分子動(dòng)理論教案

龍文學(xué)校個(gè)性化輔導(dǎo)教案提綱教師：學(xué)生：年級(jí)：時(shí)間：年月日段一、授課目的與考點(diǎn)分析：1.分子動(dòng)理論的基本概念和公式原理2.分子動(dòng)理論的基本結(jié)論和應(yīng)用3.分子動(dòng)理論的基本解題二、授課內(nèi)容：一、分子動(dòng)理論的三個(gè)觀點(diǎn)1.物體是有大量的分子組成的這里的分子是指構(gòu)成物質(zhì)的單元，可以是原子、離子，也可以是分子。在熱運(yùn)動(dòng)中它們遵從相同的規(guī)律，所以統(tǒng)稱為分子。一般情況來說,除有機(jī)物質(zhì)的大分子外,分子直徑的數(shù)量級(jí)均為10-10（1）這里建立了一個(gè)理想化模型：把分子看作是小球，所以求出的數(shù)據(jù)只在數(shù)量級(jí)上是有意義的。一般認(rèn)為分子直徑大小的數(shù)量級(jí)為10-10m（2）固體、液體被理想化地認(rèn)為各分子是一個(gè)挨一個(gè)緊密排列的，每個(gè)分子的體積就是每個(gè)分子平均占有的空間。分子體積＝物體體積/分子個(gè)數(shù)。（3）氣體分子仍視為小球，但分子間距離較大，不能看作一個(gè)挨一個(gè)緊密排列，所以氣體分子的體積遠(yuǎn)小于每個(gè)分子平均占有的空間。每個(gè)氣體分子平均占有的空間看作以相鄰分子間距離為邊長(zhǎng)的正立方體。（4）阿伏加德羅常數(shù)NA＝6.02×1023mol-1，是聯(lián)系微觀世界和宏觀世界的橋梁。它把物質(zhì)的摩爾質(zhì)量、摩爾體積這些宏觀物理量和分子質(zhì)量、分子體積這些微觀物理量聯(lián)系起來了。(納米技術(shù)1nm＝10-9m2.分子的熱運(yùn)動(dòng)物體里的分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)跟溫度有關(guān)，所以通常把分子的這種運(yùn)動(dòng)叫做熱運(yùn)動(dòng)。擴(kuò)散現(xiàn)象和布朗運(yùn)動(dòng)都可以很好地證明分子的熱運(yùn)動(dòng)。⑴擴(kuò)散現(xiàn)象是兩種不同物質(zhì)接觸時(shí)，沒有受到外力影響而能彼此進(jìn)入到對(duì)方里去的現(xiàn)象。擴(kuò)散現(xiàn)象是分子的直接運(yùn)動(dòng)形式。氣體、液體和固體都有擴(kuò)散現(xiàn)象。擴(kuò)散快慢除和溫度有關(guān)外，還和物體的密度差、溶液的濃度有關(guān)。物體的密度差（或濃度差）越大，擴(kuò)散進(jìn)行得越快。而布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮在液體（或氣體）中的微粒所做的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)的激烈程度與微粒的大小和液體（或氣體）的溫度有關(guān)，微粒越小，液體溫度越高，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯。注意：微粒的尺寸一般在～m，只有在顯微鏡下才能觀察到布朗運(yùn)動(dòng)，用眼睛直接看到的微小顆粒（如灰塵）則不做布朗運(yùn)動(dòng)。（2）布朗運(yùn)動(dòng)與擴(kuò)散現(xiàn)象是不同的現(xiàn)象，但也有相同之處。首先它們都反映了分子永不停息地做無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)；其次，擴(kuò)散現(xiàn)象和布朗運(yùn)動(dòng)都隨溫度的升高表現(xiàn)得越明顯。（3）重點(diǎn)在于把握布朗運(yùn)動(dòng)與分子運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系.布朗運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的原因是液體或氣體分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，從而對(duì)固體顆粒產(chǎn)生無規(guī)則撞擊，這種頻繁的撞擊的不平衡性使得固體顆粒做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。因此，布朗運(yùn)動(dòng)間接地反映了液體或氣體分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。關(guān)于布朗運(yùn)動(dòng)，要注意以下幾點(diǎn)：①形成條件是：只要微粒足夠?。虎跍囟仍礁?，布朗運(yùn)動(dòng)越激烈；③觀察到的是固體微粒（不是液體，不是固體分子）的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，反映的是液體分子運(yùn)動(dòng)的無規(guī)則性；④實(shí)驗(yàn)中描繪出的是某固體微粒每隔30秒的位置的連線，不是該微粒的運(yùn)動(dòng)軌跡；思考：為什么微粒越小，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯？解答：可以這樣分析，在任何一個(gè)選定的方向上，同一時(shí)刻撞擊固體微粒的液體分子個(gè)數(shù)與微粒的橫截面積成正比，即與微粒的線度r的平方成正比，從而對(duì)微粒的撞擊力的合力F與微粒的線度r的平方成正比；而固體微粒的質(zhì)量m與微粒的體積成正比，即與微粒的線度r的立方成正比，因此其加速度a=F/m∝r–1，即加速度與微粒線度r成反比。所以微粒越小，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變?cè)娇?，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯。3.分子之間存在相互作用的分子力圖11.分子之間同時(shí)存在著相互的引力和斥力，這種相互的作用力是由于組成物質(zhì)的分子中有帶正電的原子核和帶負(fù)電的電子造成的。當(dāng)分子間的距離為m時(shí)，分子間的引力與斥力大小相等，故合力為零，這個(gè)距離叫做平衡位置。當(dāng)分子間距≥10時(shí)，分子間作用力已變得非常微弱，可以近似認(rèn)為等于零。圖12.隨著分子間距離的逐漸增大，分子間的引力與斥力都減小，但斥力減小得快，；隨著分子間距的減小，分子間的引力與斥力都增大，但斥力增大得快。所以，當(dāng)分子間距＞時(shí)，引力大于斥力，分子間作用力表現(xiàn)為引力；當(dāng)分子間距＜時(shí)，斥力大于引力，分子間作用力表現(xiàn)為斥力。分子間引力、斥力及其合力與分子間距的關(guān)系如圖1所示。由圖象可以看出，當(dāng)分子間距由小到大變化的過程中，分子間引力與斥力的合力是先變小，再變大，然后再變小的規(guī)律。圖23.分子勢(shì)能則是組成物質(zhì)的分子間由于有相互作用力而具有由它們的相對(duì)位置決定的勢(shì)能。分子勢(shì)能的大小與分子間的距離有關(guān)，即與物體的體積有關(guān)。分子勢(shì)能的變化與分子間的距離發(fā)生變化時(shí)分子力做正功還是做負(fù)功有關(guān)。圖2（1）當(dāng)分子間的距離＞時(shí)，分子間作用力表現(xiàn)為引力，隨著分子間距離的增大，分子力做負(fù)功，所以分子勢(shì)能隨分子間距離的增大而增大；（2）當(dāng)分子間的距離＜時(shí)，分子間作用力表現(xiàn)為斥力，隨著分子間距離的減小，分子力做負(fù)功，所以分子勢(shì)能隨分子間距離的減小而增大；（3）當(dāng)分子間的距離＝時(shí)，分子間作用力合力為零，此時(shí)分子勢(shì)能最?。唬?）若取無窮遠(yuǎn)處（即分子間距≥10時(shí)，此時(shí)分子間作用力可忽略不計(jì)）分子勢(shì)能為零，則分子勢(shì)能與分子間距的關(guān)系圖象如圖2所示。注意：從本質(zhì)上來說，分子力是電場(chǎng)力的表現(xiàn)。因?yàn)榉肿邮怯稍咏M成的，原子內(nèi)有帶正電的原子核和帶負(fù)電的電子，分子間復(fù)雜的作用力就是由這些帶電粒子間的相互作用而引起的。（也就是說分子力的本質(zhì)是四種基本基本相互作用中的電磁相互作用）。二、溫度和溫標(biāo)內(nèi)能1．溫度是分子平均動(dòng)能的唯一標(biāo)志物體內(nèi)部各個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)速度是不相同的，所以分子的動(dòng)能也不相等，在研究熱現(xiàn)象時(shí)，有意義的不是單個(gè)分子的動(dòng)能，而是物體內(nèi)部所有分子的動(dòng)能的平均值——分子平均動(dòng)能．rErEr0o2.物體的內(nèi)能⑴做熱運(yùn)動(dòng)的分子具有的動(dòng)能叫分子動(dòng)能。溫度是物體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志。溫度越高，分子做熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能越大。⑵由分子間相對(duì)位置決定的勢(shì)能叫分子勢(shì)能。分子力做正功時(shí)分子勢(shì)能減小；分子力作負(fù)功時(shí)分子勢(shì)能增大。（所有勢(shì)能都有同樣結(jié)論：重力做正功重力勢(shì)能減小、電場(chǎng)力做正功電勢(shì)能減小。）由上面的分子力曲線可以得出：當(dāng)r=r0即分子處于平衡位置時(shí)分子勢(shì)能最小。不論r從r0增大還是減小，分子勢(shì)能都將增大。如果以分子間距離為無窮遠(yuǎn)時(shí)分子勢(shì)能為零，則分子勢(shì)能隨分子間距離而變的圖象如右。可見分子勢(shì)能與物體的體積有關(guān)。體積變化，分子勢(shì)能也變化。⑶物體中所有分子做熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和叫做物體的內(nèi)能。物體的內(nèi)能跟物體的溫度和體積都有關(guān)系：溫度升高時(shí)物體內(nèi)能增加；體積變化時(shí)，物體內(nèi)能變化。決定物體內(nèi)能大小的因素是:摩爾數(shù)、溫度和體積.而對(duì)于一定質(zhì)量的物體，其內(nèi)能只與溫度和體積有關(guān)，因此，內(nèi)能是一個(gè)狀態(tài)量.3.改變內(nèi)能的兩種方式改變內(nèi)能的方式有兩種:做功和熱傳遞.（1）做功過程中，內(nèi)能改變量的多少用功的大小來量度;熱傳遞過程中，內(nèi)能轉(zhuǎn)移的多少用熱量來量度.（2）做功和熱傳遞都是過程量，內(nèi)能則是狀態(tài)量.理想氣體的內(nèi)能：理想氣體就是分子間沒有相互作用力的氣體，這是一種理想模型；理想氣體分子內(nèi)無分子勢(shì)能；理想氣體的內(nèi)能就是所有分子的動(dòng)能之和，理想氣體的內(nèi)能只跟溫度和摩爾數(shù)有關(guān)。需要特別指出的是：(1)功不是能量的一種形式，而是能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移多少的量度，功和能不能相互轉(zhuǎn)化；(2)熱量也不是能量的一種形式，而是內(nèi)能轉(zhuǎn)移多少的量度；(3)功和熱量是過程量，能量是狀態(tài)量.■考點(diǎn)分析一、用油膜法估測(cè)分子的大小根據(jù)最新考試大綱，高考對(duì)用油膜法估測(cè)分子的大小實(shí)驗(yàn)的要求是，要能明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康模芾斫鈱?shí)驗(yàn)原理和方法，能控制實(shí)驗(yàn)條件，會(huì)使用儀器（比如溫度計(jì)），會(huì)觀察、分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，會(huì)記錄、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并得出結(jié)論，對(duì)結(jié)論進(jìn)行分析和評(píng)價(jià).1．實(shí)驗(yàn)思想：分子是球形，分子緊密排列無空隙，單分子層。2．實(shí)驗(yàn)原理：實(shí)驗(yàn)中設(shè)法測(cè)出一滴酒精油酸中純油酸的體積，和這滴油酸在水面上形成單分子油膜的面積，由此求出的油膜的厚度可認(rèn)為等于油酸分子的直徑，即如圖所示。例1將1cm3的油酸溶于酒精，制成200cm3的油酸酒精溶液。已知1cm3的溶液有50滴，今取一滴油酸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層，已測(cè)出這一薄層的面積為0.2m2二、估算問題估算法是根據(jù)日常生活和生產(chǎn)中的一些物理數(shù)據(jù)對(duì)所求物理量的數(shù)值和數(shù)量級(jí)大致推算的一種近似方法。在估算某一物理量時(shí)，不要求精確嚴(yán)密地求解，但推算方法必須簡(jiǎn)易合理，使估算值有較高的可信度。注意：計(jì)算過程中能正確運(yùn)用近似處理的方法，使答案合理，估算的結(jié)果不要求精確，一般只要求一位或兩位有效數(shù)字，但數(shù)量級(jí)必須準(zhǔn)確。1．估算問題常用關(guān)系式阿伏加德羅常數(shù)NA＝6.02×1023mol-1，是聯(lián)系微觀物理量和宏觀物理量的橋梁。微觀物理量指的是：分子的體積、分子的直徑d、分子的質(zhì)量；宏觀物理量指的是：物質(zhì)的體積V、摩爾體積、物質(zhì)的質(zhì)量m、摩爾質(zhì)量、物質(zhì)的密度。它們的關(guān)系如下：①一個(gè)分子的質(zhì)量：；②一個(gè)分子的體積（只適用于固、液體，不適用于氣體）；③一摩爾物質(zhì)的體積：；④單位質(zhì)量中所含分子數(shù)：；⑤單位體積的固體或液體中所含分子數(shù)：；⑥質(zhì)量為的物質(zhì)中所含的分子數(shù)：；⑦體積為V的物質(zhì)中所含的分子數(shù)：。2．常見模型實(shí)際的物理問題所涉及的因素較多，為了對(duì)這些問題方便地求解，需要突出主要因素，忽略次要因素，將研究對(duì)象進(jìn)行科學(xué)抽象，使其成為理想化模型后進(jìn)行近似估算。（1）球體模型由于固體和液體分子間距離很小，因此，在估算分子直徑數(shù)量級(jí)的計(jì)算中，常常把固體和液體的分子看成是緊密挨在一起的球體。（2）立方體模型對(duì)氣體而言，在一般情況下分子間距離很大，氣體分子均勻分布，可把每個(gè)氣體分子平均占有空間想象成一個(gè)小立方體，任意一瞬間所有氣體分子處于各個(gè)小立方體的中心，并根據(jù)這一微觀模型來進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。值得注意的是，這種立方體模型也適用于計(jì)算離子晶體的兩個(gè)相鄰離子之間的距離。（3）單分子層模型在用油膜法測(cè)量分子直徑時(shí)，油酸分子在液體表面形成一層油膜，由于這時(shí)的油酸分子是盡量散開的，所形成的油膜為單分子層油膜，故可用公式d＝V/S來計(jì)算油酸分子的直徑。例2水的分子量是18，水的密度是kg/m3，阿伏加德羅常數(shù)/mol，則：（1）水的摩爾質(zhì)量為M=____________g/mol或kg/mol；（2）水的摩爾體積____________m/mol；（3）一個(gè)水分子的質(zhì)量____________kg；（4）一個(gè)水分子的體積____________m；（5）把水分子看成一個(gè)球體，水分子的直徑____________m，一般分子的直徑數(shù)量級(jí)是____________m。解析：（1）某種物質(zhì)的摩爾質(zhì)量用g/mol做單位時(shí)，其數(shù)值與該物質(zhì)的原子量相同，所以水的摩爾質(zhì)量是M=18g/mol，若以kg/mol做單位，則就要換算成國(guó)際制單位，即M=1.8kg/注意：若將水分子視為小正立方體，則可求出d=3.1×10-10m，可見，不論把分子看做球體，還是看做立方體，都只是一種簡(jiǎn)化的模型，是一種近似處理的方法。由于建立的模型不同，得出的結(jié)果稍有不同，但數(shù)量級(jí)都是點(diǎn)評(píng)：進(jìn)行微觀量的計(jì)算時(shí)要注意，對(duì)于固體或液體的總體積可以近似看作所有分子體積的總和，但對(duì)氣體則不適用?？偨Y(jié)：求解估算問題的關(guān)鍵是選擇恰當(dāng)?shù)奈锢砟Ｐ?，解答過程需要把握以下幾個(gè)要點(diǎn)：1.建立適當(dāng)?shù)奈锢砟Ｐ?。將題給的現(xiàn)象突出主要因素，忽略次要因素，將研究對(duì)象抽象成理想化模型。2.挖掘賴以進(jìn)行估算的隱含條件。有的估算題文字?jǐn)⑹龊芎?jiǎn)潔，已知條件比較隱蔽，只有通過認(rèn)真審題，仔細(xì)推敲，才能從字里行間中挖掘出隱蔽的已知條件。3.尋找估算的依據(jù)。根據(jù)所建立的物理模型，尋找相關(guān)的物理規(guī)律，揭示出題設(shè)條件與要求回答的問題之間存在的物理關(guān)系，作為估算的依據(jù)。4.阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系宏觀量（如體積、質(zhì)量、密度）和微觀量（如分子的直徑、體積、質(zhì)量）的橋梁，用它可以估算分子直徑、分子質(zhì)量以及固體或液體分子的體積。三、分子熱運(yùn)動(dòng)與布朗運(yùn)動(dòng)的理解問題分子永不停息地做無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的重要實(shí)驗(yàn)事實(shí)是擴(kuò)散現(xiàn)象和布朗運(yùn)動(dòng)，高考重在對(duì)布朗運(yùn)動(dòng)理解的考查。例3關(guān)于布朗運(yùn)動(dòng)，下列說法中不正確的是（）A.布朗運(yùn)動(dòng)是微觀粒子的運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)定律不再適用B.布朗運(yùn)動(dòng)是液體分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的反映C.強(qiáng)烈的陽光射入較暗的房間內(nèi)，在光束中可以看到有懸浮在空氣中的微塵不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，這也是一種布朗運(yùn)動(dòng)D.因?yàn)椴祭蔬\(yùn)動(dòng)的激烈程度跟溫度有關(guān)，所以布朗運(yùn)動(dòng)也叫做熱運(yùn)動(dòng)點(diǎn)評(píng)：布朗運(yùn)動(dòng)指的是固體小顆粒的運(yùn)動(dòng)，人眼直接觀察到的不是布朗運(yùn)動(dòng)。永不停息的布朗運(yùn)動(dòng)，反映了液體分子的運(yùn)動(dòng)永不停息；分子永不停息的熱運(yùn)動(dòng)與溫度有關(guān)。四、對(duì)分子力的理解例4兩個(gè)分子從相距較遠(yuǎn)（分子力可忽略）開始靠近，直到不能再靠近的過程中（）A.分子力先做負(fù)功后做正功B.分子力先做正功后做負(fù)功C.分子間的引力和斥力都增大D.兩分子從r0處再靠近，斥力比引力增加得快五、對(duì)內(nèi)能的理解1.物體的內(nèi)能是指物體中所有分子的熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能及分子勢(shì)能的總和。物體的內(nèi)能與物體的溫度和物體的體積有關(guān)，溫度越高，分子熱運(yùn)動(dòng)越劇烈，分子的平均動(dòng)能就越大；物體的體積發(fā)生變化，分子勢(shì)能也發(fā)生變化。另外，物體的內(nèi)能還與物體中分子數(shù)有關(guān)。2.溫度是物體分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，但不是分子平均速率的標(biāo)志，在相同溫度下，各種物質(zhì)的平均動(dòng)能都相同，而平均速率一般是不同的。溫度越高，物體中分子平均動(dòng)能就越大，與物體的種類、形態(tài)無關(guān)。3.物體的內(nèi)能與機(jī)械能是兩個(gè)不同的概念，是完全不同的兩種能量形式，任何物體、在任何情況下都有內(nèi)能，但物體的機(jī)械能可以為零。機(jī)械能與內(nèi)能在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化，但能的總量將保持不變。例5下列有關(guān)物體內(nèi)能的說法正確的是（）