物體是由大量分子組成的2

1、 新課標(biāo)人教版課件系列 高中物理 選修選修3-33-3 7.1物體是由大量 分子組成的 教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo) v1在物理知識方面的要求： v（1）知道一般分子直徑和質(zhì)量的數(shù)量級； v（2）知道阿伏伽德羅常數(shù)的含義，記住這個常數(shù) 的數(shù)值和單位； v（3）知道用單分子油膜方法估算分子的直徑。 v2培養(yǎng)學(xué)生在物理學(xué)中的估算能力，會通過阿伏 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。 v1,3,5 v3滲透物理學(xué)方法的教育。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化方法。 v二、重點、難點分析二、重點、難點分析 v1重點有兩個，其

2、一是使學(xué)生理解和學(xué)會用單分子油膜 法估算分子大?。ㄖ睆剑┑姆椒ǎ黄涠沁\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。 v2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。 v三、教具三、教具 v1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。 v2演示實驗：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

3、。 分子動理論的內(nèi)容分子動理論的內(nèi)容 v1.物質(zhì)是由大量分子組成的物質(zhì)是由大量分子組成的. v2. 分子永不停息地做無規(guī)則的運動分子永不停息地做無規(guī)則的運動. v3.分子之間存在著相互作用力分子之間存在著相互作用力. 第十一章 分子熱運動 能 量守恒 一、物體是由大量分子組成 的 閱讀課文,回答以下問題: v這里所說的分子與化學(xué)中所說的分子有何這里所說的分子與化學(xué)中所說的分子有何 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 物理中所說的分子指的是：做熱運動時遵從物理中所說的分子指的是：做熱運動時遵從 相同規(guī)律的微粒，包括組成

4、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 v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？ 我國科學(xué)家用掃描隧道顯微鏡拍攝的石墨我國科學(xué)家用掃描隧道顯微鏡拍攝的石墨 表面原子的排布圖，圖中的每個亮斑都是一表面原子的排布圖，圖中的每個亮斑都是一 個碳原子個碳原子. 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）、（一）、掃描隧道顯微鏡掃描隧道顯微鏡 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

5、的大小 v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. 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.先測出油酸滴的體積先測出油酸滴的體積V V

6、： 2.2.測出水面上漂浮的油膜的表面積測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： S V d 方法小結(jié)：方法小結(jié)：通過測量較大量來研究較小量。通過測量較大量來研究較小量。 在用油膜法測定分子的直徑時，實際上做了理想化在用油膜法測定分子的直徑時，實際上做了理想化 處理，請問：有哪些地方做了理想化處理處理，請問：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

7、緊挨一個整齊排列油分子一個緊挨一個整齊排列; ; v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)量級數(shù)叫做數(shù)量級, 110-10m和和 910- 10m， ，數(shù)量級都是數(shù)量級都是 10-10m。 v一般分子直徑的數(shù)量級為一般分子直徑的數(shù)量級為10-10m （除少數(shù)有機物大分子以外）除少數(shù)有機物大分子以外） 數(shù)量級數(shù)量級 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

8、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，已測出這一薄層的面水面上形成一單分子薄層，已測出這一薄層的面 積為積為0.2m0.2m2 2，由此可估測油酸分子直徑是多少？，由此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 練習(xí)練習(xí)1 1、體積是、體積是1010-4 -4cm cm3 3的油滴滴于水中，若展的油滴滴于水中，

9、若展 開成一單分子油膜，則油膜面積的數(shù)量級是開成一單分子油膜，則油膜面積的數(shù)量級是 （ ） A A10102 2cmcm2 2 B B10104 4cmcm2 2 CC10106 6cmcm2 2DD10108 8cmcm2 2 B dd 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 d d 分子分子 分子模型：在計算固液體分子大小時，作為一個分子模型：在計算固液體分子大小時，作為一個 近似的物理模型，可把分子看成是一小球近似的物理模型，可把分子看成是一小球. .則：則： 3 4 3 2 V d 對氣體可以把分子當(dāng)作是一個小立方體，這個對氣體可以把分子當(dāng)作是一個小

10、立方體，這個 小立方體的邊長可以看作相當(dāng)于分子間的平均距小立方體的邊長可以看作相當(dāng)于分子間的平均距 離離. .即即 3 Vd （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)過的阿伏加德羅常數(shù)回憶化學(xué)中學(xué)過的阿伏加德羅常數(shù). 1 mol的任何物質(zhì)都含有相同的粒子數(shù)，這個數(shù)就叫的任何物質(zhì)都含有相同的粒子數(shù)，這個數(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

11、 -5 m m3 3/mol/mol，每個，每個 水分子的直徑是水分子的直徑是4 41010-10 -10m m ，設(shè)想水分子是一個挨一，設(shè)想水分子是一個挨一 個排列的，求個排列的，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，可以計算出阿伏加德羅常數(shù)根據(jù)分子的大小，可以計算出阿伏加德羅常數(shù) 一個分子的體積：一個分子的體積： 3293 100.3) 2 ( 3 4 m d V 1 mol1 mol水中所含的水分子數(shù)：水中所含的水分子數(shù)：. . 329 35 m100 . 3 mol/m108 . 1 =6.01023 mol-1N= 123 1002.

12、 6 molN A 練習(xí)練習(xí)2.2.由油滴實驗測得油酸分子的直由油滴實驗測得油酸分子的直 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)想油酸分子一個挨一個排列，解：設(shè)想油酸分子一個挨一個排列，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直徑為d d，把每個油酸分把每個油酸分 子當(dāng)作小球子當(dāng)作小球.

13、.則其體積為則其體積為: : 3 6 dV 分子 1 mol1 mol油酸的體積油酸的體積 : : M V 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 . . 3 6 1 d N M A 39 2 1 )1012. 1 ( 6 14. 31 1037. 6 1082. 2 A N NA=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)NA =(m /

14、M) NA v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 v注意：注意：上式對氣體不適用，求得的分子體積應(yīng)是氣體分子占有的上式對氣體不適用，求得的分子體積應(yīng)是氣體分子占有的 空間空間 （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、計算物質(zhì)所含的粒子數(shù)、計算物質(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. 6 108 . 1 100 . 1 N V V N 2223 5 6 A 個 摩 微觀

15、微觀 宏觀宏觀 NA 橋梁橋梁 B、計算分子的質(zhì)量 kg N M m kg N M m A A 27 23 3 26 23 3 103 . 3 106 102 103 106 1018 摩 氫 摩 水 分子質(zhì)量的數(shù)量級: 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、計算分子的體積 A mol A mol 0 N M N V N v v 不適用于求氣體分子的體積不適用于求氣體分子的體積 但能計算氣體分子所占的空間體積但能計算氣體分子所占的空間體積 329

16、 23 5 103 106 108 . 1 m N V v A 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）計算出鐵原子的直徑是多少米？ 個個 0 例題：例題： kg/mol1029 3 A M 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450

17、cm450cm3 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 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. 4 1002. 6 1029 26 23 3 A A N M m 2 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： kg105.8kg1029 104 .22 10450 43 3 6 m 所吸入的分子數(shù)為：所吸入的分子數(shù)為： )(102 . 1 kg1083. 4 kg

18、108 . 5 22 26 4 個 m m N 隨堂隨堂練習(xí)練習(xí) v1 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)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 D D2 2、1 1克水中含有的水分子個數(shù)為（克水中含有的水分子個數(shù)為（ ） A 6.02A 6.02101023 23 B 3.01 B 3.01101023 23 C 6.02 C

19、 6.02101022 22 D 3.34 D 3.34101022 22 3.(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，表表 示在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下水蒸氣的摩爾體積，示在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下水蒸氣的摩爾體積，為表示在標(biāo)準(zhǔn)為表示在標(biāo)準(zhǔn) 狀態(tài)下水蒸氣的密度，狀態(tài)下水蒸氣的密度，N NA A為阿伏加德羅常數(shù)，為阿伏加德羅常數(shù)，m m、分分 別表示每個水分子的質(zhì)量和體積，下面是四個關(guān)系式別表示每個水分子的質(zhì)量和體積，下面是四個關(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

20、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 B 4.4.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（均為國際單位），則（均為國際單位），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個銅原子質(zhì)量是個銅原子質(zhì)量是M /NM /NA A C C1 1個銅原子的體積是個銅原子的體積是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 A ABC 5.5.只要知道

21、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 B 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 D 7.7.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=6.02101023 23個 個/ mol/ mol，