）毛細現象及其成因毛細現象通過對引入的總結，給出毛細現象的定義：很細的管子插入液體，液體在管內上升或者下降。提醒學生除了常見的上升現象，還有可能“下降”。能夠產生毛細現象的管子，叫做毛細管。毛細現象的成因根據定義，PPT將毛細現象分解，一步步顯示，通過提問的方式，引導學生分析，最終得出結論：毛細

5、現象是由于潤濕或不潤濕現象和液體表面張力共同作用引起的。管內凹液面上升 潤濕 附加壓強向上 形成凹液面 （表面張力） 液體 插入毛細管 管內凸液面下降不潤濕 附加壓強向下 形成凸液面 （表面張力）（2）毛細管內液面上升/下降的高度計算給出示意圖，以毛細管內凹液面上升為例，標出毛細管半徑r、接觸角、管內液面曲率半徑R和液面上升高度h，以及三個特殊點A、B、C，以提問的形式引導學生，首先分析彎曲液面的附加壓強，再分析特殊點之間的壓強關系，最后考慮幾何關系，列出式子，計算出結果。推導出凹液面上升高度后，強調凸液面下降高度推導過程類似，得出最終結果：結果討論通過提問的方式，對上述結果進行討論，要求學生

6、：h與表面張力系數成正比，毛細管半徑r成反比。提問：毛細管究竟多細，才能觀察到明顯的毛細現象？潤濕，為銳角，h0，液面上升；不潤濕，為鈍角，h0，液面下降。上升下降高度極限為hm=2/gr。提問：毛細管高度小于hm，液體能否自動從毛細管流出，即毛細永動機能否制成？（3）毛細現象在生產生活中的應用及影響土壤空隙中的毛管水保持土壤水分是農業增產的一個重要問題。土壤空隙中由于毛管作用而保持的水分稱為毛管水，不易流失且容易被植物根系吸收，在農業生產中具有重要意義。提問：下列手段，哪些是為了增加、保持毛管水；哪些是為了破壞、減少毛管水？為什么？ 增加腐殖質；旱田播種后壓實地表；冬天翻松土壤。氣體栓塞現象

7、理論分析：通過提問的方式，引導學生分析，對較困難的地方加以提點： 毛細管中存在氣泡，逐漸增大右端的壓強，剛開始液滴并不移動，只是右液面的曲率半徑減??；壓強增量超過一定限度P時，液滴才開始移動。 若毛細管中有n個液滴，則最右端必須施以大于P + nP的壓強，這些液滴才會移動。當液體在毛細管中流動時，如果管中出現氣泡，液體的流動會受阻，如果氣泡產生得多了，就會堵住毛細管，使液滴不能流動。這種現象稱為氣體栓塞現象。實際現象：當環境氣壓突然降低時，人體血管中溶解的氣體因為溶解度下降而析出形成氣泡，因此，潛水員從深海上升時必須放慢速度；凍融和干旱脅迫會在植物導管中形成氣泡，堵塞毛細管，導致部分枝葉的水分

8、或營養缺乏而枯萎。要求學生結合實際生產生活，進一步舉例討論（如靜脈或肌肉注射前針管排氣等）。 植物水分運輸回顧這節課引入時的第一個例子，要求學生課后查閱資料，計算毛細現象對植物水分運輸的貢獻，并了解植物水分運輸的其他機理。4. 總結梳理本節課內容，回顧本節課的重難點，肯定學生通過自己的分析解決了本節課的大部分問題，鼓勵學生在今后的學習中充分發揮主觀能動性，從“老師講授”逐步過渡到“老師引導下的自學”。安排下節課的內容“蒸發與凝結”采取“翻轉課堂”的形式，要求學生提前制作課件，下次課上臺講解，然后小組討論、老師答疑，引導學生真正成為學習的主人。教 學 總 結在本次課的教學設計過程中，除了力求知識

9、傳授準確、易懂，還針對我校學生和學科特點，從以下方面進行了考慮，力爭做到：1引導為主，講授為輔，著力培養學生主動學習的能力毛細現象的理解和討論并不困難，因此，本節課以引導為主，講授為輔，通過問題的設計和討論，引導學生主動思考，學習新知識，并用以解釋實際現象，解決實際問題，著力培養培養學生主動思考、學習的能力。2多舉涉農實例，基礎知識為專業學習研究所用針對我校學科特點，在舉例時有意安排與農林相關的例子，如毛管水在土壤水分保持中的作用、氣體栓塞對植物農作物安全越冬抗逆抗旱的威脅、毛細現象在植物水分運輸中的作用等，讓學生感受到基礎學科在專業上的應用，激發學生的學習熱情。3知識學習與科學思維方式培養相結合推導了毛細管內凹液面上升的高度公式后，強調毛細管內凸液面下降的高度公式推導過程類似，且最終表達式一致，區別只是接觸角的取值范圍不同。這種統一性在物理和數學中是一種重要的思想。 得到毛細管內液面的高度變化公式后，估算了多么細的管子才能產生明顯的毛細現象，得到有意義的毛細管的半徑r為毫米及以下數量級。這里體現的科學思維方式是，任何科學理論都有其適用