高中物理第七章分子動(dòng)理論第1節(jié)物體是由大量分子組成的課件新人教版選修3-

第七章分子動(dòng)理論〔情景切入〕我們生活的世界絢麗多彩，構(gòu)成這個(gè)世界的是千差萬別的物質(zhì)。各種物質(zhì)都是由分子組成的，分子是用肉眼看不到、用手摸不著的，但現(xiàn)實(shí)生活與分子運(yùn)動(dòng)相關(guān)的現(xiàn)象到處可見：我們可以聞到花的香味，這是分子運(yùn)動(dòng)的結(jié)果；物質(zhì)能夠聚在一起而不散開，這是分子間作用力的表現(xiàn)。這一章我們就來學(xué)習(xí)涉及微觀世界的運(yùn)動(dòng)理論——分子動(dòng)理論。〔知識(shí)導(dǎo)航〕本章介紹分子動(dòng)理論的基本觀點(diǎn)，它的主要內(nèi)容是：物體是由大量分子組成的，分子在做永不停息的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，分子之間存在著引力和斥力。本章知識(shí)共五節(jié)，整體分為兩部分：第一部分包括第一節(jié)至第三節(jié)，是從微觀上用分子動(dòng)理論的觀點(diǎn)認(rèn)識(shí)熱現(xiàn)象，闡述分子動(dòng)理論的內(nèi)容。第二部分包括第四節(jié)和第五節(jié)，是從宏觀上用能量的觀點(diǎn)認(rèn)識(shí)熱現(xiàn)象。本章重點(diǎn)：分子動(dòng)理論的基本內(nèi)容。本章難點(diǎn)：分子模型的建立和對(duì)分子力的理解?！矊W(xué)法指導(dǎo)〕由于分子是看不見的，因此在學(xué)習(xí)這部分內(nèi)容時(shí)要特別注意通過一些客觀過程去理解微觀狀態(tài)，這對(duì)我們思維能力和想象力的發(fā)展是有好處的。從能量的觀點(diǎn)來研究問題是物理學(xué)中最重要的方法之一，本章將在初中的基礎(chǔ)上進(jìn)一步學(xué)習(xí)內(nèi)能，內(nèi)能和我們常見的機(jī)械能是不一樣的，它是由物體內(nèi)分子的熱運(yùn)動(dòng)和分子間相對(duì)位置而決定的能量，學(xué)習(xí)時(shí)要抓住內(nèi)能的含義加以理解。學(xué)習(xí)本章知識(shí)要應(yīng)用類比方法。例如：將分子力做功與分子勢(shì)能的變化，類比為彈力做功與彈性勢(shì)能的變化，這樣就可以把微觀的研究對(duì)象宏觀化。第一節(jié)物體是由大量分子組成的【素養(yǎng)目標(biāo)定位】※知道分子的大小，知道分子直徑的數(shù)量級(jí)※知道阿伏加德羅常數(shù)，知道物體是由大量分子組成的※※掌握“油膜法估測(cè)分子大小”的實(shí)驗(yàn)原理，操作及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法【素養(yǎng)思維脈絡(luò)】1課前預(yù)習(xí)反饋2課內(nèi)互動(dòng)探究3核心素養(yǎng)提升4課堂鞏固達(dá)標(biāo)5課時(shí)強(qiáng)化作業(yè)課前預(yù)習(xí)反饋知識(shí)點(diǎn)11．分子物體是由____________組成的，在熱學(xué)中，組成物質(zhì)的微觀粒子統(tǒng)稱為________。2．油膜法估測(cè)分子直徑(1)原理：把一滴油酸酒精溶液滴在水面上，在水面上形成油酸薄膜，認(rèn)為薄膜是由__________油酸分子組成的，并把油酸分子簡化成________，油膜的________認(rèn)為是油酸分子的直徑。分子的大小大量分子

分子

單層的

球形

厚度

(2)計(jì)算：如果純油酸的體積為V，油膜的面積為S，則分子的直徑d＝______。(忽略分子間的空隙)3．分子的大小除了一些有機(jī)物質(zhì)的大分子外，多數(shù)分子大小的數(shù)量級(jí)為__________m。10－10

知識(shí)點(diǎn)21．概念1mol的任何物質(zhì)都含有__________粒子數(shù)，這個(gè)數(shù)量用______________常數(shù)表示。2．?dāng)?shù)值阿伏加德羅常數(shù)通常可取NA＝_______________________，在粗略計(jì)算中可取NA＝______________________。3．意義阿伏加德羅常數(shù)是一個(gè)重要的常數(shù)，是聯(lián)系宏觀量與微觀量的橋梁，它把____________、摩爾體積這些宏觀物理量與分子質(zhì)量，____________等微觀物理量聯(lián)系起來。阿伏加德羅常數(shù)相同的

阿伏加德羅

6.02×1023mol－1

6.0×1023mol－1

摩爾質(zhì)量

分子大小

『判一判』(1)物體是由大量分子組成的。 (

)(2)無論是無機(jī)物的分子，還是有機(jī)物的分子，其分子直徑的數(shù)量級(jí)都是10－10m。 (

)(3)本節(jié)中所說的“分子”，包含了分子、原子、離子等多種含義。 (

)(4)油膜法測(cè)定分子大小的方法是利用宏觀量測(cè)定微觀量的方法。 (

)(5)1mol氧氣和1mol水所含的粒子數(shù)相等。 (

)(6)若已知阿伏加德羅常數(shù)和銅的摩爾體積和密度，就可以估算出銅分子質(zhì)量。 (

)√×√√√√辨析思考『選一選』(2020·黑龍江大慶實(shí)驗(yàn)中學(xué)高二下學(xué)期檢測(cè))(多選)下列說法中正確的是(

)A．某氣體的摩爾體積為V，每個(gè)分子的體積為V0，則阿伏加德羅常數(shù)可表示為NA＝V/V0B．已知阿伏加德羅常數(shù)、氣體摩爾質(zhì)量和密度，可以求出分子間的平均距離C．在“用油膜法估測(cè)分子的大小”的實(shí)驗(yàn)中，把油膜視為單分子層油膜時(shí)，需要考慮分子間隙D．在“用油膜法估測(cè)分子的大小”的實(shí)驗(yàn)中，將油酸酒精溶液的體積直接作為油酸的體積進(jìn)行計(jì)算，會(huì)使分子直徑計(jì)算結(jié)果偏大BD

『想一想』用筷子滴一滴水，體積約為0.1cm3，這一滴水中含有水分子的個(gè)數(shù)大約是多少？(阿伏加德羅常數(shù)NA＝6×1023mol－1，水的摩爾體積為Vmol＝18cm3/mol)答案：3×1021個(gè)課內(nèi)互動(dòng)探究用油膜法估測(cè)分子的直徑探究一

思考討論1我們喝一口水大約喝下6.0×1023個(gè)水分子，如果動(dòng)用全世界60億人來數(shù)這些分子，每人每秒數(shù)一個(gè)，300萬年也數(shù)不完，可見，分子是極小的，這么小的分子我們可以通過什么途徑估測(cè)它的大小呢？提示：油膜法。歸納總結(jié)1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)估測(cè)油酸分子的大小。(2)學(xué)習(xí)間接測(cè)量微觀量的原理和方法。2．實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)采用使油酸在水面上形成一層單分子油膜的方法估測(cè)分子的大小。當(dāng)把一滴用酒精稀釋過的油酸滴在水面上時(shí)，油酸就在水面上散開，其中的酒精溶于水，并很快揮發(fā)，在水面上形成如圖所示形狀的一層純油酸薄膜。如果算出一定體積的油酸在水面上形成的單分子油膜的面積，即可算出油酸分子的大小。3．實(shí)驗(yàn)器材油酸、酒精、注射器或滴管、量筒、淺盤、玻璃板、坐標(biāo)紙、彩筆、痱子粉或細(xì)石膏粉。4．實(shí)驗(yàn)步驟(1)在淺盤中倒入約2cm深的水，將痱子粉或細(xì)石膏粉均勻撒在水面上。(2)取1mL(1cm3)的油酸溶于酒精中，制成200mL的油酸酒精溶液。(3)用注射器往量筒中滴入1mL配制好的油酸酒精溶液(濃度已知)，記下滴入的滴數(shù)N，算出一滴油酸酒精溶液的體積V′。(4)將一滴油酸酒精溶液滴在淺盤的液面上。(5)待油酸薄膜形狀穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，用彩筆畫出油酸薄膜的形狀。(6)將玻璃板放在坐標(biāo)紙上，算出油酸薄膜的面積S或者玻璃板上邊長為1cm的方格的個(gè)數(shù)，通過數(shù)方格個(gè)數(shù)，算出油酸薄膜的面積S。計(jì)算方格數(shù)時(shí)，不足半個(gè)的舍去，多于半個(gè)的算一個(gè)。(3)淺盤中的水應(yīng)保持平衡，痱子粉應(yīng)均勻撒在水面上。(4)向水面滴油酸酒精溶液時(shí)，應(yīng)靠近水面，不能離水面太高，否則油膜難以形成。(5)待測(cè)油酸液面擴(kuò)散后又收縮，要在穩(wěn)定后再畫輪廓。(6)本實(shí)驗(yàn)只要求估算分子大小，實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)量級(jí)符合要求即可。特別提醒簡化處理是在一定場(chǎng)合、一定條件下突出客觀事物的某種主要因素，忽略次要因素而建立的。將分子簡化成球形，并且緊密排列，有利于主要問題的解決。典例1典例剖析 (2020·河北省張家口市一中高二上學(xué)期期中)(1)用油膜法估測(cè)分子的大小時(shí)有如下步驟：A．將玻璃板放在淺盤上，然后將油酸膜的形態(tài)用彩筆畫在玻璃板上；B．將油酸和酒精按一定比例配制好；C．向淺盤中倒入約2cm深的水；D．把酒精油酸溶液一滴一滴滴入量筒中，當(dāng)體積達(dá)到1mL時(shí)記下滴入的滴數(shù)，算出每滴液滴的體積；CEBDFAGH

(2)若油酸酒精溶液的濃度為每104mL溶液中有純油酸6mL，用注射器測(cè)得1mL上述溶液有液滴75滴。把1滴該溶液滴入盛水的淺盤里，最后油酸膜的形狀和尺寸如圖所示，坐標(biāo)中正方形小方格的邊長為1cm,則①油酸膜的面積是________________m2；②每一滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是________________m3；③按以上數(shù)據(jù)，估測(cè)出油酸分子的直徑是________________m。1.05×10－2

8.0×10－12

7.6×10－10

解析：(1)將配制好的油酸酒精溶液，通過量筒測(cè)出1滴此溶液的體積。然后將1滴此溶液滴在有痱子粉的淺盤里的水面上，等待形狀穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，用彩筆描繪出油酸膜的形狀，將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，按不足半個(gè)舍去，多于半個(gè)的算一個(gè)，統(tǒng)計(jì)出油酸薄膜的面積。則用1滴此溶液的體積除以1滴此溶液中油酸的面積，就是油酸分子的直徑。因此合理順序排列CEBDFAGH。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1．在粗測(cè)油酸分子大小的實(shí)驗(yàn)中，具體操作如下：①取油酸1.00mL注入250mL的容量瓶內(nèi)，然后向瓶中加入酒精，直到液面達(dá)到250mL的刻度為止，搖動(dòng)瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸酒精溶液。②用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒，記錄滴入的滴數(shù)直到量筒達(dá)到1.00mL為止，恰好共滴了100滴。③在水盤內(nèi)注入蒸餾水，靜置后用滴管吸取油酸酒精溶液，輕輕地向水面滴一滴溶液，酒精揮發(fā)后，油酸在水面上盡可能地散開，形成一層油膜。④測(cè)得此油膜面積為3.60×103cm2。(1)這種粗測(cè)方法是將每個(gè)分子視為________，讓油酸盡可能地在水面上散開，則形成的油膜面積可視為______________，這層油膜的厚度可視為油分子的________。(2)利用數(shù)據(jù)可求得油酸分子的直徑為________________m。(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)球形

單分子油膜

直徑

1.1×10－10

阿伏加德羅常數(shù)的理解及應(yīng)用探究二

思考討論2阿伏加德羅常數(shù)是一個(gè)重要的常數(shù)，通?？扇A＝6.02×1023mol－1，粗略計(jì)算時(shí)可取NA＝6.0×1023mol－1。為什么說阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系宏觀物理量和微觀物理量的橋梁？提示：阿伏加德羅常數(shù)把摩爾質(zhì)量和摩爾體積這些宏觀量與分子質(zhì)量和分子體積這些微觀量聯(lián)系起來了，所以說阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系宏觀和微觀的橋梁。歸納總結(jié)1．分子的簡化模型固體、液體分子可視為球形，分子間緊密排列可忽略間隙。對(duì)于氣體來說，由于氣體分子間的距離遠(yuǎn)大于氣體分子的直徑，故通過立方體分子模型，可以估算得到每個(gè)氣體分子平均占有的空間。典例剖析

已知氧氣分子的質(zhì)量m＝5.3×10－26kg，標(biāo)準(zhǔn)狀況下氧氣的密度ρ＝1.43kg/m3，阿伏加德羅常數(shù)NA＝6.02×1023mol－1，求：(1)氧氣的摩爾質(zhì)量；(2)標(biāo)準(zhǔn)狀況下氧氣分子間的平均距離；(3)標(biāo)準(zhǔn)狀況下1cm3的氧氣中含有的氧分子數(shù)。(保留兩位有效數(shù)字)典例2解題指導(dǎo)：對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練D

核心素養(yǎng)提升阿伏加德羅常數(shù)NA是一個(gè)重要常數(shù)，是聯(lián)系微觀物理量和宏觀物理量的橋梁，常用于微觀量的計(jì)算。估算法是解答物理問題的一種常用方法，不要求精確求解，但要求合理的近似。其特點(diǎn)是：(1)建立必要的理想模型(如把分子看成球體或立方體)；(2)尋找估算依據(jù)，建立估算式；(3)對(duì)數(shù)值進(jìn)行合理近似(如π≈3，重力加速度g取10m/s2等)有關(guān)分子微觀量的估算

一個(gè)房間的地面面積是15m2，高3m。已知空氣的平均摩爾質(zhì)量是M0＝2.9×10－2kg/mol。