高二物理(人教版教科版通用)-物體是由大量分子組成的課件

1、高二物理選修3-3第七章：分子動理論第一節(jié)：物體是由大量分子組成的本章開始我們學(xué)習(xí)熱學(xué) 研究熱現(xiàn)象有兩種不同的方法：第一種是從宏觀上總結(jié)熱現(xiàn)象的規(guī)律，引入內(nèi)能的概念，并把內(nèi)能跟其他形式的能量聯(lián)系起來；另一種是從物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)出發(fā)，建立分子動理論，熱現(xiàn)象是大量分子無規(guī)則運(yùn)動的表現(xiàn)分子動理論的內(nèi)容 1.物體是由大量分子組成的 2.分子永不停息地做無規(guī)則的運(yùn)動 3.分子之間存在著相互作用力 道生一，一生二，二生三，三生萬物 ，世界萬物的都是由“道”組成。 自古以來，人們就不斷地探索物質(zhì)組成的秘密中國古代的自然觀，以老子為代表 西方古代的自然觀，以德謨克利特為代表 萬物的本原是原子與虛空。原子是一種最

2、后的不可再分的物質(zhì)微粒。世界萬物都是由在虛空中運(yùn)動著的原子構(gòu)成。 熱學(xué)中所說的分子與化學(xué)中所說的分子不同： 化學(xué)中講的分子是：具有各種物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)的最小微粒。 實(shí)際上構(gòu)成物質(zhì)的微粒是多種多樣的，或是原子（如金屬）或是離子（鹽類）或是分子（如有機(jī)物）。 在熱學(xué)中，由于原子、離子、分子這些微粒做熱運(yùn)動時(shí)遵從相同的規(guī)律，通常統(tǒng)稱為分子。 物理學(xué)中的分子包括原子、離子和分子。 固體物質(zhì)的分子 液體物質(zhì)的分子 氣體物質(zhì)的分子 本節(jié)課【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1、知道物體由大量分子組成;知道油膜法測分子大小原理，能進(jìn)行測量和計(jì)算。 2、知道分子的球形和立方體模型，知道分子直徑的數(shù)量級。 3、知道阿伏加德羅常數(shù)的物理

3、意義、數(shù)值和單位,并能進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。【重點(diǎn)難點(diǎn)】 1、重點(diǎn)知道分子大小數(shù)量級；用阿伏伽德羅常數(shù)進(jìn)行有關(guān)計(jì)算 . 2、難點(diǎn)是理解和學(xué)會用單分子油膜法估算分子大?。ㄖ睆剑┑姆椒?一.分子的大小、油膜法測量分子的直徑二.分子模型的建立三.阿伏加德羅常數(shù)本節(jié)導(dǎo)航一、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。 那么怎樣才能看到分子呢？用掃描隧道顯微鏡（能有放大幾億倍） 我國科學(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)亮斑都是一個(gè)碳原子。 石墨表面原子的排布圖掃瞄隧道顯微鏡下的硅片表面原子的圖像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

4、子的大小呢？ 分子的體積是極其微小的,用肉眼和光學(xué)顯微鏡都不能看到;放大到幾十億倍的掃描隧道顯微鏡才能看到 分子到底有多大？用什么方法才能測出分子的大?。?同學(xué)們先思考一個(gè)問題，如何比較準(zhǔn)確地測出一粒小米的直徑？ 方法：先用量筒測出一定量小米的體積V，再將這些小米攤放在水平桌面上，不要重疊，一粒緊靠一粒。測出小米所占的面積S，則小米的直徑： 用一個(gè)量筒、一把米尺、一定量的小米，若把小米看成球形的，如何測出小米的直徑？ 那么我們又如何測分子的直徑呢？歸納方法：（以油酸分子為例）先測出油酸的體積，然后將這些油酸全部滴到水面上，油酸散開形成單分子油膜，測出油膜面積.若把分子看成球形，單分子油膜的厚度

5、可以認(rèn)為等于油酸分子的直徑： 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，單分子油膜的厚度就可認(rèn)為等于油酸分子的直徑。分子大小的估測單分子油膜法油酸分子水d如何得知油酸體積？如何得知油膜面積？如何獲得一滴油酸？怎樣測量它的體積？ 配制一定濃度的的油酸酒精溶液，例如向1ml油酸中加無水酒精得到500ml的油酸酒精溶液。 用注射器吸取配制好的溶液，把它一滴一滴地滴入量筒中，記錄100滴溶液的體積，求出一滴溶液的體積。 根據(jù)溶液的濃度求出一滴溶液中純油酸的體積。 如果把一滴配制好的溶液滴在水面上，溶液中酒精會溶于水并很快揮發(fā)，油膜便是純油酸形成的。 如何測量油膜的面積？

6、怎樣才能看清無色透明的油酸薄膜？浮在水面上的痱子粉油酸膜水面上形成一塊油膜 我們可以找來淺盤倒入一定量的水，然后在水面上均勻的撒上痱子粉或細(xì)石膏粉。再用注射器往水面上滴1滴油酸酒精溶液，這時(shí)痱子粉就可以顯示出油酸薄膜的邊界了，待油酸薄膜穩(wěn)定后，將帶有方格的玻璃板放在淺盤上，用筆在玻璃板上描下油酸膜的形狀。實(shí)驗(yàn)：分子大小的估測單分子油膜法具體實(shí)驗(yàn)步驟：1、配制油酸酒精溶液，取油酸1ml，注入500ml的容量瓶中，然后向容量瓶中注入酒精，直到液面達(dá)到500ml刻度線為止，搖動容量瓶，使油酸在酒精中混合均勻，這樣就得到了濃度是1/500的油酸酒精溶液2、用注射器向小量筒內(nèi)滴入1ml油酸酒精溶液，記下

7、滴數(shù)，1ml約為100滴，則可求出每滴溶液中含純油酸的體積3、在水槽中倒入約2cm深的水，水面完全穩(wěn)定后均勻的撒上痱子粉4、等痱子粉完全靜止后開始滴一滴油酸酒精溶液。過幾分鐘后油酸薄膜的形狀趨于穩(wěn)定。油酸散開形成單分子油膜. 5 、把玻璃板蓋在水槽上。用彩筆把油酸薄膜的形狀勾勒在玻璃板上。6、把畫有油酸薄膜輪廓的玻璃復(fù)在坐標(biāo)紙上（邊長1cm）算出油酸薄膜的面積S（用四舍五入的方法統(tǒng)計(jì)有多少個(gè)1cm2的面積）。7、根據(jù)每一滴油酸的體積和薄膜的面積即可算出油酸膜的厚度d/。即油酸分子的直徑。數(shù)格子時(shí)的注意事項(xiàng)：1.確定大面積2.再數(shù)小面積3.大于半個(gè)當(dāng)一個(gè)，小于半個(gè)舍去 這種方法是一種估測法，測定

8、分子直徑的方法還有很多，但無論哪一種方法測出分子直徑的數(shù)量級都是相同的，都為10-10m例1：將1cm3的油酸溶于酒精，制成200cm3的油酸酒精溶液. 該油酸酒精溶液50滴的體積為1cm3，現(xiàn)取1滴溶液滴在水面上，隨著酒精溶于水，油酸在水面上形成單分子油膜，油膜面積為0.2m2,由此估算油酸分子的直徑。1滴油酸酒精溶液的體積為：其中含油酸體積為：油酸分子直徑為： 數(shù)量級: 一些數(shù)據(jù)太大或很小,為了書寫方便,習(xí)慣上用科學(xué)記數(shù)法寫成10的乘方數(shù),如 310-10m。我們把10的乘方數(shù)叫做數(shù)量級,分子直徑數(shù)量級:除少數(shù)有機(jī)物大分子,一般分子直徑的數(shù)量級是10-10m。例如: 水分子直徑是410-1

9、0m, 氫分子直徑是2.310-10m , 鎢原子直徑是210-10m.固體、液體常用小球模型dddd 實(shí)際分子的結(jié)構(gòu)是復(fù)雜的，單個(gè)分子可看作小球也可看作立方體 二.分子模型的建立常用立方體模型氣體ddd小球模型：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，可以把分子看成是一小球.則：立方體模型：對于氣體可以把分子當(dāng)作是一個(gè)小立方體，這個(gè)小立方體的邊長可以近似看成分子間的平均距離.即 分子直徑 氣體分子間的平均距離三、阿伏加德羅常數(shù) 1.回憶化學(xué)中學(xué)過的阿伏加德羅常數(shù). 1mol的任何物質(zhì)都含有相同的粒子數(shù)，這個(gè)數(shù)就叫阿伏加德羅常數(shù) 。2、數(shù)值:1986年X射線法 NA=6.022136

10、71023/ mol(mol-1 ).一般計(jì)算時(shí)記作6.021023mol-1,粗略的計(jì)算可用61023mol-1 .阿伏伽德羅常數(shù)是一個(gè)非常巨大的數(shù)字。 例如：1cm3水中含有3.351022個(gè)水分子。設(shè)想有一個(gè)人，每秒鐘移去1萬個(gè)水分子，要把這1cm3的水移完，將用1011年，即1000億年，超過地球的年齡（45億年）二十多倍！所以說，物體是由大量分子組成的。3、常用計(jì)算：（1）已知物質(zhì)的摩爾質(zhì)量MA，可求出分子質(zhì)量m0 （2）已知物質(zhì)的量（摩爾數(shù)）n，可求出物體所含分子的數(shù)目N （3）已知物體的摩爾體積VA ，可求出分子的體積 V0阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系微觀量和宏觀量的橋梁微觀 宏觀NA橋

11、梁 4. 阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系微觀量和宏觀量的橋梁(2)微觀量： 單個(gè)分子體積V0 單個(gè)分子質(zhì)量m0 分子的直徑d分子數(shù)N(1)宏觀量：物質(zhì)的體積V 物質(zhì)的質(zhì)量m 物質(zhì)的密度物質(zhì)的摩爾數(shù)n物質(zhì)的摩爾質(zhì)量MA物質(zhì)的摩爾體積VA(3)宏觀量與微觀量的關(guān)系：對于固體、液體，我們常用球模型來求單個(gè)分子的體積立方體模型球模型 對于氣體：我們常用立方體模型來求單個(gè)分子占據(jù)的空間體積 注意：因?yàn)楣腆w、液體分子間距較小,可認(rèn)為是一個(gè)個(gè)的小球，且是一個(gè)緊挨一個(gè)排列的，估算時(shí)，可忽略分子間的空隙。而氣體分子間距很大，分子間空隙不能忽略。所以以上第式不適用于氣體，因?yàn)檫@樣計(jì)算出來的是氣體分子所占的平均空間，它比分子

12、真實(shí)的體積大得多。 估算分子直徑的數(shù)量級，可以用前面講的兩種模型：球模型、立方體模型。球模型常用于估算固體和液體分子直徑大小;而立方體模型計(jì)算出來的是氣體分子間的平均間距。有時(shí)，也可把固體、液體分子看成一個(gè)緊挨一個(gè)的立方體來處理. 所以 從而簡化計(jì)算。dd 例2：已知水的摩爾體積是1.810-5 m3/mol，每個(gè)水分子的直徑是410-10m ，設(shè)想水分子是一個(gè)挨一個(gè)排列的，求1mol水中所含的水分子數(shù).解：一個(gè)分子的體積：1 mol水中所含的水分子數(shù)： =6.01023 mol-1N=例3: 水的分子量18，水的密度為103kg/m3,阿伏加德羅常數(shù)為NA=6.021023/ mol，則：

13、（1）水的摩爾質(zhì)量M=_18g/mol （2）水的摩爾體積V=_M/=18/1=18cm3/mol （3）一個(gè)水分子的質(zhì)量m0 =_M/ NA =18 / 6.021023g =2.99 10-26 kg （4）一個(gè)水分子的體積V0 =_V/ NA =2.99 10-23 cm3 例4. 已知銅的密度是8.9103kg/m3，相對原子質(zhì)量64，阿伏加德羅常數(shù)為NA=6.021023/ mol，通過估算可知每個(gè)銅原子所占的體積為( ) A. 710-6m3 B. 110-29m3C. 110-26m3D. 810-24m3解析：銅的相對原子質(zhì)量是64，則銅的摩爾質(zhì)量是： Mmol=64g/mol=6410-3kg/molB注：此題若要進(jìn)一步估算銅原子的直徑，則可用球模型： 例5.在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，氧氣分子之間的平均距離是多少？已知氧氣的摩爾質(zhì)量為3.210-2kg/mol，1mol氣體處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)的體積是2.2410-2m3，阿伏加德羅常數(shù)為NA=6.021023/ mol。課堂小結(jié)1、分子很?。簡畏肿佑湍し?，一般分子直徑的數(shù)量級為10-10m2、分子很輕：一般分子質(zhì)量的數(shù)量級為10-26-10-27kg 一、物體是由大量分子組成的3、構(gòu)建了分子的球形和立方體模型 二、應(yīng)用阿伏加德羅常數(shù)NA= 6.021023mol-1，可以