新人教版物體是由大量分子組成的

1、高中物理新人教版選修- 系列課件7.1物體是由大量分子組成的第七章第七章分子動理論教學目標教學目標 1在物理知識方面的要求： （1）知道一般分子直徑和質量的數量級； （2）知道阿伏伽德羅常數的含義，記住這個常數的數值和單位； （3）知道用單分子油膜方法估算分子的直徑。 2培養(yǎng)學生在物理學中的估算能力，會通過阿伏伽德羅常數估算固體和液體分子的質量、分子的體積（或直徑）、分子數等微觀量。 1,3,5 3滲透物理學方法的教育。運用理想化方法，建立物質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。 二、重點、難點分析二、重點、難點分析 1重點有兩個，其一是使學生理解和學會用單分子油膜法

2、估算分子大小（直徑）的方法；其二是運用阿伏伽德羅常數估算微觀量（分子的體積、直徑、分子數等）的方法。 2盡管今天科學技術已經達到很高的水平，但是在物理課上還不能給學生展現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、分子數的重要意義。 三、教具三、教具 1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。 2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。閱讀課文,回答以下問題: 這里所說的分子與化學中所說的分子

3、有何這里所說的分子與化學中所說的分子有何不同不同? 答答 化學中講的分子是：具有物質的化學性化學中講的分子是：具有物質的化學性質的最小微粒質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，包括組成物質的原子、離相同規(guī)律的微粒，包括組成物質的原子、離子或分子。子或分子。 一、分子的大小一、分子的大小 組成物質的分子是很小的，不但用肉眼不能直接看到它們，就是用光學顯微鏡也看不到它們。 那怎么才能看到分子呢？ 我國科學家用掃描隧道顯微鏡拍攝的石墨我國科學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

4、亮斑都是一個碳原子個碳原子. http:/ 放大上億倍的蛋白質分子結構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為等于油膜分子的直徑油膜的厚度就可認為等于油膜分子的直徑.http:/ 1.1.先測出油酸滴的體積先測出油酸滴的體積v v： 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

5、與油膜面積與油膜面積s s的的比值：比值：svd 方法小結：方法小結：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作單分子把滴在水面上的油酸層當作單分子 油膜層油膜層. .(3)(3)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; ; 一些數據太大或很小一些數據太大或很小,為了書寫方便為了書寫方便,習慣上用科學記數法寫成習慣上用科學記數法寫成10

6、的乘方的乘方數數,如如 310-10m。我們把我們把10的乘方的乘方數叫做數量級數叫做數量級, 110-10m和和 910-10m，數量級都是數量級都是 10-10m。 一般分子直徑的數量級為一般分子直徑的數量級為10-10m（除少數有機物大分子以外）除少數有機物大分子以外） http:/ 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，已知酒精溶液，已知1cm1cm3 3溶液有溶液有5050滴，現取滴，現取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

7、，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練習練習1 1、體積是、體積是1010-4-4cmcm3 3的油滴滴于水中，若展的油滴滴于水中，若展開成一單分子油膜，則油膜面積的數量級是開成一單分子油膜，則油膜面積的數量級是 （ ）a a10102 2cmcm2 2 b b10104 4cmcm2 2 cc10106 6cmcm2 2dd10108

8、 8cmcm2 2bdd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dd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： 3432vd對氣體可以把分子當作是一個小立方體，這個對氣體可以把分子當作是一個小立方體，這個小立方體的邊長可以看作相當于分子間的平均距小立方體的邊長可以看作相當于分子間的平均距離離. .即即 3vd （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

9、體積的體積或氣體分子所占的空間體積. .） 二、阿伏加德羅常數二、阿伏加德羅常數 1.回憶化學中學過的阿伏加德羅常數回憶化學中學過的阿伏加德羅常數. 1 mol的任何物質都含有相同的粒子數，這個數就叫的任何物質都含有相同的粒子數，這個數就叫阿伏加德羅常數阿伏加德羅常數 。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，每個水分子的直徑是水分子的直徑是4 41010-10-10m m ，設想水分子是一個挨一，設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水中所含的水分子數. . 2. 根據分子

10、的大小，可以計算出阿伏加德羅常數根據分子的大小，可以計算出阿伏加德羅常數 一個分子的體積：一個分子的體積：3293100.3)2(34mdv1 mol1 mol水中所含的水分子數：水中所含的水分子數：. . 32935m100 . 3mol/m108 . 1=6.01023 mol-1n=1231002. 6molna練習練習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，已知油酸的摩爾質量為爾質量為282 g/mol282 g

11、/mol，試求阿伏加德，試求阿伏加德羅常數羅常數. . 解：設想油酸分子一個挨一個排列，解：設想油酸分子一個挨一個排列，1 mol 1 mol 油酸分子的質油酸分子的質量為量為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作小球子當作小球. .則其體積為則其體積為: : 36dv分子1 mol1 mol油酸的體積油酸的體積 : :mv 1 mol1 mol油酸所含的微粒數，即阿伏加德羅常數為油酸所含的微粒數，即阿伏加德羅常數為n na a . . 361dnma3921)1012. 1 (614. 311037. 61082. 2anna=61023

12、 mol-1 應用：(1)已知物質的摩爾質量m，物體的密度p，阿伏加德羅常數na，物質的質量 m 則 ：分子的質量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n=摩爾數na =(m /m) na 標準狀態(tài)下，1 mol氣體的體積為22.4升。 v升氣體含有的分子數n=（ v/v摩爾）na 注意：注意：上式對氣體不適用，求得的分子體積應是氣體分上式對氣體不適用，求得的分子體積應是氣體分子占有的空間子占有的空間（2 2）應用阿伏加德羅常數）應用阿伏加德羅常數a a、計算物質所含的粒子數、計算物質所含的粒子數 例例3.3.求求:1cm:1cm3 3

13、水中含有的分子數水中含有的分子數(1mol(1mol水的質量是水的質量是0.018kg)0.018kg)(1034. 31002. 6108 . 1100 . 1nvvn222356a個摩微觀微觀 宏觀宏觀na橋梁橋梁b、計算分子的質量kgnmmkgnmmaa2723326233103 . 31061021031061018摩氫摩水分子質量的數量級: 10-26-10-27kg例4.已知:水和氫氣的摩爾質量分別是1.810-2kg/mol和210-3kg/mol，求水分子和氫分子的質量（已知na=6.01023mol-1)c、計算分子的體積amolamol0nmnvnvv不適用于求氣體分子的體

14、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329235103106108 . 1mnvva摩水例5.已知：水的摩爾質量是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）質量是1g的鐵塊中鐵原子的數目（取1位有效數字）2）計算出鐵原子的直徑是多少米？個個0例題：例題：kg/mol10293am已知空氣的摩爾質量是已知空氣的摩爾質量是，則空氣中氣體分子的平均質量多大？成年，則空氣中氣體分子的平均質量多大？成年人做一次深呼吸

15、，約吸入人做一次深呼吸，約吸入450cm450cm3 3的空氣，的空氣，則做一次深呼吸所吸入的空氣質量是多少？則做一次深呼吸所吸入的空氣質量是多少？所吸入的氣體分子數量是多少？（按標準狀所吸入的氣體分子數量是多少？（按標準狀況估算）況估算）解析解析 : :空氣分子的平均質量為：空氣分子的平均質量為： 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量為：質量為： kg105.8kg1029104 .22104504336m所吸入的分子數為：所吸入的分子數為： )(102 . 1kg1083. 4kg108 . 52

16、2264個mmn隨堂隨堂練習練習 1 1、下列哪一組已知數據中能求出阿伏加、下列哪一組已知數據中能求出阿伏加德羅常數德羅常數 。 （ ） a a物質分子的質量和體積物質分子的質量和體積 b b物體的質量和它的摩爾質量物體的質量和它的摩爾質量 cc物體的質量、密度和它的分子體積物體的質量、密度和它的分子體積 d d物體的摩爾體積、密度及其分子質量物體的摩爾體積、密度及其分子質量 dd2 2、1 1克水中含有的水分子個數為（克水中含有的水分子個數為（ ） a 6.02a 6.0210102323 b 3.01 b 3.0110102323 c 6.02 c 6.0210102222 d 3.34

17、d 3.34101022223.(20043.(2004年浙江高考年浙江高考) )若以若以表示水的摩爾質量，表示水的摩爾質量，表示在標準狀態(tài)下水蒸氣的摩爾體積，表示在標準狀態(tài)下水蒸氣的摩爾體積，為表為表示在標準狀態(tài)下水蒸氣的密度，示在標準狀態(tài)下水蒸氣的密度，n na a為阿伏加德羅常為阿伏加德羅常數，數，m m、分別表示每個水分子的質量和體積，下分別表示每個水分子的質量和體積，下面是四個關系式面是四個關系式 n na a = =/m/m = =/n/na a m m = = /n/na a = = /n/na a 其中其中a a和和都是正確的；都是正確的；b b和和都是正確的；都是正確的；c

18、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 b4.4.已知阿伏加德羅常數為已知阿伏加德羅常數為n na a，銅的摩爾質量為，銅的摩爾質量為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銅原子含原子數目為銅原子含原子數目為nna a/m/m b b1 1個銅原子質量是個銅原子質量是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銅所含原子的數目是銅所含原子的數目是nna aabc 5.5.只要知道下列哪一組物理量，就可以估算出氣體只要知道下列哪一組物理量，就可以

19、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、該氣體的摩爾質量和質量阿伏加德羅常數、該氣體的摩爾質量和質量 b b阿伏加德羅常數、該氣體的摩爾質量和密度阿伏加德羅常數、該氣體的摩爾質量和密度 c c阿伏加德羅常數、該氣體的摩爾質量和體積阿伏加德羅常數、該氣體的摩爾質量和體積 d d該氣體的密度、體積和摩爾質量該氣體的密度、體積和摩爾質量b6.6.下列數據能求出阿伏加德羅常數的下列數據能求出阿伏加德羅常數的是（）是（）a.a.水的密度和水的摩爾質量水的密度和水的摩爾質量b.b.水的摩爾質量和水分子的體積水的摩爾質量和水分子的體積c.c.水分子的體積和水分子的質量水分子的體積和水分子的質量d.d.水分子的質量和水的摩爾質量水分子的質量和水的摩爾質量d7.7.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, ,阿伏加德羅常數為阿伏加德羅常數為n na a=6.02=6.0210102323個個/ mol/ mol，則：，則：（1 1）水的摩爾質量）水的摩爾質量m=_m=_18g/mol（2