新泰一中北校高二物理課件物理：711《物體是由大量分子組成的》課件 新人教版選3-3

1、7.1.7.1.第一課時第一課時物體是物體是由大量分子組成的由大量分子組成的第七章第七章分子動理論高中物理新人教版選修高中物理新人教版選修- - 系列課件系列課件一、教學(xué)目標一、教學(xué)目標 1 1在物理知識方面的要求：在物理知識方面的要求：（1 1）知道一般分子直徑和質(zhì)量的數(shù)量級；）知道一般分子直徑和質(zhì)量的數(shù)量級；（2 2）知道用單分子油膜方法估算分子的直徑。）知道用單分子油膜方法估算分子的直徑。2 2學(xué)會間接測量微觀量的原理和方法學(xué)會間接測量微觀量的原理和方法 3 3運用理想化方法，建立物質(zhì)分子是球形體的模型，是為了運用理想化方法，建立物質(zhì)分子是球形體的模型，是為了簡化計算，突出主要因素的理想

2、化方法。簡化計算，突出主要因素的理想化方法。二、重點、難點分析二、重點、難點分析1 1使學(xué)生理解和學(xué)會用單分子油膜法估算分子大小的方法。使學(xué)生理解和學(xué)會用單分子油膜法估算分子大小的方法。2 2盡管今天科學(xué)技術(shù)已經(jīng)達到很高的水平，但是在物理課上盡管今天科學(xué)技術(shù)已經(jīng)達到很高的水平，但是在物理課上還不能給學(xué)生展現(xiàn)出分子的真實形狀和分子的外觀。這給講授還不能給學(xué)生展現(xiàn)出分子的真實形狀和分子的外觀。這給講授分子的知識帶來一定的困難，也更突出了運用估算方法和建立分子的知識帶來一定的困難，也更突出了運用估算方法和建立理想模型方法研究分子直徑重要意義。理想模型方法研究分子直徑重要意義。三、教具：三、教具：1

3、1幻燈投影片或課件：水面上單分子油膜的示意幻燈投影片或課件：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。圖；離子顯微鏡下看到鎢原子分布的圖樣。2 2演示實驗：油酸酒精溶液（演示實驗：油酸酒精溶液（12001200），滴管，直徑約），滴管，直徑約20cm20cm圓形水槽，燒杯，畫有方格線的透明塑料板圓形水槽，燒杯，畫有方格線的透明塑料板 兩千多年前，古希臘的著名思想家德謨克利特說：兩千多年前，古希臘的著名思想家德謨克利特說：萬物都是由極小的微粒組成的。萬物都是由極小的微粒組成的。 科學(xué)技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在，這種猜想已被證實。構(gòu)成科學(xué)技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在，這種猜想已被證實。構(gòu)成物質(zhì)的單元多種多

4、樣，如：原子、離子和分子等，物質(zhì)的單元多種多樣，如：原子、離子和分子等，熱學(xué)中統(tǒng)稱為分子。熱學(xué)中統(tǒng)稱為分子。 物質(zhì)是由大量分子組成的。物質(zhì)是由大量分子組成的。 組成物質(zhì)的分子是很小的，不但用肉眼不能直接組成物質(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?？吹剿鼈?，就是用光學(xué)顯微鏡也看不到它們。 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）用掃描隧道顯微鏡拍攝的石墨表面原子的排布圖，用掃描隧道顯微鏡拍攝的石墨表面原子的排布圖，圖中的每個亮斑都是一個碳原子圖中的每個亮斑都是一個碳原子. . 掃描隧道顯微鏡掃描隧道顯微鏡石墨表面原子排布圖石墨表面

5、原子排布圖用離子顯微鏡觀測用離子顯微鏡觀測 硅表面硅原子的排列硅表面硅原子的排列放大上億倍的蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)模型2.2.油膜法實驗原理：把一滴油酸滴到水面上，油酸油膜法實驗原理：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，若把分子看成球形，在水面上散開形成單分子油膜，若把分子看成球形，單分子油膜的厚度就可認為是油膜分子的直徑單分子油膜的厚度就可認為是油膜分子的直徑. .1.1.有一種粗略測定分子大小的方法叫油膜法有一種粗略測定分子大小的方法叫油膜法. .一、分子的大小一、分子的大小3 3、具體做法：、具體做法：先測出油酸滴的體積先測出油酸滴的體積V V；測出水面上漂浮的油膜的表面積測出

6、水面上漂浮的油膜的表面積S S；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的比值：的比值： d=V/Sd=V/S（VV油酸的體積，油酸的體積，SS油酸在水油酸在水面上形成的單分子薄膜面積面上形成的單分子薄膜面積）4 4、用油膜法測分子直徑，必須做理想化處理、用油膜法測分子直徑，必須做理想化處理 把滴在水面上的油酸層當作單分子油膜層把滴在水面上的油酸層當作單分子油膜層. . 把把分子看成球形分子看成球形. . 油分子一個緊挨一個整齊排列油分子一個緊挨一個整齊排列方法小結(jié)：方法小結(jié)：通過測量宏觀量來研究微觀量。通過測量宏觀量來研究微觀量。二、實驗二、實

7、驗、實驗器材、實驗器材清水、盛水淺盤、滴管清水、盛水淺盤、滴管( (或注射器或注射器) )、容量瓶、坐標紙、玻璃、容量瓶、坐標紙、玻璃板、痱子粉板、痱子粉( (或石膏粉或石膏粉) )、油酸酒精溶液、量筒、彩筆、油酸酒精溶液、量筒、彩筆、實驗步驟、實驗步驟1 1取取1 1毫升毫升(1 cm(1 cm3 3) )的油酸溶于酒精中，配制成的油酸溶于酒精中，配制成500 500 毫升的毫升的油酸酒精溶液（油酸酒精溶液（配配）2 2往邊長約為往邊長約為30 cm30 cm40 cm40 cm的淺盤中倒入約的淺盤中倒入約2 cm2 cm深的水，深的水，然后將痱子粉或石膏粉均勻地撒在水面上然后將痱子粉或石膏

8、粉均勻地撒在水面上 （撒撒）3 3用滴管用滴管( (或注射器或注射器) )向量筒中滴入向量筒中滴入n n滴配制好的油酸酒精滴配制好的油酸酒精溶液，使這些溶液的體積恰好為溶液，使這些溶液的體積恰好為1 mL1 mL，算出每滴油酸酒精溶，算出每滴油酸酒精溶液的體積液的體積V V0 0 mL. mL. （量量）4 4用滴管用滴管( (或注射器或注射器) )向水面上滴入一滴配制好的油酸酒精向水面上滴入一滴配制好的油酸酒精溶液，油酸就在水面上慢慢散開，形成單分子油膜溶液，油酸就在水面上慢慢散開，形成單分子油膜 （滴滴）5 5待油酸薄膜形狀穩(wěn)定后，將準備好的玻璃板蓋在淺盤上，待油酸薄膜形狀穩(wěn)定后，將準備好

9、的玻璃板蓋在淺盤上，用彩筆將油酸薄膜的形狀畫在玻璃板上用彩筆將油酸薄膜的形狀畫在玻璃板上 （畫畫）6 6將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標紙上，算出油酸將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標紙上，算出油酸薄膜的面積方法是計算輪廓范圍內(nèi)正方形的個數(shù)，不足半薄膜的面積方法是計算輪廓范圍內(nèi)正方形的個數(shù)，不足半個的舍去，等于或多于半個的算一個，把正方形的個數(shù)乘以個的舍去，等于或多于半個的算一個，把正方形的個數(shù)乘以單個正方形的面積就是油膜的面積單個正方形的面積就是油膜的面積 （數(shù)數(shù)）7 7據(jù)油酸酒精溶液的濃度，算出一滴溶液中純油酸的體積據(jù)油酸酒精溶液的濃度，算出一滴溶液中純油酸的體積V V，利用一滴油酸的體

10、積利用一滴油酸的體積V V和薄膜的面積和薄膜的面積S S，算出油酸薄膜的，算出油酸薄膜的 厚度厚度d d ，即為油酸分子的直徑，即為油酸分子的直徑 （算算）8 8、重復(fù)以上實驗步驟多次測量求平均值，比較算出的分子、重復(fù)以上實驗步驟多次測量求平均值，比較算出的分子直徑，直徑， 看其數(shù)量級看其數(shù)量級( (單位為單位為m m) )是否為是否為10101010，若不是，若不是10101010需需重做實驗重做實驗、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)處理根據(jù)上面記錄的數(shù)據(jù)，完成以下表格內(nèi)容根據(jù)上面記錄的數(shù)據(jù)，完成以下表格內(nèi)容. .實驗實驗次數(shù)次數(shù)量筒內(nèi)增加量筒內(nèi)增加1 mL溶液時的滴數(shù)溶液時的滴數(shù)輪廓內(nèi)的小輪廓內(nèi)的小格子數(shù)格

11、子數(shù)輪廓面積輪廓面積S12實驗實驗次數(shù)次數(shù)一滴溶液中純油酸一滴溶液中純油酸的體積的體積V分子的大小分子的大小(m) 平均值平均值12、注意事項、注意事項(1)(1)油酸酒精溶液配制后不要長時間放置，以免改變濃度產(chǎn)生油酸酒精溶液配制后不要長時間放置，以免改變濃度產(chǎn)生實驗誤差實驗誤差(2)(2)實驗前應(yīng)練習(xí)好滴法實驗前應(yīng)練習(xí)好滴法(3)(3)待測油酸擴散后又收縮，要在穩(wěn)定后再畫輪廓，擴散后又待測油酸擴散后又收縮，要在穩(wěn)定后再畫輪廓，擴散后又收縮有兩個原因：第一是水面受到油酸滴沖擊凹陷后恢復(fù)；收縮有兩個原因：第一是水面受到油酸滴沖擊凹陷后恢復(fù)；第二是酒精揮發(fā)后液面收縮第二是酒精揮發(fā)后液面收縮(4)(

12、4)當重做實驗時，水從盤的一側(cè)邊緣倒出，在這側(cè)面上會殘當重做實驗時，水從盤的一側(cè)邊緣倒出，在這側(cè)面上會殘留油酸，可用少量酒精清洗，并用脫棉擦干，再用清水沖留油酸，可用少量酒精清洗，并用脫棉擦干，再用清水沖洗，這樣可保持盤的清潔洗，這樣可保持盤的清潔(5)(5)從盤的中央加痱子粉，使粉自動擴散至均勻，比在水面上從盤的中央加痱子粉，使粉自動擴散至均勻，比在水面上撒粉效果好撒粉效果好(6)(6)本實驗只要求估算分子大小，實驗結(jié)果數(shù)量級符合要求即本實驗只要求估算分子大小，實驗結(jié)果數(shù)量級符合要求即可可、誤差分析、誤差分析 1 1純油酸體積的計算誤差純油酸體積的計算誤差 2 2油膜面積的測量誤差：油膜面積

13、的測量誤差： (1) (1)油膜形狀的畫線誤差；油膜形狀的畫線誤差； (2) (2)數(shù)格子法本身是一種估算的方法，自然會帶來誤差數(shù)格子法本身是一種估算的方法，自然會帶來誤差、實驗改進、實驗改進 在做本實驗時，把痱子粉均勻撒在水面上是很關(guān)鍵的在做本實驗時，把痱子粉均勻撒在水面上是很關(guān)鍵的一步，在實際操作時常撒的不均勻或撒多，因痱子粉溶于一步，在實際操作時常撒的不均勻或撒多，因痱子粉溶于水不能攪拌，只好重做在實際應(yīng)用中，可用印刷碳粉代水不能攪拌，只好重做在實際應(yīng)用中，可用印刷碳粉代替痱子粉，因為印刷碳粉不溶于水且漂浮在水面上，若學(xué)替痱子粉，因為印刷碳粉不溶于水且漂浮在水面上，若學(xué)生撒的太多，可將水

14、和碳粉一起倒出，然后用玻璃棒攪拌，生撒的太多，可將水和碳粉一起倒出，然后用玻璃棒攪拌，直至碳粉在水面薄且均勻，若學(xué)生撒的不均勻，可直接用直至碳粉在水面薄且均勻，若學(xué)生撒的不均勻，可直接用玻璃棒攪拌均勻玻璃棒攪拌均勻 一些數(shù)據(jù)太大或很小一些數(shù)據(jù)太大或很小, ,為書寫方便為書寫方便, ,習(xí)慣上用科學(xué)習(xí)慣上用科學(xué)記數(shù)法寫成記數(shù)法寫成1010的乘方數(shù)的乘方數(shù), , 如如 3 31010-10-10m m。我們把。我們把1010的乘方數(shù)叫做數(shù)量級的乘方數(shù)叫做數(shù)量級, 1, 11010-10-10m m和和 9 91010-10-10m,m,數(shù)量級都是數(shù)量級都是 1010-10-10m m（特別注意若是（

15、特別注意若是cmcm呢？）呢？）。 測量分子大小的方法很多測量分子大小的方法很多, ,油膜法只是其中的一油膜法只是其中的一種種. .不同方法測得的分子大小可能不一樣，但直不同方法測得的分子大小可能不一樣，但直徑數(shù)量級是一樣的，一般分子直徑的數(shù)量級為徑數(shù)量級是一樣的，一般分子直徑的數(shù)量級為1010- -1010m m（除少數(shù)有機物大分子以外）（除少數(shù)有機物大分子以外）三、分子直徑的數(shù)量級三、分子直徑的數(shù)量級例例1 1、利用油膜法估測油酸分子的大小，實驗器材有：濃度為、利用油膜法估測油酸分子的大小，實驗器材有：濃度為0.05% (0.05% (體積分數(shù)體積分數(shù)) )的油酸酒精溶液、最小刻度為的油酸

16、酒精溶液、最小刻度為0.1 mL0.1 mL的量筒、的量筒、盛有適量清水的比較大的淺盤、痱子粉、橡皮頭滴管、玻璃盛有適量清水的比較大的淺盤、痱子粉、橡皮頭滴管、玻璃板、彩筆、坐標紙板、彩筆、坐標紙 (1) (1)下面是實驗步驟，請?zhí)顚懰钡牟襟E下面是實驗步驟，請?zhí)顚懰钡牟襟EC.C. A A用滴管將濃度為用滴管將濃度為0.05%0.05%的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，記下滴入筒中，記下滴入1 mL1 mL油酸酒精溶液時的滴數(shù)油酸酒精溶液時的滴數(shù)n n；B B將痱子粉均勻地撒在淺盤內(nèi)水面上，用滴管吸取濃度為將痱子粉均勻地撒在淺盤內(nèi)水面上，用滴管吸取濃度為0.0

17、5%0.05%的油酸酒精溶液，從低處向水面中央滴一滴，油酸在水的油酸酒精溶液，從低處向水面中央滴一滴，油酸在水面上慢慢散開，形成穩(wěn)定的形狀；面上慢慢散開，形成穩(wěn)定的形狀； C C_； D D將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標紙上，以坐標紙上將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標紙上，以坐標紙上邊長為邊長為1 cm1 cm的正方形為單位，計算輪廓內(nèi)正方形的個數(shù)，算的正方形為單位，計算輪廓內(nèi)正方形的個數(shù)，算出油酸薄膜的面積出油酸薄膜的面積S.S.(2)(2)用已給的和測得的物理量表示單個油酸分子的大小用已給的和測得的物理量表示單個油酸分子的大小_(_(單位：單位：cm)cm)解：解：本題考查用油膜法測

18、油酸分子直徑的步驟及數(shù)據(jù)處理本題考查用油膜法測油酸分子直徑的步驟及數(shù)據(jù)處理方法方法 (1) (1)將玻璃板放在淺盤上，用彩筆將油酸薄膜的形狀畫在將玻璃板放在淺盤上，用彩筆將油酸薄膜的形狀畫在玻璃板上玻璃板上 (2) (2)每滴油酸酒精溶液的體積為每滴油酸酒精溶液的體積為 cm cm3 3 每滴油酸酒精溶液中所含純油酸的體積為：每滴油酸酒精溶液中所含純油酸的體積為： V V 0.05% cm0.05% cm3 3 所以單個油酸分子的大小為所以單個油酸分子的大小為d d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，若展開成的油滴滴于水中，若展開成一單分子油膜，則油膜面

19、積的數(shù)量級是（一單分子油膜，則油膜面積的數(shù)量級是（ ） A A10102 2cmcm2 2 B B10104 4cmcm2 2 C C10106 6cmcm2 2DD10108 8cmcm2 2B2、某種液體的密度為、某種液體的密度為0.810kg/m,取這種液體取這種液體0.8g滴在水面上，最后形成的液膜浮在水面上，則滴在水面上，最后形成的液膜浮在水面上，則此液膜的最大面積約是（此液膜的最大面積約是（ ） A. 1.0104cm B. 1.0104m C. 1.01010cm D. 1.01010m B3、課本、課本P4 T1、24 4、將、將1cm1cm3 3油酸溶于酒精，制成油酸溶于酒精

20、，制成200cm200cm3 3的油酸酒精溶的油酸酒精溶液，已知液，已知1cm1cm3 3溶液有溶液有5050滴，現(xiàn)取滴，現(xiàn)取1 1滴油酸酒精溶液滴滴油酸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，已測出這一薄層的面積為單分子薄層，已測出這一薄層的面積為0.2m0.2m2 2，由此，由此可估測油酸分子直徑是多少？可估測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(2011(2011大綱全國卷大綱全國卷22)22)在在“油膜法估測油酸分子的油膜法估測油酸分子的大小大小”實驗中實驗中, ,有下列實驗步驟：往邊長約為有下列實驗步驟：往邊長約為40 cm40 cm的淺盤里倒入約的淺盤里倒入約2 cm2 cm深的水，待水面穩(wěn)定后將適量的深的水，待水面穩(wěn)定后