化学与环境工程学院物理化学下课程教案-天津科技大学理学院.doc

我校第十届青年教师教学基本功竞赛 参赛教案 参赛组别：理科 参赛序号（或参赛人员姓名）： 4 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) 知识层面：掌握弯曲液面附加压力产生的原因、方向，以及弯曲液面的附加压力的拉普拉斯方程。 (2) 能力层面：能够运用的基本知识，对常见的现象进行分析。能够通过文献资料的收集和整理，了解的具体应用，提高对事物的综合评价能力和分析的能力。 (3) 思维层面：加深学生对基础知识的理解，着力培养学生的创新精神和关心社会时事的思维习惯，提高学生自主获取专业知识的愿望和能力。 2.【教学内容】 (3) 亚稳状态及新相的生成 3.【教学重点与难点】4.【教学单元分析】 处于表面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，在前边的体系的讨论中，由于界面的物质的量和体相比较，微乎其微，所以表面性质的差异对整个体系性质的影响也微不足道，可以不予考虑。但在下面将要研究的体系中, 当分散程度增大时，表面性质对体系将起一定的作用，有必要进行专门的讨论。 界面科学是化学物理生物材料和信息等学科之间相互交叉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。 分散程度和表面积的关系。由于在界面上分子的处境特殊，有许多特殊的物理化学和化学性质，随着表面张力，毛细现象和润湿现象等逐渐被发现，并赋予了科学的解释。随着工业生产的发展，与界面现象有关的应用也越来越多，从而建立了界面化学（或表面化学）这一学科分支。表面化学是一门既有广泛实际应用又与多门学科密切联系的交叉学科，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研究方法和不断出现的新发现。 5.【学生特点分析】 6.【教学模式和教学手段】(1) 教学模式：引入问题―启发思考―分析讨论―引入要点―得出结论―总结应用 (2) 7.【教学过程】 教学过程 教师调控和 学生反馈 教学内容 教学意图 以提问的方式导入本课内容 以提问的方式问学生：为什么一般的情况下液面是水平的，而液滴、水中的气泡的表面是弯曲的。 利用多媒体，从学生熟悉的液滴和气泡入手，由于表面张力的作用，使弯曲液面的两侧存在着压力差ΔP，该压力差就叫弯曲表面下的附加压力。 8.2 弯曲液面附加压力 8.2.1 水平液面的压力(1分钟) Pl = Pg 8.2.2 弯曲液面的附加压力（4分钟） (1) 凸表面:表面张力的合力不为零，指向液体内部。 (2) 凹表面:表面张力的合力指向液体外部。 调动学生参与教学的积极性，减少学生对新知识的陌生感，自然地将新知识和学生熟悉的水平液面联系到一起 根据示意图，分析出液滴和气泡的附加压力的方向。从上看出，当弯曲液面时表面张力的合力不为零，其方向总是指向曲率中心。该附加压力的方向总是指向曲率中心，导致曲率中心这一侧的总压力比平表面时大。 列举实际生产的实例。 提问给予学生一定的思考时间并让学生回答，根据回答情况对附加压力进一步总结归纳。 干的细砂粒为了加工压成饼状物块时，要加水搅拌后挤压成型，为什么要加水润湿?提示两个包有水膜的砂粒接近时，如图所示 ΔP在凹处指向外，使水膜变平，砂粒更加接近。 通过具体生产的实例，使学生意识到能够将所学的知识学以致用，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：如果弯曲液面不是球形的任意曲面是否能够采用数学方法证明根据学生的反馈指出数学上可以证明所产生的附加压。 r1和r2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，这就是著名的Laplace公式。 8.2.3拉普拉斯方程——描述附加压力与曲率半径的关系 ①拉普拉斯方程： r：曲率半径， 推导方法一：以球形小液滴为例推导 注意事项： 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．当研究对象确定之后，附加压力只与曲率半径相关。 推导方法二： 设系统由相、相及界面相组成，并达平衡。 各相压力为，并且； 各相体积为， 设系统总体积不变，各相间无物质交换时，相和相体积发生无限小变化、，界面面积发生无限小变化，则 对整个系统来说，， ，亥氏函数判据， ∴ 又∵ ∴ ∴ 即： ∴ ——Laplace方程 通过不同的推导方法，加深学生对拉普拉斯公式的理解和掌握。 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。 例题(肥皂泡