新泰一中北校高二物理課件物理：7.1.1《物體是由大量分子組成的》課件新人教版選3-3

7.1.第一課時(shí)《物體是由大量分子組成的》第七章《分子動(dòng)理論》高中物理新人教版選修３-３系列課件一、教學(xué)目標(biāo)1．在物理知識(shí)方面的要求：（1）知道一般分子直徑和質(zhì)量的數(shù)量級(jí)；（2）知道用單分子油膜方法估算分子的直徑。2．學(xué)會(huì)間接測(cè)量微觀量的原理和方法．3．運(yùn)用理想化方法，建立物質(zhì)分子是球形體的模型，是為了簡(jiǎn)化計(jì)算，突出主要因素的理想化方法。二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析1．使學(xué)生理解和學(xué)會(huì)用單分子油膜法估算分子大小的方法。2．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(shí)形狀和分子的外觀。這給講授分子的知識(shí)帶來(lái)一定的困難，也更突出了運(yùn)用估算方法和建立理想模型方法研究分子直徑重要意義。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(shí)驗(yàn)：油酸酒精溶液（1∶200），滴管，直徑約20cm圓形水槽，燒杯，畫(huà)有方格線的透明塑料板兩千多年前，古希臘的著名思想家德謨克利特說(shuō)：萬(wàn)物都是由極小的微粒組成的?？茖W(xué)技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在，這種猜想已被證實(shí)。構(gòu)成物質(zhì)的單元多種多樣，如：原子、離子和分子等，熱學(xué)中統(tǒng)稱為分子。物質(zhì)是由大量分子組成的。

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。用掃描隧道顯微鏡（能有放大幾億倍）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(gè)亮斑都是一個(gè)碳原子.

掃描隧道顯微鏡石墨表面原子排布圖用離子顯微鏡觀測(cè)硅表面硅原子的排列放大上億倍的蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)模型2.油膜法實(shí)驗(yàn)原理：把一滴油酸滴到水面上，油酸在水面上散開(kāi)形成單分子油膜，若把分子看成球形，單分子油膜的厚度就可認(rèn)為是油膜分子的直徑.1.有一種粗略測(cè)定分子大小的方法叫油膜法.一、分子的大小3、具體做法：①先測(cè)出油酸滴的體積V；②測(cè)出水面上漂浮的油膜的表面積S；③單分子油膜的厚度等于油滴體積V與油膜面積S的比值：

d=V/S（V—油酸的體積，S—油酸在水面上形成的單分子薄膜面積）4、用油膜法測(cè)分子直徑，必須做理想化處理

①把滴在水面上的油酸層當(dāng)作單分子油膜層.②把分子看成球形.③油分子一個(gè)緊挨一個(gè)整齊排列方法小結(jié)：通過(guò)測(cè)量宏觀量來(lái)研究微觀量。二、實(shí)驗(yàn)㈠、實(shí)驗(yàn)器材清水、盛水淺盤(pán)、滴管(或注射器)、容量瓶、坐標(biāo)紙、玻璃板、痱子粉(或石膏粉)、油酸酒精溶液、量筒、彩筆．㈡、實(shí)驗(yàn)步驟1．取1毫升(1cm3)的油酸溶于酒精中，配制成500毫升的油酸酒精溶液．（配）2．往邊長(zhǎng)約為30cm～40cm的淺盤(pán)中倒入約2cm深的水，然后將痱子粉或石膏粉均勻地撒在水面上．（撒）3．用滴管(或注射器)向量筒中滴入n滴配制好的油酸酒精溶液，使這些溶液的體積恰好為1mL，算出每滴油酸酒精溶液的體積V0＝mL.（量）4．用滴管(或注射器)向水面上滴入一滴配制好的油酸酒精溶液，油酸就在水面上慢慢散開(kāi)，形成單分子油膜．（滴）5．待油酸薄膜形狀穩(wěn)定后，將準(zhǔn)備好的玻璃板蓋在淺盤(pán)上，用彩筆將油酸薄膜的形狀畫(huà)在玻璃板上．（畫(huà)）6．將畫(huà)有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，算出油酸薄膜的面積．方法是計(jì)算輪廓范圍內(nèi)正方形的個(gè)數(shù)，不足半個(gè)的舍去，等于或多于半個(gè)的算一個(gè)，把正方形的個(gè)數(shù)乘以單個(gè)正方形的面積就是油膜的面積．（數(shù)）7．據(jù)油酸酒精溶液的濃度，算出一滴溶液中純油酸的體積V，利用一滴油酸的體積V和薄膜的面積S，算出油酸薄膜的厚度d＝，即為油酸分子的直徑．（算）8、重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)步驟多次測(cè)量求平均值，比較算出的分子直徑，看其數(shù)量級(jí)(單位為m)是否為10－10，若不是10－10需重做實(shí)驗(yàn)．㈢、數(shù)據(jù)處理根據(jù)上面記錄的數(shù)據(jù)，完成以下表格內(nèi)容.實(shí)驗(yàn)次數(shù)量筒內(nèi)增加1mL溶液時(shí)的滴數(shù)輪廓內(nèi)的小格子數(shù)輪廓面積S12實(shí)驗(yàn)次數(shù)一滴溶液中純油酸的體積V分子的大小(m)平均值12㈣、注意事項(xiàng)(1)油酸酒精溶液配制后不要長(zhǎng)時(shí)間放置，以免改變濃度產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)誤差．(2)實(shí)驗(yàn)前應(yīng)練習(xí)好滴法．(3)待測(cè)油酸擴(kuò)散后又收縮，要在穩(wěn)定后再畫(huà)輪廓，擴(kuò)散后又收縮有兩個(gè)原因：第一是水面受到油酸滴沖擊凹陷后恢復(fù)；第二是酒精揮發(fā)后液面收縮．(4)當(dāng)重做實(shí)驗(yàn)時(shí)，水從盤(pán)的一側(cè)邊緣倒出，在這側(cè)面上會(huì)殘留油酸，可用少量酒精清洗，并用脫棉擦干，再用清水沖洗，這樣可保持盤(pán)的清潔．(5)從盤(pán)的中央加痱子粉，使粉自動(dòng)擴(kuò)散至均勻，比在水面上撒粉效果好．(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．㈤、誤差分析

1．純油酸體積的計(jì)算誤差．

2．油膜面積的測(cè)量誤差：

(1)油膜形狀的畫(huà)線誤差；

(2)數(shù)格子法本身是一種估算的方法，自然會(huì)帶來(lái)誤差．㈥、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)在做本實(shí)驗(yàn)時(shí)，把痱子粉均勻撒在水面上是很關(guān)鍵的一步，在實(shí)際操作時(shí)常撒的不均勻或撒多，因痱子粉溶于水不能攪拌，只好重做．在實(shí)際應(yīng)用中，可用印刷碳粉代替痱子粉，因?yàn)橛∷⑻挤鄄蝗苡谒移≡谒嫔?，若學(xué)生撒的太多，可將水和碳粉一起倒出，然后用玻璃棒攪拌，直至碳粉在水面薄且均勻，若學(xué)生撒的不均勻，可直接用玻璃棒攪拌均勻．一些數(shù)據(jù)太大或很小,為書(shū)寫(xiě)方便,習(xí)慣上用科學(xué)記數(shù)法寫(xiě)成10的乘方數(shù),如3×10-10m。我們把10的乘方數(shù)叫做數(shù)量級(jí),1×10-10m和9×10-10m,數(shù)量級(jí)都是10-10m（特別注意若是cm呢？）。測(cè)量分子大小的方法很多,油膜法只是其中的一種.不同方法測(cè)得的分子大小可能不一樣，但直徑數(shù)量級(jí)是一樣的，一般分子直徑的數(shù)量級(jí)為10-10m（除少數(shù)有機(jī)物大分子以外）三、分子直徑的數(shù)量級(jí)例1、利用油膜法估測(cè)油酸分子的大小，實(shí)驗(yàn)器材有：濃度為0.05%(體積分?jǐn)?shù))的油酸酒精溶液、最小刻度為0.1mL的量筒、盛有適量清水的比較大的淺盤(pán)、痱子粉、橡皮頭滴管、玻璃板、彩筆、坐標(biāo)紙．(1)下面是實(shí)驗(yàn)步驟，請(qǐng)?zhí)顚?xiě)所缺的步驟C.A．用滴管將濃度為0.05%的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，記下滴入1mL油酸酒精溶液時(shí)的滴數(shù)n；B．將痱子粉均勻地撒在淺盤(pán)內(nèi)水面上，用滴管吸取濃度為0.05%的油酸酒精溶液，從低處向水面中央滴一滴，油酸在水面上慢慢散開(kāi)，形成穩(wěn)定的形狀；C．__________________________________________；D．將畫(huà)有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，以坐標(biāo)紙上邊長(zhǎng)為1cm的正方形為單位，計(jì)算輪廓內(nèi)正方形的個(gè)數(shù)，算出油酸薄膜的面積S.(2)用已給的和測(cè)得的物理量表示單個(gè)油酸分子的大小________(單位：cm)．解：本題考查用油膜法測(cè)油酸分子直徑的步驟及數(shù)據(jù)處理方法．

(1)將玻璃板放在淺盤(pán)上，用彩筆將油酸薄膜的形狀畫(huà)在玻璃板上．

(2)每滴油酸酒精溶液的體積為

cm3

每滴油酸酒精溶液中所含純油酸的體積為：

V＝×0.05%cm3

所以單個(gè)油酸分子的大小為d＝練習(xí)1、體積是10-4cm3的油滴滴于水中，若展開(kāi)成一單分子油膜，則油膜面積的數(shù)量級(jí)是（）

A．102cm2

B．104cm2

C．106cm2

D．108cm2B2、某種液體的密度為0.8×103kg/m3,取這種液體0.8g滴在水面上，最后形成的液膜浮在水面上，則此液膜的最大面積約是（）

A.1.0×104cm2B.1.0×104m2C.1.0×1010cm2D.1.0×1010m2B3、課本P4T1、24、將1cm3油酸溶于酒精，制成200cm3的油酸酒精溶液，已知1cm3溶液有50滴，現(xiàn)取1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薄層，已測(cè)出這一薄層的面積為0.2m2，由此可估測(cè)油酸分子直徑是多少？1滴油酸酒精的體積為1/50cm3其中含油酸體積為10-10m3油酸膜的厚度為5×10-10m(2011·大綱全國(guó)卷·22)在“油膜法估測(cè)油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)中,有下列實(shí)驗(yàn)步驟：①往邊長(zhǎng)約為40cm的淺盤(pán)里倒入約2cm深的水，待水面穩(wěn)定后將適量的痱子粉均勻地撒在水面上．②用注射器將事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形狀穩(wěn)定．③將畫(huà)有油膜形狀的玻璃板平放在坐標(biāo)紙上，計(jì)算出油膜的面積，根據(jù)油酸的體積和面積計(jì)算出油酸分子直徑的大小.④用注射器將事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，記下量筒內(nèi)每增加一定體積時(shí)的滴數(shù)，由此計(jì)算出一滴油酸酒精溶液的體積．⑤將玻璃板放在淺盤(pán)上，然后將油膜的