高中物理選修3-3第七章第一節(jié)《物體是由大量分子組成的》新課教學課件

選修3—3第十三章《分子動理論》§7.1物體是由大量分子組成的道生一，一生二，二生三，三生萬物，世界萬物的都是由“道”組成。

※世界萬物是由什么構成的？又是如何構成的？這是人類自古以來就一直在探索的問題。中國古代的自然觀，以老聃為代表西方古代的自然觀，以德謨克利特為代表萬物的本原是原子與虛空。原子是一種最后的不可再分的物質微粒。世界萬物都是由在虛空中運動著的原子構成。一、物體是由大量分子組成的1.物理學中的分子包括原子、分子和離子。固體物質的分子液體物質的分子氣體物質的分子一、物體是由大量分子組成的2.分子大小的數(shù)量級為10-10m=1?，原子核的數(shù)量級為10-15m.用掃描隧道顯微鏡拍攝的石墨表面原子的照片掃描隧道顯微鏡,放大倍數(shù)為3億倍,分辨率可達0.1?,埃。思考：問題：在高中階段，我們能不能夠在實驗室里測出分子的大小呢？油膜法估測分子的大小二、油膜法估測分子的大小1.實驗原理：將體積V已知的很小的一滴油酸滴在水面上,水面上會形成一層極薄的油膜,此時的油膜可看成單分子油膜層,將分子簡化為球形，油膜的厚度d就是油酸分子的直徑,測出單分子油膜層的面積S,

就可求出分子直徑的大小?！瘮?shù)表達式：2.實驗思維：以體積為橋梁，將宏觀量轉化為微觀量。二、油膜法估測分子的大小3.理想化模型：①將油膜當作單分子油膜層。②將分子看為球形。③認為油酸分子一個挨一個緊密排列。（痱子粉的作用是顯示油膜輪廓,便于計算面積）4.實驗步驟：①在方盤中加入適量的水；②配制油酸酒精溶液（濃度為η），用注射器逐滴滴入量筒，記下1mL（1mL=1cm3，1L=1dm3）溶液所需的滴數(shù)為n；③將痱子粉均勻地撒在水面上；④將1滴溶液滴在水面上；⑤待油膜穩(wěn)定后，把玻璃板放在方盤上，描下油膜的形狀；⑥將畫有油膜輪廓的玻璃板放在坐標紙上，算出油膜的面積；5.數(shù)據(jù)測量：①1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V：②油膜的面積S：令一個方格的面積為s0，數(shù)出油膜所占方格的總數(shù)目N，多于半格算一格，不足半格舍去?！纠}】在做“用油膜法估測分子的大小”實驗時，每104mL油酸酒精溶液中有純油酸6mL。用注射器測得75滴這樣的溶液為1mL。把1滴這樣的溶液滴入盛水的淺盤里，把玻璃板蓋在淺盤上并描畫出油酸膜輪廓，如圖所示，圖中正方形小方格的邊長為1cm。

(1)1滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是_________m3；

(2)油酸膜的面積是____________m2；

(3)按以上數(shù)據(jù)，估算油酸分子直徑的大小為_____________m。8×10-121.08×10-27.4×10-10

※在油膜法估測分子大小實驗中，我們將分子看為球體模型，實際應用時，除球體模型外，我們也常常將分子看為正方體模型，兩種模型的運算結果會略有不同，但所測分子大小的數(shù)量級應該是一樣的，都是10-10m.三、分子模型的建立與選擇：1.兩種模型：①球體模型：②正方體模型：2.模型的選擇：固體分子液體分子氣體分子①對固體和液體，分子間隙很小，可認為緊密排列在一起，分子可看為球體模型，也可看為正方體模型，V0為其分子體積，d為其線度大小。②對氣體，分子間隙很大，不能忽略，分子只能看為正方體模型，分子認為處于正方體中心，V0指氣體分子所占據(jù)的空間體積，不是分子體積，d也不是分子的線度大小，而指分子間的平均距離。四、阿伏加德羅常數(shù)的應用：1.構建宏觀量與微觀量的橋梁。2.公式集錦：令：m→物質質量，M→摩爾質量，m0→分子質量，V→物質體積，V0→固（液）體的分子體積或氣體分子所占據(jù)的空間體積n→物質的量，N→分子總個數(shù)，ρ→物質的密度，NA→阿伏加德羅常數(shù)d→固（液）體的分子線度大小或氣體分子間的平均距離VM→摩爾體積，①②③④⑤或⑥【例題】水的分子量18，水的密度為103kg/m3,阿伏加德羅常數(shù)為NA=6.02×1023個/mol，則：（1）水的摩爾質量M=__________18g/mol（2）水的摩爾體積V=__________M/ρ=18/1=18cm3/mol

（3）一個水分子的質量m0=_____________M/NA=18/6.02×1023g=2.99

×10-26kg（4）一個水分子的體積V0=_____________V/NA=2.99

×10-23

cm3（5）將水分子看作球體，分子直徑(取1位有效數(shù)字)

d=_______________(6v0/∏)-3=1×10-10m

（6）10g水中含有的分子數(shù)目N=___________________mNA/M=3.344×1021【例題】已知氫氣的摩爾質量是2×10-3kg/mol,水的摩爾質量是1.8×10-2kg/mol,計算1個氫分子和水分子的質量。解:已知MH=2×10-3kg·mol-1NA=6.02×1023mol-1

同理:一個水分子質量

m=M/NA=1.8×10-2/6.02×1023=3×10-26kg.【例題】若已知鐵的原子量是56,鐵的密度是7.8×103kg／m3,試求質量是1g的鐵塊中鐵原子的數(shù)目(取1位有效數(shù)字)及一個鐵原子的體積.解:1g鐵的物質量是1/56mol,設其中鐵原子的數(shù)目是n:n=1/56×NA=1/56×6×1023≈1×1022個.1g鐵的體積v:v=m/ρ=1×10-3/7.8×103≈1×10–7m3.一個鐵原子的體積vo:

vo=v/n=

(1×10–7)/(1×1022

)

≈

1×10–29m3.

【例題】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？成年人做一次深呼吸，約吸入450cm3的空氣，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(shù)量是多少？（按標準狀況估算）解析:１．空氣分子的平均質量為：2．成年人做一次深呼吸所吸入的空氣質量為：３．所吸入的分子數(shù)為：【例題】如圖所示，食鹽（NaCl）的晶體是由鈉離子●和氯離子○組成的。這兩種離子在空間中三個互相垂直的方向上，都是等距離地交錯排列著。已知食鹽的摩爾質量為58.5g/mol，食鹽的密度是2.2g/cm3。阿伏加德羅常數(shù)為6.0×1023mol-1。在食鹽晶體中兩相距最近的鈉離子的中心點距離的數(shù)值最接近于（）A.

3.0×10-8cm

B.

3.5×10-8cm

C.

4.0×10-8cm

D.

5.0×10-8cmC【解析】分子的體積為：

；一個NaCl分子中含有兩個離子，故每個粒子體積為：

每個離子占據(jù)空間體積為立方體模型，故：V′0=a3；

從圖中可以看出，處于正方形對角線的兩個離子的間距最小，為：d=

=4.0×10-10m=4.0×10-8cm，故選C.

課堂小結一、物體是由大量分子組成的1.物理學中的分子包括原子、分子和離子。2.分子大小的數(shù)量級為10-10m=1?，原子核的數(shù)量級為10-15m.二、油膜法估測分子的大小1.實驗原理：將體積V已知的很小的一滴油酸滴在水面上,水面上會形成一層極薄的油膜,此時的油膜可看成單分子油膜層,將分子簡化為球形，油膜的厚度d就是油酸分子的直徑,測出單分子油膜層的面積S,

就可求出分子直徑的大小?！瘮?shù)表達式：課堂小結2.實驗思維：以體積為橋梁，將宏觀量轉化為微觀量。3.理想化模型：①將油膜當作單分子油膜層。②將分子看為球形。③認為油酸分子一個挨一個緊密排列。二、油膜法估測分子的大小課堂小結（痱子粉的作用是顯示油膜輪廓,便于計算面積）4.實驗步驟：①在方盤中加入適量的水；②配制油酸酒精溶液（濃度為η），用注射器逐滴滴入量筒，記下1mL（1mL=1cm3，1L=1dm3）溶液所需的滴數(shù)為n；③將痱子粉均勻地撒在水面上；④將1滴溶液滴在水面上；⑤待油膜穩(wěn)定后，把玻璃板放在方盤上，描下油膜的形狀；⑥將畫有油膜輪廓的玻璃板放在坐標紙上，算出油膜的面積；課堂小結5.數(shù)據(jù)測量：①1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V：②油膜的面積S：令一個方格的面積為s0，數(shù)出油膜所占方格的總數(shù)目N，多于半格算一格，不足半格舍去。課堂小結三、分子模型的建立與選擇：①球體模型：②正方體模型：①對固體和液體，分子間隙很小，可認為緊密排列在一起，分子可看為球體模型，也可看為正方體模型，V0為其分子體積，d為其線度大小。②對氣體，分子間隙很大，不能忽略，分子只能看為正方體模型，分子認為處于正方體中心，V0指氣體分子所占據(jù)的空間體積，不是分子體積，d也不是分子的線度大小，而