物理新人教選修物體是由大量分子組成的學(xué)習(xí)教案

1、物理新人教物理新人教 選修物體選修物體(wt)是由大量分子是由大量分子組成的組成的第一頁(yè)，共38頁(yè)。第七章分子第七章分子(fnz)(fnz)動(dòng)理論動(dòng)理論第1頁(yè)/共38頁(yè)第二頁(yè)，共38頁(yè)。第2頁(yè)/共38頁(yè)第三頁(yè)，共38頁(yè)。第3頁(yè)/共38頁(yè)第四頁(yè)，共38頁(yè)。閱讀課文,回答(hud)以下問題: 這里所說的分子這里所說的分子(fnz)與化學(xué)中所說的分與化學(xué)中所說的分子子(fnz)有何不同有何不同? 答答 化學(xué)中講的分子是：具有化學(xué)中講的分子是：具有(jyu)(jyu)物質(zhì)的化學(xué)物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)的最小微粒性質(zhì)的最小微粒物理中所說的分子指的是：做熱運(yùn)動(dòng)時(shí)遵從相物理中所說的分子指的是：做熱運(yùn)動(dòng)時(shí)遵從相同規(guī)律的

2、微粒，包括組成物質(zhì)的原子、離子或同規(guī)律的微粒，包括組成物質(zhì)的原子、離子或分子。分子。 第4頁(yè)/共38頁(yè)第五頁(yè)，共38頁(yè)。一、分子一、分子(fnz)的大小的大小 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)(gungxu)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表面原我國(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子的排布(pi b)圖，圖中的每個(gè)亮斑都是一個(gè)碳原圖，圖中的每個(gè)亮斑都是一個(gè)碳原子子. 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）第5頁(yè)/共38頁(yè)第六頁(yè)，共38頁(yè)。（一）、掃描（一）、掃描(somi

3、o)隧道顯微鏡隧道顯微鏡第6頁(yè)/共38頁(yè)第七頁(yè)，共38頁(yè)。掃描隧道顯微鏡拍攝的石墨掃描隧道顯微鏡拍攝的石墨(shm)表面原子排布表面原子排布圖圖第7頁(yè)/共38頁(yè)第八頁(yè)，共38頁(yè)。分子分子(fnz)(fnz)的大小的大小 放大(fngd)上億倍的蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)模型第8頁(yè)/共38頁(yè)第九頁(yè)，共38頁(yè)。怎樣才能知道怎樣才能知道(zh do)分子的大分子的大小呢？小呢？2.具體做法是：具體做法是：把一滴油酸滴到水面上，油酸在水面上散開把一滴油酸滴到水面上，油酸在水面上散開(sn ki)形成單分子油膜，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形成單分子油膜，如果把分子看成球形，單分子

4、油膜的厚度就可認(rèn)為等于油膜分子的直徑.1.有一種粗略有一種粗略(cl)測(cè)定分子大小的方法叫油測(cè)定分子大小的方法叫油膜法膜法.第9頁(yè)/共38頁(yè)第十頁(yè)，共38頁(yè)。那么如何才能那么如何才能(cinng)求出單分子油膜層的厚求出單分子油膜層的厚度度(即分子直徑即分子直徑)呢？呢？ 1.1.先測(cè)出油酸滴的體積先測(cè)出油酸滴的體積(tj)V(tj)V： 2.2.測(cè)出水面測(cè)出水面(shu min)(shu min)上漂浮的油膜上漂浮的油膜的表面積的表面積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的比值：的比值：SVd 方法小結(jié)：方法小結(jié)：通過測(cè)量

5、較大量來研究較小量。通過測(cè)量較大量來研究較小量。第10頁(yè)/共38頁(yè)第十一頁(yè)，共38頁(yè)。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(chl)(chl)，請(qǐng)問：有哪些地方做了理想化處理，請(qǐng)問：有哪些地方做了理想化處理(chl) (chl) ？ 把分子把分子(fnz)(fnz)看成球形看成球形. . 答：把滴在水面答：把滴在水面(shu min)(shu min)上的油酸層當(dāng)作單上的油酸層當(dāng)作單分子分子 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; ;第11頁(yè)/共38頁(yè)第十二頁(yè)，共38頁(yè)。一些數(shù)據(jù)太大或很小

6、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)習(xí)慣上用科學(xué)記數(shù)法寫成慣上用科學(xué)記數(shù)法寫成10的乘方數(shù)的乘方數(shù),如如 310-10m。我們。我們(w men)把把10的乘的乘方數(shù)叫做數(shù)量級(jí)方數(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（除少數(shù)有機(jī)物大分子以外）少數(shù)有機(jī)物大分子以外）數(shù)量級(jí)數(shù)量級(jí)第12頁(yè)/共38頁(yè)第十三頁(yè)，共38頁(yè)。例例1 1、將、將1cm31cm3油酸溶于酒精，制成油酸溶于酒精，制成200cm3200cm3的油酸酒精的油酸酒精溶液，已知溶液，已知1cm31cm3溶液有溶液有

7、5050滴，現(xiàn)取滴，現(xiàn)取1 1滴油酸酒精溶液滴油酸酒精溶液滴到水面上，隨著酒精溶于水，油酸在水面上形成滴到水面上，隨著酒精溶于水，油酸在水面上形成(xngchng)(xngchng)一單分子薄層，已測(cè)出這一薄層的面積一單分子薄層，已測(cè)出這一薄層的面積為為0.2m20.2m2，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滴油酸酒精的體積滴油酸酒精的體積(tj)為為1/50cm3其中含油酸體積其中含油酸體積(tj)為為10-10m3油酸膜的厚度為油酸膜的厚度為510-10m第13頁(yè)/共38頁(yè)第十四頁(yè)，共38頁(yè)。練習(xí)練習(xí)1 1、體積是、體積是10-4cm310-4cm3的油滴滴

8、的油滴滴(d d)(d d)于水中，若于水中，若展開成一單分子油膜，則油膜面積的數(shù)量級(jí)是展開成一單分子油膜，則油膜面積的數(shù)量級(jí)是 （ ）A A102cm2 B102cm2 B104cm2 104cm2 CC106cm2D106cm2D108cm2108cm2B第14頁(yè)/共38頁(yè)第十五頁(yè)，共38頁(yè)。dd固體固體(gt)、液體液體小球小球(xio qi)模型模型ddd氣體氣體(qt)立方體模型立方體模型dd第15頁(yè)/共38頁(yè)第十六頁(yè)，共38頁(yè)。分子分子(fnz)(fnz)分子分子(fnz)(fnz)模型：在計(jì)算固液體分子模型：在計(jì)算固液體分子(fnz)(fnz)大小時(shí)，大小時(shí)，作為一個(gè)近似的物理模

9、型，可把分子作為一個(gè)近似的物理模型，可把分子(fnz)(fnz)看成是看成是一小球一小球. .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)小立對(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)于分子間的平均方體的邊長(zhǎng)可以看作相當(dāng)于分子間的平均(pngjn)(pngjn)距離距離. .即即 3Vd （以上（以上(yshng)(yshng)兩式中兩式中d d表示分子的直徑，表示分子的直徑，V V表示表示固液體分子的體積或氣體分子所占的空間體積固液體分子的體積或氣體分子所占的空間體積. .） 第16頁(yè)/共38頁(yè)第十七頁(yè)，共38頁(yè)。二、阿伏加德羅常數(shù)二、阿伏加德羅常數(shù)

10、(chngsh) 1.回憶化學(xué)回憶化學(xué)(huxu)中學(xué)過的阿伏加德羅常數(shù)中學(xué)過的阿伏加德羅常數(shù). 1 mol的任何物質(zhì)都含有相同的粒子的任何物質(zhì)都含有相同的粒子(lz)數(shù)，這個(gè)數(shù)就數(shù)，這個(gè)數(shù)就叫阿伏加德羅常數(shù)叫阿伏加德羅常數(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)水分，每個(gè)水分子的直徑是子的直徑是4 41010-10-10m m ，設(shè)想水分子是一個(gè)挨一個(gè)排列的，設(shè)想水分子是一個(gè)挨一個(gè)排列的，求求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

11、，可以計(jì)算出阿伏加德羅常數(shù) 第17頁(yè)/共38頁(yè)第十八頁(yè)，共38頁(yè)。一個(gè)分子一個(gè)分子(fnz)的體積：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 . 3mol/m108 . 1=6.01023 mol-1N=1231002. 6molNA第18頁(yè)/共38頁(yè)第十九頁(yè)，共38頁(yè)。練習(xí)練習(xí)2.2.由油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)得油酸分子由油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)得油酸分子(fnz)(fnz)的直的直徑為徑為1.121.1210-9 m10-9 m，已知油酸的密度為，已知油酸的密度為6.376.37102 kg/m3102 kg/m3，已知油酸的摩爾

12、質(zhì)量為，已知油酸的摩爾質(zhì)量為282 g/mol282 g/mol，試求阿伏加德羅常數(shù)，試求阿伏加德羅常數(shù). .第19頁(yè)/共38頁(yè)第二十頁(yè)，共38頁(yè)。 解：設(shè)想油酸分子一個(gè)挨一個(gè)排列(pili)，1 mol 油酸分子的質(zhì)量為M，密度為，油酸分子的直徑為d，把每個(gè)油酸分子當(dāng)作小球.則其體積為: 36dV分子1 mol1 mol油酸的體積油酸的體積(tj) :(tj) :MV 1 mol1 mol油酸所含的微粒油酸所含的微粒(wil)(wil)數(shù)，即阿伏加德羅常數(shù)為數(shù)，即阿伏加德羅常數(shù)為NA .NA . 361dNMA3921)1012. 1 (614. 311037. 61082. 2ANNA=6

13、1023 mol-1 第20頁(yè)/共38頁(yè)第二十一頁(yè)，共38頁(yè)。應(yīng)用(yngyng)：(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(fnz)的質(zhì)量m分子(fnz)=M/NA 分子(fnz)的體積v分子(fnz)=V摩爾/ NA= ( M /p ) / NA 所含有的分子(fnz)數(shù)N=摩爾數(shù)NA =(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(fnz)數(shù)N=（ v/V摩爾）NA注意：上式對(duì)氣體不適用，求得的分子(fnz)體積應(yīng)是氣體分子(fnz)占有的空間第21頁(yè)/共38頁(yè)第二十二頁(yè)，共38頁(yè)。（2 2）應(yīng)用）應(yīng)

14、用(yngyng)(yngyng)阿伏加德阿伏加德羅常數(shù)羅常數(shù)A A、計(jì)算物質(zhì)、計(jì)算物質(zhì)(wzh)(wzh)所含的粒所含的粒子數(shù)子數(shù) 例例3.3.求求:1cm3:1cm3水中含有水中含有(hn yu)(hn yu)的分子數(shù)的分子數(shù)(1mol(1mol水的質(zhì)量水的質(zhì)量是是0.018kg)0.018kg)(1034. 31002. 6108 . 1100 . 1NVVN222356A個(gè)摩微觀微觀 宏觀宏觀NA橋梁橋梁第22頁(yè)/共38頁(yè)第二十三頁(yè)，共38頁(yè)。B、計(jì)算分子(fnz)的質(zhì)量kgNMmkgNMmAA2723326233103 . 31061021031061018摩氫摩水分子(fnz)質(zhì)量

15、的數(shù)量級(jí): 10-26-10-27kg例4.已知:水和氫氣的摩爾(m r)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)第23頁(yè)/共38頁(yè)第二十四頁(yè)，共38頁(yè)。C、計(jì)算分子(fnz)的體積AmolAmol0NMNVNvv不適用于求氣體分子不適用于求氣體分子(fnz)的體積的體積但能計(jì)算氣體分子但能計(jì)算氣體分子(fnz)所占的空間體所占的空間體積積第24頁(yè)/共38頁(yè)第二十五頁(yè)，共38頁(yè)。329235103106108 . 1mNVvA摩水例5.已知：水的摩爾(m r)質(zhì)量是1.810-2kg/mol，水的密度是1103k

16、g/m3，求水分子的體積（已知NA=6.01023mol-1）第25頁(yè)/共38頁(yè)第二十六頁(yè)，共38頁(yè)。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(zhling)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第26頁(yè)/共38頁(yè)第二十七頁(yè)，共38頁(yè)。例題例題(lt)(lt)：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，則空氣中氣體分子的平均(pngjn)(pngjn)質(zhì)量多大？質(zhì)量多大？成年人做一次深呼吸，約吸入成年人做一次深呼吸，約吸入450cm3450cm3的空氣，的空氣，則做

17、一次深呼吸所吸入的空氣質(zhì)量是多少？所吸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)狀況估算）入的氣體分子數(shù)量是多少？（按標(biāo)準(zhǔn)狀況估算）第27頁(yè)/共38頁(yè)第二十八頁(yè)，共38頁(yè)。解析解析(ji (ji x) :x) :空氣分子的平均空氣分子的平均(pngjn)(pngjn)質(zhì)量質(zhì)量為：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)量質(zhì)量(kn q zh lin)(kn q zh lin)為：為： kg105.8kg1029104 .22104504336m所吸入的分子數(shù)為：所吸入的

18、分子數(shù)為： )(102 . 1kg1083. 4kg108 . 522264個(gè)mmN第28頁(yè)/共38頁(yè)第二十九頁(yè)，共38頁(yè)。隨堂練習(xí)隨堂練習(xí)(linx) 1 1、下列哪一組已知數(shù)據(jù)中能求出阿伏、下列哪一組已知數(shù)據(jù)中能求出阿伏加德羅常數(shù)加德羅常數(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)量和它的摩爾物體的質(zhì)量和它的摩爾(m r)(m r)質(zhì)量質(zhì)量 C C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物體的摩爾物體的摩爾(m r)(m r)體積、密度及其體積、密度及其分子質(zhì)量分子質(zhì)量 DD2 2、1 1克水中含有克水中含有(hn yu)(hn

19、 yu)的水分子個(gè)數(shù)的水分子個(gè)數(shù)為（為（ ） A 6.02 A 6.021023 B 3.011023 B 3.011023 1023 C 6.02 C 6.021022 D 3.341022 D 3.3410221022第29頁(yè)/共38頁(yè)第三十頁(yè)，共38頁(yè)。3.(20043.(2004年浙江高考年浙江高考) )若以若以表示水的摩爾表示水的摩爾(m r)(m r)質(zhì)質(zhì)量，量，表示在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下水蒸氣的摩爾表示在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下水蒸氣的摩爾(m r)(m r)體積，體積，為表示在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下水蒸氣的密度，為表示在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下水蒸氣的密度，NANA為阿伏加為阿伏加德羅常數(shù)，德羅常數(shù)，m m、分別表示每個(gè)水分子

20、的質(zhì)量和體積，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)系式下面是四個(gè)關(guān)系式 NA =/m NA =/m =/NA =/NA m = /NA m = /NA = /NA = /NA 其中其中A A和都是正確的；和都是正確的；B B和都是正確的；和都是正確的；C C和都是正確的；和都是正確的；D D和都是正確的。和都是正確的。答案答案(d (d n)n)：B B第30頁(yè)/共38頁(yè)第三十一頁(yè)，共38頁(yè)。4.4.已知阿伏加德羅常數(shù)為已知阿伏加德羅常數(shù)為NANA，銅的摩爾，銅的摩爾(m r)(m r)質(zhì)量為質(zhì)量為M M，密度為密度為（均為國(guó)際單位），則（均為國(guó)際單位），則（ ） A A1m31m3銅

21、原子含原子數(shù)目為銅原子含原子數(shù)目為NA/MNA/M B B1 1個(gè)銅原子質(zhì)量是個(gè)銅原子質(zhì)量是M /NAM /NA C C1 1個(gè)銅原子的體積是個(gè)銅原子的體積是M/NAM/NA D D1kg1kg銅所含原子的數(shù)目是銅所含原子的數(shù)目是NANAABC 第31頁(yè)/共38頁(yè)第三十二頁(yè)，共38頁(yè)。5.5.只要知道下列哪一組物理量，就可以估算出氣體中分子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的平均距離（ ） A A阿伏加德羅常數(shù)、該氣體的摩爾質(zhì)量阿伏加德羅常數(shù)、該氣體的摩爾質(zhì)量(zhling)(zhling)和和質(zhì)量質(zhì)量(zhling)(zhling) B B阿伏加德羅常數(shù)、該氣體的摩爾

22、質(zhì)量阿伏加德羅常數(shù)、該氣體的摩爾質(zhì)量(zhling)(zhling)和和密度密度 C C阿伏加德羅常數(shù)、該氣體的摩爾質(zhì)量阿伏加德羅常數(shù)、該氣體的摩爾質(zhì)量(zhling)(zhling)和和體積體積 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(zhling)(zhling)B第32頁(yè)/共38頁(yè)第三十三頁(yè)，共38頁(yè)。6.6.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.水的密度水的密度(md)(md)和水的摩爾質(zhì)量和水的摩爾質(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D第33頁(yè)/共38頁(yè)第三十四頁(yè)，共38頁(yè)。7.7.水的分子量水的分子量1818，水的密度，水的密度(md)(md)為為103kg/m3,103kg/m3,阿伏加德羅常數(shù)為阿伏加德羅常數(shù)為NA=6.02NA=6.0210231023個(gè)個(gè)/ mol/ mol，則：，則：（1 1）水