物理新人教版選修33第七章第一節(jié)《物體是由大量分子組成的》

1、高中物理新人教版選修- 系列課件7.1物體是由大量分子組成的第七章第七章分子動(dòng)理論教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo) 1在物理知識(shí)方面的要求： （1）知道一般分子直徑和質(zhì)量的數(shù)量級(jí)； （2）知道阿伏伽德羅常數(shù)的含義，記住這個(gè)常數(shù)的數(shù)值和單位； （3）知道用單分子油膜方法估算分子的直徑。 2培養(yǎng)學(xué)生在物理學(xué)中的估算能力，會(huì)通過(guò)阿伏伽德羅常數(shù)估算固體和液體分子的質(zhì)量、分子的體積（或直徑）、分子數(shù)等微觀量。 1,3,5 3滲透物理學(xué)方法的教育。運(yùn)用理想化方法，建立物質(zhì)分子是球形體的模型，是為了簡(jiǎn)化計(jì)算，突出主要因素的理想化方法。 二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析 1重點(diǎn)有兩個(gè)，其一是使學(xué)生理解和學(xué)會(huì)用單分子油膜法

2、估算分子大?。ㄖ睆剑┑姆椒?；其二是運(yùn)用阿伏伽德羅常數(shù)估算微觀量（分子的體積、直徑、分子數(shù)等）的方法。 2盡管今天科學(xué)技術(shù)已經(jīng)達(dá)到很高的水平，但是在物理課上還不能給學(xué)生展現(xiàn)出分子的真實(shí)形狀和分子的外觀。這給講授分子的知識(shí)帶來(lái)一定的困難，也更突出了運(yùn)用估算方法和建立理想模型方法研究固體、液體分子的體積、直徑、分子數(shù)的重要意義。 三、教具三、教具 1幻燈投影片或課件：水面上單分子油膜的示意圖；離子顯微鏡下看到鎢原子分布的圖樣。 2演示實(shí)驗(yàn)：演示單分子油膜：油酸酒精溶液（1 200），滴管，直徑約20cm圓形水槽，燒杯，畫有方格線的透明塑料板。閱讀課文,回答以下問(wèn)題: 這里所說(shuō)的分子與化學(xué)中所說(shuō)的分子

3、有何這里所說(shuō)的分子與化學(xué)中所說(shuō)的分子有何不同不同? 答答 化學(xué)中講的分子是：具有物質(zhì)的化學(xué)性化學(xué)中講的分子是：具有物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)的最小微粒質(zhì)的最小微粒物理中所說(shuō)的分子指的是：做熱運(yùn)動(dòng)時(shí)遵從物理中所說(shuō)的分子指的是：做熱運(yùn)動(dòng)時(shí)遵從相同規(guī)律的微粒，包括組成物質(zhì)的原子、離相同規(guī)律的微粒，包括組成物質(zhì)的原子、離子或分子。子或分子。 一、分子的大小一、分子的大小 組成物質(zhì)的分子是很小的，不但用肉眼不能直接看到它們，就是用光學(xué)顯微鏡也看不到它們。 那怎么才能看到分子呢？ 我國(guó)科學(xué)家用掃描隧道顯微鏡拍攝的石墨我國(guó)科學(xué)家用掃描隧道顯微鏡拍攝的石墨表面原子的排布圖，圖中的每個(gè)亮斑都是一表面原子的排布圖，圖中的每個(gè)

4、亮斑都是一個(gè)碳原子個(gè)碳原子. 用掃描隧道顯微鏡（能有放大幾億倍）用掃描隧道顯微鏡（能有放大幾億倍）（一）、掃描隧道顯微鏡（一）、掃描隧道顯微鏡掃描隧道顯微鏡拍攝的石墨表面原子排布圖掃描隧道顯微鏡拍攝的石墨表面原子排布圖分子的大小分子的大小 放大上億倍的蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)模型怎樣才能知道分子的大小呢？怎樣才能知道分子的大小呢？2.具體做法是：具體做法是：把一滴油酸滴到水面上，油酸在水面上散開形把一滴油酸滴到水面上，油酸在水面上散開形成單分子油膜，如果把分子看成球形，單分子成單分子油膜，如果把分子看成球形，單分子油膜的厚度就可認(rèn)為等于油膜分子的直徑油膜的厚度就可認(rèn)為等于油膜分子的直徑.1.有一種粗略測(cè)

5、定分子大小的方法叫油膜法有一種粗略測(cè)定分子大小的方法叫油膜法.那么如何才能求出單分子油膜層的厚度那么如何才能求出單分子油膜層的厚度(即即分子直徑分子直徑)呢？呢？ 1.1.先測(cè)出油酸滴的體積先測(cè)出油酸滴的體積V V： 2.2.測(cè)出水面上漂浮的油膜的表面積測(cè)出水面上漂浮的油膜的表面積S S； 3.3.單分子油膜的厚度等于油滴體積單分子油膜的厚度等于油滴體積V V與油膜面積與油膜面積S S的的比值：比值：SVd 方法小結(jié)：方法小結(jié)：通過(guò)測(cè)量較大量來(lái)研究較小量。通過(guò)測(cè)量較大量來(lái)研究較小量。在用油膜法測(cè)定分子的直徑時(shí)，實(shí)際上做了理想化在用油膜法測(cè)定分子的直徑時(shí)，實(shí)際上做了理想化處理，請(qǐng)問(wèn)：有哪些地方做

6、了理想化處理處理，請(qǐng)問(wèn)：有哪些地方做了理想化處理 ？ 把分子看成球形把分子看成球形. . 答：答：把滴在水面上的油酸層當(dāng)作單分子把滴在水面上的油酸層當(dāng)作單分子 油膜層油膜層. .(3)(3)油分子一個(gè)緊挨一個(gè)整齊排列油分子一個(gè)緊挨一個(gè)整齊排列; ; 一些數(shù)據(jù)太大或很小一些數(shù)據(jù)太大或很小,為了書寫方便為了書寫方便,習(xí)慣上用科學(xué)記數(shù)法寫成習(xí)慣上用科學(xué)記數(shù)法寫成10的乘方的乘方數(shù)數(shù),如如 310-10m。我們把。我們把10的乘方的乘方數(shù)叫做數(shù)量級(jí)數(shù)叫做數(shù)量級(jí), 110-10m和和 910-10m，數(shù)量級(jí)都是，數(shù)量級(jí)都是 10-10m。 一般分子直徑的數(shù)量級(jí)為一般分子直徑的數(shù)量級(jí)為10-10m（除少數(shù)

7、有機(jī)物大分子以外）（除少數(shù)有機(jī)物大分子以外）數(shù)量級(jí)數(shù)量級(jí)例例1 1、將、將1cm1cm3 3油酸溶于酒精，制成油酸溶于酒精，制成200cm200cm3 3的油酸的油酸酒精溶液，已知酒精溶液，已知1cm1cm3 3溶液有溶液有5050滴，現(xiàn)取滴，現(xiàn)取1 1滴油酸滴油酸酒精溶液滴到水面上，隨著酒精溶于水，油酸在酒精溶液滴到水面上，隨著酒精溶于水，油酸在水面上形成一單分子薄層，已測(cè)出這一薄層的面水面上形成一單分子薄層，已測(cè)出這一薄層的面積為積為0.2m0.2m2 2，由此可估測(cè)油酸分子直徑是多少？，由此可估測(cè)油酸分子直徑是多少？ 1滴油酸酒精的體積為滴油酸酒精的體積為1/50cm3其中含油酸體積為其

8、中含油酸體積為10-10m3油酸膜的厚度為油酸膜的厚度為510-10m練習(xí)練習(xí)1 1、體積是、體積是1010-4-4cmcm3 3的油滴滴于水中，若展的油滴滴于水中，若展開成一單分子油膜，則油膜面積的數(shù)量級(jí)是開成一單分子油膜，則油膜面積的數(shù)量級(jí)是 （ ）A A10102 2cmcm2 2 B B10104 4cmcm2 2 CC10106 6cmcm2 2DD10108 8cmcm2 2Bdd固體、液體固體、液體小球模型小球模型ddd氣體氣體立方體模型立方體模型dd分子分子分子模型：在計(jì)算固液體分子大小時(shí)，作為一個(gè)分子模型：在計(jì)算固液體分子大小時(shí)，作為一個(gè)近似的物理模型，可把分子看成是一小球近

9、似的物理模型，可把分子看成是一小球. .則：則： 3432Vd對(duì)氣體可以把分子當(dāng)作是一個(gè)小立方體，這個(gè)對(duì)氣體可以把分子當(dāng)作是一個(gè)小立方體，這個(gè)小立方體的邊長(zhǎng)可以看作相當(dāng)于分子間的平均距小立方體的邊長(zhǎng)可以看作相當(dāng)于分子間的平均距離離. .即即 3Vd （以上兩式中（以上兩式中d d表示分子的直徑，表示分子的直徑，V V表示固液體分子表示固液體分子的體積或氣體分子所占的空間體積的體積或氣體分子所占的空間體積. .） 二、阿伏加德羅常數(shù)二、阿伏加德羅常數(shù) 1.回憶化學(xué)中學(xué)過(guò)的阿伏加德羅常數(shù)回憶化學(xué)中學(xué)過(guò)的阿伏加德羅常數(shù). 1 mol的任何物質(zhì)都含有相同的粒子數(shù)，這個(gè)數(shù)就叫的任何物質(zhì)都含有相同的粒子數(shù)

10、，這個(gè)數(shù)就叫阿伏加德羅常數(shù)阿伏加德羅常數(shù) 。例例2 2：已知水的摩爾體積是：已知水的摩爾體積是1.81.81010-5 -5 mm3 3/mol/mol，每個(gè)，每個(gè)水分子的直徑是水分子的直徑是4 41010-10-10m m ，設(shè)想水分子是一個(gè)挨一，設(shè)想水分子是一個(gè)挨一個(gè)排列的，求個(gè)排列的，求1 mol1 mol水中所含的水分子數(shù)水中所含的水分子數(shù). . 2. 根據(jù)分子的大小，可以計(jì)算出阿伏加德羅常數(shù)根據(jù)分子的大小，可以計(jì)算出阿伏加德羅常數(shù) 一個(gè)分子的體積：一個(gè)分子的體積：3293100.3)2(34mdV1 mol1 mol水中所含的水分子數(shù)：水中所含的水分子數(shù)：. . 32935m100

11、. 3mol/m108 . 1=6.01023 mol-1N=1231002. 6molNA練習(xí)練習(xí)2.2.由油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)得油酸分子的直由油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)得油酸分子的直徑為徑為1.121.121010-9-9 m m，已知油酸的密度，已知油酸的密度為為6.376.3710102 2 kg/m kg/m3 3，已知油酸的摩，已知油酸的摩爾質(zhì)量為爾質(zhì)量為282 g/mol282 g/mol，試求阿伏加德，試求阿伏加德羅常數(shù)羅常數(shù). . 解：設(shè)想油酸分子一個(gè)挨一個(gè)排列，解：設(shè)想油酸分子一個(gè)挨一個(gè)排列，1 mol 1 mol 油酸分子的質(zhì)油酸分子的質(zhì)量為量為MM，密度為，密度為 ，油酸分子的直徑為，油酸分子的

12、直徑為d d，把每個(gè)油酸分，把每個(gè)油酸分子當(dāng)作小球子當(dāng)作小球. .則其體積為則其體積為: : 36dV分子1 mol1 mol油酸的體積油酸的體積 : :MV 1 mol1 mol油酸所含的微粒數(shù)，即阿伏加德羅常數(shù)為油酸所含的微粒數(shù)，即阿伏加德羅常數(shù)為N NA A . . 361dNMA3921)1012. 1 (614. 311037. 61082. 2ANNA=61023 mol-1 應(yīng)用：(1)已知物質(zhì)的摩爾質(zhì)量M，物體的密度p，阿伏加德羅常數(shù)NA，物質(zhì)的質(zhì)量 m 則 ：分子的質(zhì)量m分子=M/NA 分子的體積v分子=V摩爾/ NA= ( M /p ) / NA 所含有的分子數(shù)N=摩爾數(shù)N

13、A =(m /M) NA標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，1 mol氣體的體積為22.4升。 v升氣體含有的分子數(shù)N=（ v/V摩爾）NA 注意：注意：上式對(duì)氣體不適用，求得的分子體積應(yīng)是氣體分上式對(duì)氣體不適用，求得的分子體積應(yīng)是氣體分子占有的空間子占有的空間（2 2）應(yīng)用阿伏加德羅常數(shù)）應(yīng)用阿伏加德羅常數(shù)A A、計(jì)算物質(zhì)所含的粒子數(shù)、計(jì)算物質(zhì)所含的粒子數(shù) 例例3.3.求求:1cm:1cm3 3水中含有的分子數(shù)水中含有的分子數(shù)(1mol(1mol水的質(zhì)量是水的質(zhì)量是0.018kg)0.018kg)(1034. 31002. 6108 . 1100 . 1NVVN222356A個(gè)摩微觀微觀 宏觀宏觀NA橋梁橋梁B、計(jì)

14、算分子的質(zhì)量kgNMmkgNMmAA2723326233103 . 31061021031061018摩氫摩水分子質(zhì)量的數(shù)量級(jí): 10-26-10-27kg例4.已知:水和氫氣的摩爾質(zhì)量分別是1.810-2kg/mol和210-3kg/mol，求水分子和氫分子的質(zhì)量（已知NA=6.01023mol-1)C、計(jì)算分子的體積AmolAmol0NMNVNvv不適用于求氣體分子的體積不適用于求氣體分子的體積但能計(jì)算氣體分子所占的空間體積但能計(jì)算氣體分子所占的空間體積329235103106108 . 1mNVvA摩水例5.已知：水的摩爾質(zhì)量是1.810-2kg/mol，水的密度是1103kg/m3，求

15、水分子的體積（已知NA=6.01023mol-1）例6.若已知鐵的原子量是56，鐵的密度是7.8103kg/m3，求：1）質(zhì)量是1g的鐵塊中鐵原子的數(shù)目（取1位有效數(shù)字）2）計(jì)算出鐵原子的直徑是多少米？個(gè)個(gè)0例題：例題：kg/mol10293AM已知空氣的摩爾質(zhì)量是已知空氣的摩爾質(zhì)量是，則空氣中氣體分子的平均質(zhì)量多大？成年，則空氣中氣體分子的平均質(zhì)量多大？成年人做一次深呼吸，約吸入人做一次深呼吸，約吸入450cm450cm3 3的空氣，的空氣，則做一次深呼吸所吸入的空氣質(zhì)量是多少？則做一次深呼吸所吸入的空氣質(zhì)量是多少？所吸入的氣體分子數(shù)量是多少？（按標(biāo)準(zhǔn)狀所吸入的氣體分子數(shù)量是多少？（按標(biāo)準(zhǔn)狀

16、況估算）況估算）解析解析 : :空氣分子的平均質(zhì)量為：空氣分子的平均質(zhì)量為： kg1082. 41002. 6102926233AANMm2 2成年人做一次深呼吸所吸入的空氣成年人做一次深呼吸所吸入的空氣質(zhì)量為：質(zhì)量為： kg105.8kg1029104 .22104504336m所吸入的分子數(shù)為：所吸入的分子數(shù)為： )(102 . 1kg1083. 4kg108 . 522264個(gè)mmN隨堂練習(xí)隨堂練習(xí) 1 1、下列哪一組已知數(shù)據(jù)中能求出阿伏加、下列哪一組已知數(shù)據(jù)中能求出阿伏加德羅常數(shù)德羅常數(shù) 。 （ ） A A物質(zhì)分子的質(zhì)量和體積物質(zhì)分子的質(zhì)量和體積 B B物體的質(zhì)量和它的摩爾質(zhì)量物體的質(zhì)

17、量和它的摩爾質(zhì)量 CC物體的質(zhì)量、密度和它的分子體積物體的質(zhì)量、密度和它的分子體積 D D物體的摩爾體積、密度及其分子質(zhì)量物體的摩爾體積、密度及其分子質(zhì)量 DD2 2、1 1克水中含有的水分子個(gè)數(shù)為（克水中含有的水分子個(gè)數(shù)為（ ） A 6.02A 6.0210102323 B 3.01 B 3.0110102323 C 6.02 C 6.0210102222 D 3.34 D 3.34101022223.(20043.(2004年浙江高考年浙江高考) )若以若以表示水的摩爾質(zhì)量，表示水的摩爾質(zhì)量，表示在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下水蒸氣的摩爾體積，表示在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下水蒸氣的摩爾體積，為表為表示在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下水蒸氣的

18、密度，示在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下水蒸氣的密度，N NA A為阿伏加德羅常為阿伏加德羅常數(shù)，數(shù)，m m、分別表示每個(gè)水分子的質(zhì)量和體積，下分別表示每個(gè)水分子的質(zhì)量和體積，下面是四個(gè)關(guān)系式面是四個(gè)關(guān)系式 N NA A = =/m/m = =/N/NA A m m = = /N/NA A = = /N/NA A 其中其中A A和和都是正確的；都是正確的；B B和和都是正確的；都是正確的；C C和和都是正確的；都是正確的；D D和和都是正確的。都是正確的。答案：答案：B B4.4.已知阿伏加德羅常數(shù)為已知阿伏加德羅常數(shù)為N NA A，銅的摩爾質(zhì)量為，銅的摩爾質(zhì)量為M M，密度為密度為（均為國(guó)際單位），則（均為國(guó)際

19、單位），則（ ） A A1m1m3 3銅原子含原子數(shù)目為銅原子含原子數(shù)目為NNA A/M/M B B1 1個(gè)銅原子質(zhì)量是個(gè)銅原子質(zhì)量是M /NM /NA A C C1 1個(gè)銅原子的體積是個(gè)銅原子的體積是M/NM/NA A D D1kg1kg銅所含原子的數(shù)目是銅所含原子的數(shù)目是NNA AABC 5.5.只要知道下列哪一組物理量，就可以估算出氣體只要知道下列哪一組物理量，就可以估算出氣體中分子的平均距離中分子的平均距離（ ） A A阿伏加德羅常數(shù)、該氣體的摩爾質(zhì)量和質(zhì)量阿伏加德羅常數(shù)、該氣體的摩爾質(zhì)量和質(zhì)量 B B阿伏加德羅常數(shù)、該氣體的摩爾質(zhì)量和密度阿伏加德羅常數(shù)、該氣體的摩爾質(zhì)量和密度 C C

20、阿伏加德羅常數(shù)、該氣體的摩爾質(zhì)量和體積阿伏加德羅常數(shù)、該氣體的摩爾質(zhì)量和體積 D D該氣體的密度、體積和摩爾質(zhì)量該氣體的密度、體積和摩爾質(zhì)量B6.6.下列數(shù)據(jù)能求出阿伏加德羅常數(shù)的下列數(shù)據(jù)能求出阿伏加德羅常數(shù)的是（）是（）A.A.水的密度和水的摩爾質(zhì)量水的密度和水的摩爾質(zhì)量B.B.水的摩爾質(zhì)量和水分子的體積水的摩爾質(zhì)量和水分子的體積C.C.水分子的體積和水分子的質(zhì)量水分子的體積和水分子的質(zhì)量D.D.水分子的質(zhì)量和水的摩爾質(zhì)量水分子的質(zhì)量和水的摩爾質(zhì)量D7.7.水的分子量水的分子量1818，水的密度為，水的密度為10103 3kg/mkg/m3 3, ,阿伏加德羅常數(shù)為阿伏加德羅常數(shù)為N NA A=6.02=6.0210102323個(gè)個(gè)/ mol/ mol，則：，則：（1 1）水的摩爾質(zhì)量）水的