人教版高中物理選修3-3課件：7.1物體是由大量分子組成的

1、第七章第七章 分子動(dòng)理論分子動(dòng)理論 第一節(jié)第一節(jié)物體是由大量分子組成的物體是由大量分子組成的教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)1.知識(shí)與能力知識(shí)與能力知道物體是由知道物體是由大量分子大量分子組成的。組成的。知道知道油膜法油膜法測(cè)分子大小的原理，并能估測(cè)出測(cè)分子大小的原理，并能估測(cè)出分子的大小。分子的大小。知道分子的知道分子的球型結(jié)構(gòu)球型結(jié)構(gòu)和分子尺度的和分子尺度的數(shù)量級(jí)數(shù)量級(jí)。知道知道阿伏加德羅常數(shù)阿伏加德羅常數(shù)的物理意義、數(shù)值和單的物理意義、數(shù)值和單位，并掌握與之有關(guān)的位，并掌握與之有關(guān)的計(jì)算或估算計(jì)算或估算方法。方法。掌握油膜法測(cè)分子的大小的方法。掌握油膜法測(cè)分子的大小的方法。理解阿伏加德羅常數(shù)在微觀與宏觀

2、量中的橋理解阿伏加德羅常數(shù)在微觀與宏觀量中的橋梁作用。梁作用。注意觀察與欣賞身邊的各種事物，領(lǐng)略其美注意觀察與欣賞身邊的各種事物，領(lǐng)略其美好的一面。好的一面。通過(guò)實(shí)驗(yàn)總結(jié)規(guī)律，以便更好的解決生活中通過(guò)實(shí)驗(yàn)總結(jié)規(guī)律，以便更好的解決生活中存在的問(wèn)題。存在的問(wèn)題。2.過(guò)程與方法過(guò)程與方法3.情感態(tài)度與價(jià)值觀情感態(tài)度與價(jià)值觀教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重難點(diǎn)重點(diǎn)重點(diǎn)理解和學(xué)會(huì)用單分子油膜法估測(cè)分子大小理解和學(xué)會(huì)用單分子油膜法估測(cè)分子大小（直徑）的方法。（直徑）的方法。分子大小的數(shù)量級(jí)。分子大小的數(shù)量級(jí)。用阿伏加德羅常數(shù)進(jìn)行有關(guān)計(jì)算或估測(cè)的方用阿伏加德羅常數(shù)進(jìn)行有關(guān)計(jì)算或估測(cè)的方法。法。難點(diǎn)難點(diǎn)理解和學(xué)會(huì)用單分子油膜

3、法估測(cè)分子大小理解和學(xué)會(huì)用單分子油膜法估測(cè)分子大?。ㄖ睆剑┑姆椒?。（直徑）的方法。怎樣估算油酸分子的大小？怎樣估算油酸分子的大小？ 分子并不是球形的，分子并不是球形的，但為了方便估算，我們但為了方便估算，我們把它看做球形處理。把它看做球形處理。注意注意油酸分子d水面上單分子油膜的示意圖 把把1 1滴油酸滴在水面滴油酸滴在水面上，水面上形成一塊單層上，水面上形成一塊單層油酸分子薄膜，我們把它油酸分子薄膜，我們把它看做球形，測(cè)出油膜厚度看做球形，測(cè)出油膜厚度d，即油酸分子的直徑。，即油酸分子的直徑。實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 油膜的厚度等于這一滴油酸的體積與它形成的面積的比。1. 油膜法測(cè)分子直徑油膜法測(cè)分子直徑如

4、何獲得一滴油酸？怎樣測(cè)量它的體積？如何獲得一滴油酸？怎樣測(cè)量它的體積？ 配制一定濃度的的油酸酒精溶液，向配制一定濃度的的油酸酒精溶液，向1ml油油酸中加無(wú)水酒精得到酸中加無(wú)水酒精得到500ml的油酸酒精溶液。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，記錄地滴入量筒中，記錄100滴溶液的體積，求出一滴溶液的體積，求出一滴溶液的體積。滴溶液的體積。 這樣就可以根據(jù)溶液的濃度求出一滴溶液中這樣就可以根據(jù)溶液的濃度求出一滴溶液中純油酸的體積。純油酸的體積。 如果把一滴配制好的溶液滴在水面上，溶液如果把一滴配制好的溶液滴在水面上，溶液中酒

5、精會(huì)溶于水并很快揮發(fā)，油膜便是純油酸形中酒精會(huì)溶于水并很快揮發(fā)，油膜便是純油酸形成的。成的。如何測(cè)量油膜的面積？如何測(cè)量油膜的面積？浮在水面上的痱子粉油酸膜水面上形成一塊油膜 怎樣才能看清無(wú)色透怎樣才能看清無(wú)色透明的油酸薄膜？明的油酸薄膜？ 先往淺盤中倒入水，然后先往淺盤中倒入水，然后將痱子粉或細(xì)石膏粉均勻的撒將痱子粉或細(xì)石膏粉均勻的撒在水面上。在水面上。 用注射器往水面上滴用注射器往水面上滴1滴滴油酸酒精溶液。油酸酒精溶液。 待油酸薄膜穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，在待油酸薄膜穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，在玻璃板上描下油酸膜的形狀。玻璃板上描下油酸膜的形狀。 將畫有油酸膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙

6、將畫有油酸膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，計(jì)算輪廓范圍內(nèi)的正方形個(gè)數(shù)，不足半上，計(jì)算輪廓范圍內(nèi)的正方形個(gè)數(shù)，不足半個(gè)的舍去，多余半個(gè)的按一個(gè)計(jì)算從而計(jì)算個(gè)的舍去，多余半個(gè)的按一個(gè)計(jì)算從而計(jì)算出油膜的面積。出油膜的面積。注意注意 油酸酒精溶液配比要合理；滴數(shù)時(shí)每滴油酸酒精溶液配比要合理；滴數(shù)時(shí)每滴大小相同；撒痱子粉或石灰粉時(shí)要均勻；等大小相同；撒痱子粉或石灰粉時(shí)要均勻；等溶液穩(wěn)定后畫輪廓；計(jì)算方格時(shí)要細(xì)心。溶液穩(wěn)定后畫輪廓；計(jì)算方格時(shí)要細(xì)心。 因此，根據(jù)因此，根據(jù)1滴油酸的體積滴油酸的體積V和油膜面積和油膜面積S就可以算出油膜厚度就可以算出油膜厚度d= ，即油膜分子，即油膜分子的大小。的大小。SV實(shí)

7、驗(yàn)誤差：實(shí)驗(yàn)誤差： 油酸酒精溶液的實(shí)際濃度和計(jì)算值有差別。油酸酒精溶液的實(shí)際濃度和計(jì)算值有差別。 1滴滴油酸酒精溶液的實(shí)際濃度和計(jì)算值有差別。油酸酒精溶液的實(shí)際濃度和計(jì)算值有差別。 油酸分子在水面上不一定是均勻單層分布。油酸分子在水面上不一定是均勻單層分布。 在數(shù)方格計(jì)算油膜面積的時(shí)候出現(xiàn)誤差。在數(shù)方格計(jì)算油膜面積的時(shí)候出現(xiàn)誤差。 油膜法測(cè)分子大小是早期測(cè)定分子大油膜法測(cè)分子大小是早期測(cè)定分子大小的一種方法，本實(shí)驗(yàn)是利用宏觀量的測(cè)小的一種方法，本實(shí)驗(yàn)是利用宏觀量的測(cè)定求出微觀量的大小。定求出微觀量的大小。2. 分子的大小 熱學(xué)中提到的熱學(xué)中提到的“分子分子”是指是指，因?yàn)樗鼈?，因?yàn)樗鼈兌甲裱?/p>

8、同的熱運(yùn)動(dòng)規(guī)律。自然界中所都遵循相同的熱運(yùn)動(dòng)規(guī)律。自然界中所有物質(zhì)都是由大量的、不連續(xù)的分子組有物質(zhì)都是由大量的、不連續(xù)的分子組成的。成的。名詞解釋名詞解釋 組成物質(zhì)的分子非常小，不但用肉眼無(wú)組成物質(zhì)的分子非常小，不但用肉眼無(wú)法直接看到，就使用高倍的光學(xué)顯微鏡也看法直接看到，就使用高倍的光學(xué)顯微鏡也看不到，只有放大幾億倍的掃面隧道顯微鏡才不到，只有放大幾億倍的掃面隧道顯微鏡才能觀察到物質(zhì)表面原子的排列。能觀察到物質(zhì)表面原子的排列。掃描隧道顯微鏡下的原子掃描隧道顯微鏡下的原子 液體、固體的分子排列比較緊密，我們一般把它液體、固體的分子排列比較緊密，我們一般把它們看做小球，即認(rèn)為固體、液體分子是緊

9、密挨在一起們看做小球，即認(rèn)為固體、液體分子是緊密挨在一起的小球，因此，小球的直徑就是該物體的分子直徑。的小球，因此，小球的直徑就是該物體的分子直徑。 氣體分子的分子間距很大，因此我們就不能認(rèn)為氣體分子的分子間距很大，因此我們就不能認(rèn)為它們是緊密挨在一起的了，但可以把每個(gè)分子所占的它們是緊密挨在一起的了，但可以把每個(gè)分子所占的空間體積看做一個(gè)正方形，那么正方體棱長(zhǎng)也就等于空間體積看做一個(gè)正方形，那么正方體棱長(zhǎng)也就等于分子間的平均距離。分子間的平均距離。固體、液體固體、液體分子分子d氣體分子氣體分子d 用不同方法測(cè)出的分子大小有差異，但是數(shù)量用不同方法測(cè)出的分子大小有差異，但是數(shù)量級(jí)是相同的，除了

10、一些有機(jī)物質(zhì)大分子外，分子直級(jí)是相同的，除了一些有機(jī)物質(zhì)大分子外，分子直徑的數(shù)量級(jí)為徑的數(shù)量級(jí)為10-10m。練習(xí)：已知水分子的直徑是練習(xí)：已知水分子的直徑是410-10m，每個(gè)水分子，每個(gè)水分子的體積是多少？若認(rèn)為水分子是一個(gè)緊挨著另一個(gè)的體積是多少？若認(rèn)為水分子是一個(gè)緊挨著另一個(gè)的，那么一毫升水中有多少個(gè)水分子？假若你一秒的，那么一毫升水中有多少個(gè)水分子？假若你一秒鐘可以數(shù)十個(gè)數(shù)，要讓你數(shù)完這些分子需要多長(zhǎng)時(shí)鐘可以數(shù)十個(gè)數(shù)，要讓你數(shù)完這些分子需要多長(zhǎng)時(shí)間？間？解：一個(gè)水分子的體積：解：一個(gè)水分子的體積：3293043.35 103vrm632229301 103 103.35 10Vmnv

11、m 一毫升水中含有水分子的個(gè)數(shù)：一毫升水中含有水分子的個(gè)數(shù)：2121130n3 10t=3 10 s=9.5 10=95n3600 24 365年年萬(wàn)億年數(shù)完這些水分子需要的時(shí)間數(shù)完這些水分子需要的時(shí)間3. 阿伏加德羅常數(shù) 在化學(xué)課中我們已經(jīng)學(xué)過(guò)，在化學(xué)課中我們已經(jīng)學(xué)過(guò)，1mol任何物質(zhì)任何物質(zhì)都含有相同的分子數(shù)，用阿伏加德羅常數(shù)都含有相同的分子數(shù)，用阿伏加德羅常數(shù)NA表表示，正式的定義是示，正式的定義是0.012千克碳千克碳12中包含的碳中包含的碳12的原子的數(shù)量。的原子的數(shù)量。 直到直到19世紀(jì)中葉，世紀(jì)中葉，“阿伏伽德羅常量阿伏伽德羅常量”的的概念才正式由法國(guó)科學(xué)家讓概念才正式由法國(guó)科學(xué)

12、家讓貝漢提出，而在貝漢提出，而在1865年，年，NA的值才首次通過(guò)科學(xué)的方法由德國(guó)的值才首次通過(guò)科學(xué)的方法由德國(guó)人約翰人約翰洛施米特測(cè)定出，洛施米特測(cè)定出，NA=6.02213671023mol-1 。 通常取通常取NA=6.021023mol-1，粗略計(jì)算時(shí)取，粗略計(jì)算時(shí)取NA=6.01023mol-1 。 通過(guò)上面的例題可以看出宏觀通過(guò)上面的例題可以看出宏觀物體物體是由大量是由大量分子組成的分子組成的。 阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系微觀物理量與宏觀物阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系微觀物理量與宏觀物理量的橋梁，所以涉及分子動(dòng)理論中有關(guān)分子大理量的橋梁，所以涉及分子動(dòng)理論中有關(guān)分子大小的計(jì)算時(shí)，常常用到該常量及

13、相關(guān)公式。小的計(jì)算時(shí)，常常用到該常量及相關(guān)公式。1.2.3.4.5.6.MVMVm00VVmmMmNnNNAAMAVVMmNNnNmNMmA0NVNVVAM030306VVd公式集錦公式集錦各符號(hào)所代表的物理量各符號(hào)所代表的物理量m物質(zhì)質(zhì)量物質(zhì)質(zhì)量 M摩爾質(zhì)量摩爾質(zhì)量m0分子質(zhì)量分子質(zhì)量 V物質(zhì)體積物質(zhì)體積VM摩爾體積摩爾體積 NA阿伏加德羅常數(shù)阿伏加德羅常數(shù)V0分子體積或氣體分子所占據(jù)的平均空間分子體積或氣體分子所占據(jù)的平均空間n物質(zhì)的量物質(zhì)的量 N分子總個(gè)數(shù)分子總個(gè)數(shù) d分子直徑或氣體分子之間的平均距離分子直徑或氣體分子之間的平均距離物質(zhì)的密度物質(zhì)的密度 通過(guò)以上公式不難看出，不論是估算通

14、過(guò)以上公式不難看出，不論是估算分子的質(zhì)量、估算分子的數(shù)目、估算分子分子的質(zhì)量、估算分子的數(shù)目、估算分子的體積、估算分子的直徑還是估算分子的的體積、估算分子的直徑還是估算分子的平均距離，都離不開(kāi)阿伏加德羅常數(shù)，足平均距離，都離不開(kāi)阿伏加德羅常數(shù)，足以見(jiàn)得阿伏加德羅常數(shù)對(duì)宏觀量和微觀量以見(jiàn)得阿伏加德羅常數(shù)對(duì)宏觀量和微觀量的重要作用。的重要作用。NA是聯(lián)系宏觀量和微觀量的橋梁。是聯(lián)系宏觀量和微觀量的橋梁。課堂小結(jié)課堂小結(jié) 1. 單分子油膜法測(cè)定分子大小是把分子想象成單分子油膜法測(cè)定分子大小是把分子想象成小球，利用球體的球直徑方法測(cè)得的，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中小球，利用球體的球直徑方法測(cè)得的，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)注意減小

15、不必要的誤差的產(chǎn)生。應(yīng)注意減小不必要的誤差的產(chǎn)生。 2. 分子大小的數(shù)量級(jí)是分子大小的數(shù)量級(jí)是10-10m，分子其實(shí)很小，分子其實(shí)很小但結(jié)構(gòu)卻相當(dāng)復(fù)雜，我們要學(xué)會(huì)建立分子結(jié)構(gòu)模型。但結(jié)構(gòu)卻相當(dāng)復(fù)雜，我們要學(xué)會(huì)建立分子結(jié)構(gòu)模型。 3.阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系微觀和宏觀的橋梁，阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系微觀和宏觀的橋梁，我們知道怎么運(yùn)用其做相應(yīng)計(jì)算。我們知道怎么運(yùn)用其做相應(yīng)計(jì)算。高考鏈接高考鏈接 1. 某氣體的摩爾質(zhì)量為某氣體的摩爾質(zhì)量為M，摩爾體積為，摩爾體積為V，密度，密度為為，每個(gè)分子的質(zhì)量和體積分別為，每個(gè)分子的質(zhì)量和體積分別為m和和V0，則阿伏，則阿伏加德羅常數(shù)加德羅常數(shù)NA可表示為（可表示為（

16、） A. B. C. D.0VVNAmVNAmMNA0VMNA BC解析解析 A中，用物質(zhì)的體積除以分子占據(jù)的平均中，用物質(zhì)的體積除以分子占據(jù)的平均空間得到的是分子的總個(gè)數(shù)，故空間得到的是分子的總個(gè)數(shù)，故A錯(cuò)。錯(cuò)。 D中，用分子的摩爾質(zhì)量除以物質(zhì)質(zhì)量，中，用分子的摩爾質(zhì)量除以物質(zhì)質(zhì)量，是物質(zhì)的量的倒數(shù)，故是物質(zhì)的量的倒數(shù)，故D錯(cuò)。錯(cuò)。 2. 將將1cm3的油酸溶于酒精，制成的油酸溶于酒精，制成200cm3的的油酸酒精溶液，已知油酸酒精溶液，已知1cm3的溶液有的溶液有50滴，現(xiàn)取滴，現(xiàn)取1滴油酸酒精溶液到水面上，隨著酒精溶于水，滴油酸酒精溶液到水面上，隨著酒精溶于水，油酸在水面上形成一層單分子

17、薄膜，已測(cè)出這油酸在水面上形成一層單分子薄膜，已測(cè)出這一薄層的面積是一薄層的面積是0.2m2，由此可估測(cè)油酸分子的，由此可估測(cè)油酸分子的直徑為直徑為 m。 510-10解析解析每滴油酸酒精溶液中油酸體積每滴油酸酒精溶液中油酸體積 油酸分子直徑油酸分子直徑mSVd10101052010.310610105012001mV課堂練習(xí)課堂練習(xí) 1. 某學(xué)生在用油膜法測(cè)分子直徑試驗(yàn)中，計(jì)算結(jié)果某學(xué)生在用油膜法測(cè)分子直徑試驗(yàn)中，計(jì)算結(jié)果明顯偏大，可能是由于（明顯偏大，可能是由于（ ） A. 油酸未完全散開(kāi)油酸未完全散開(kāi) B. 油酸中含有大量酒精油酸中含有大量酒精 C. 計(jì)算油膜面積時(shí)舍去了所有不足一格的方

18、格計(jì)算油膜面積時(shí)舍去了所有不足一格的方格 D. 求每滴體積時(shí)，求每滴體積時(shí)，1ml的溶液的滴數(shù)誤多記了的溶液的滴數(shù)誤多記了10滴滴AC解析解析 如果油酸未完全散開(kāi)，則不能形成單分子油膜，如果油酸未完全散開(kāi)，則不能形成單分子油膜，油膜厚度大于分子直徑，測(cè)量結(jié)果偏大，油膜厚度大于分子直徑，測(cè)量結(jié)果偏大，A正確。正確。 油膜酒精溶液中酒精易溶解揮發(fā)，故不影響實(shí)驗(yàn)油膜酒精溶液中酒精易溶解揮發(fā)，故不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，結(jié)果，B錯(cuò)誤。錯(cuò)誤。 計(jì)算油膜面積時(shí)，方格數(shù)不足半個(gè)的舍去，多余計(jì)算油膜面積時(shí)，方格數(shù)不足半個(gè)的舍去，多余半個(gè)按一個(gè)計(jì)算，現(xiàn)舍去所有不足一個(gè)的，則油膜面半個(gè)按一個(gè)計(jì)算，現(xiàn)舍去所有不足一個(gè)的，則油

19、膜面積偏小，由積偏小，由 計(jì)算出分子直徑偏大，計(jì)算出分子直徑偏大，C正確。正確。 求每滴體積，誤多記了求每滴體積，誤多記了10滴，則每滴體積測(cè)量結(jié)滴，則每滴體積測(cè)量結(jié)果偏小，分子直徑計(jì)算結(jié)果偏小，果偏小，分子直徑計(jì)算結(jié)果偏小，D錯(cuò)誤。錯(cuò)誤。SVd 2. 若已知阿伏加德羅常數(shù)，物質(zhì)的摩爾質(zhì)量，若已知阿伏加德羅常數(shù)，物質(zhì)的摩爾質(zhì)量，摩爾體積，則可以計(jì)算出（摩爾體積，則可以計(jì)算出（ ） A. 固體物質(zhì)分子的大小和質(zhì)量固體物質(zhì)分子的大小和質(zhì)量 B. 液體分子的大小和質(zhì)量液體分子的大小和質(zhì)量 C. 氣體分子的大小和質(zhì)量氣體分子的大小和質(zhì)量 D. 氣體分子的質(zhì)量和分子間的平均距離氣體分子的質(zhì)量和分子間的平

20、均距離ABD解析解析根據(jù)之前羅列的六個(gè)基本公式即可解出。根據(jù)之前羅列的六個(gè)基本公式即可解出。 3. 房間地面表面積房間地面表面積15m2，高，高3m，空氣，空氣平均密度平均密度=1.29kg/m3,空氣平均摩爾質(zhì)量空氣平均摩爾質(zhì)量M=2.910-2kg/mol，則該房間內(nèi)空氣的質(zhì)，則該房間內(nèi)空氣的質(zhì)量為量為_(kāi)kg，空氣分子間的平均距離為，空氣分子間的平均距離為_(kāi) m。解析解析房間內(nèi)體積房間內(nèi)體積房間內(nèi)空氣質(zhì)量房間內(nèi)空氣質(zhì)量房間內(nèi)空氣分子分?jǐn)?shù)房間內(nèi)空氣分子分?jǐn)?shù)每個(gè)空氣分子占空間體積每個(gè)空氣分子占空間體積空氣分子間平均距離空氣分子間平均距離33045315mmShVkgkgVm584529100.

21、27223010211092100658.MNmnNNAA3273270110537102145mmNVV.mmVL932731103310537.583.310-9 4. 已知銅的摩爾質(zhì)量是已知銅的摩爾質(zhì)量是6.410-2kg/mol,密度為密度為8.9103kg/m3,阿伏加德羅常數(shù)為阿伏加德羅常數(shù)為6.01023mol-1，估算，估算銅原子的直徑為銅原子的直徑為_(kāi)m（要求一位有效數(shù)字）。（要求一位有效數(shù)字）。解析解析銅原子的直徑銅原子的直徑mmNMdA1032332310310061098143104666.310-10 5. 已知水的密度已知水的密度=1.0103kg/m3，水的摩爾質(zhì)

22、，水的摩爾質(zhì)量量M=1.810-2kg/mol。 求求1g水中含多少水分子？水分子的質(zhì)量是水中含多少水分子？水分子的質(zhì)量是多少？估算水分子的直徑（取二位有效數(shù)字）多少？估算水分子的直徑（取二位有效數(shù)字）解析解析 個(gè)個(gè)分子的質(zhì)量分子的質(zhì)量 kg一個(gè)水分子的體積一個(gè)水分子的體積 ，將水分子視為球，將水分子視為球型，則型，則 ，所以得到，所以得到 ，于是，于是ANMV2223231033100261081101.AANMmnNN262321003100261081.kgNMmA8343dVANMd361mNMdA103233231093100261001143108166. 6. 已知金剛石的密度是已知金剛石的密度是3500kg/m3,有一小有一小塊金剛石，體積是塊金剛石，體積是5.710-8m3，此小塊金剛石，此小塊金剛石中含有多少個(gè)碳原子？設(shè)想金剛石中碳原子是中含有多少個(gè)碳原子？設(shè)想金剛石中碳原子是緊密堆在一起的，估算碳原子的直徑。緊密堆在一起的，估算碳原子的直徑。解析解析碳原子個(gè)數(shù)碳原子個(gè)數(shù):碳原子直徑：碳原子直徑：22232810110026102110753500.AAANMVNMmnNNmNMdA1032323102210026