人教物理選修章一節(jié)

第一節(jié)分子及其熱運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.知道可以用油膜法測(cè)定分子的直徑，知道分子直徑的數(shù)量級(jí)．2．知道阿伏加德羅常數(shù)的含義，會(huì)用阿伏加德羅常數(shù)計(jì)算分子的大小．3．知道分子做永不停息的無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)．4．理解布朗運(yùn)動(dòng)及布朗運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)．

第一節(jié)核心要點(diǎn)突破課堂互動(dòng)講練知能優(yōu)化訓(xùn)練課前自主學(xué)案學(xué)習(xí)目標(biāo)課前自主學(xué)案一、分子的大小1．油膜法測(cè)分子直徑把一滴體積為V的油酸滴在水面上，讓其自由散開(kāi)，在水面上形成單分子油膜的面積為S，那么油膜的厚度即分子直徑為d＝______.2.分子直徑的數(shù)量級(jí)：一般物質(zhì)分子直徑的數(shù)量級(jí)為_(kāi)________m.10－10二、阿伏加德羅常數(shù)1．含義：1mol任何物質(zhì)都含有相同的________，叫做阿伏加德羅常數(shù)．2．阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值通常可取為NA＝_________________.粒子數(shù)6.02×1023

mol－1三、分子的熱運(yùn)動(dòng)1．?dāng)U散現(xiàn)象：擴(kuò)散現(xiàn)象是指當(dāng)兩種物質(zhì)接觸時(shí)，物質(zhì)分子彼此進(jìn)入對(duì)方的現(xiàn)象．實(shí)驗(yàn)證明，溫度越高，擴(kuò)散進(jìn)行的越____，這表示分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)越________．2．分子熱運(yùn)動(dòng)一切物質(zhì)的分子都在不停地做_____________，由于這種運(yùn)動(dòng)與______有關(guān)系，所以通常把分子的這種無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)叫做__________．快劇烈無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)溫度熱運(yùn)動(dòng)四、布朗運(yùn)動(dòng)1．在液體或氣體中懸浮微粒的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，稱為_(kāi)__________．2．液體或氣體的溫度越_____、微粒越____，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯．布朗運(yùn)動(dòng)高小3．產(chǎn)生原因：由于液體分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，足夠小的微粒受到來(lái)自各個(gè)方向的液體分子的撞擊作用的不平衡．4．布朗運(yùn)動(dòng)與分子運(yùn)動(dòng)(1)區(qū)別：布朗運(yùn)動(dòng)是固體微粒的運(yùn)動(dòng)，不是單個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)．(2)聯(lián)系：布朗運(yùn)動(dòng)雖然不是分子的運(yùn)動(dòng)，但微粒的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)反映了液體(或氣體)分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)．核心要點(diǎn)突破一、油膜法測(cè)分子直徑估側(cè)分子的大小通常采用油膜法．取1mL的油酸，用無(wú)水酒精按1∶200的體積比稀釋油酸，使油酸在酒精中充分溶解．用滴管提取1mL稀釋后的油酸，并測(cè)算出滴管中滴出一滴的體積．在盛水盤(pán)中裝入約2cm深的蒸餾水，為便于觀測(cè)油膜的面積，可在水面上輕撒上一層痱子粉，在水盤(pán)中央滴一滴油酸酒精溶液，于是油酸在水面上迅速散開(kāi)．到油膜面積不再擴(kuò)大時(shí)，用一塊玻璃蓋在盤(pán)緣上并用彩筆在玻璃上描出油膜的輪廓圖．圖1－1－1油酸在水面上形成單分子層油膜．油酸分子的一端對(duì)水有很強(qiáng)的親和力，被水吸引在其中；另一端對(duì)水沒(méi)有親和力，便冒出水面．油酸分子都是直立在水中的，單分子油膜的厚度等于油酸分子的長(zhǎng)度．若把分子當(dāng)成小球，油膜的厚度也就等于分子的直徑，如圖1－1－2所示，其直徑的數(shù)量級(jí)為10－10m.圖1－1－2特別提醒：(1)分子并不是球形的，但這里把它們當(dāng)作球形處理，是一種估算的方法．估算在物理學(xué)的學(xué)習(xí)和研究中都是很有用的．(2)盡管用不同方法測(cè)量分子直徑結(jié)果有差異，但除一些高分子有機(jī)物外，一般測(cè)得的數(shù)量級(jí)一致，分子直徑的數(shù)量級(jí)為10－10m.二、微觀量和宏觀量的聯(lián)系1．微觀物理量：分子的質(zhì)量m0，分子體積V0，分子直徑d.2．宏觀物理量：物體的質(zhì)量m，體積V，密度ρ，摩爾質(zhì)量M，摩爾體積VM.3．阿伏加德羅常數(shù)：1摩爾的任何物質(zhì)含有的分子數(shù)相同，這個(gè)常數(shù)叫做阿伏加德羅常數(shù)，用NA表示，即NA＝6.02×1023(個(gè))/mol.它是聯(lián)系宏觀物理量與微觀物理量的橋梁．根據(jù)油膜法測(cè)出分子的直徑，可算出阿伏加德羅常數(shù)；反過(guò)來(lái)，已知阿伏加德羅常數(shù)，根據(jù)摩爾質(zhì)量(或摩爾體積)就可以算出一個(gè)分子的質(zhì)量(或一個(gè)分子所占據(jù)的體積)．(4)估算分子(或原子)的直徑(對(duì)固體或液體適用)把分子(或原子)當(dāng)作球體，并假定分子(或原子)是緊密無(wú)間隙地堆在一起．只要知道一個(gè)分子(或原子)的體積V0，就可以用公式V0＝πd3/6，求出它的直徑．一般先求某物體的總體積，再找到每個(gè)分子的體積，最后求直徑．此直徑的值也可認(rèn)為是分子之間的間距．特別提醒：不同狀態(tài)的物質(zhì)模型不同，對(duì)于固體、液體，可將其視為緊密排列的小球，也可根據(jù)題設(shè)條件看做立方體模型．對(duì)氣體則認(rèn)為每個(gè)氣體分子占據(jù)的空間為小立方體．因此對(duì)求解問(wèn)題、應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)哪Ｐ瓦M(jìn)行計(jì)算．三、對(duì)布朗運(yùn)動(dòng)的理解1．雖然懸浮在液體中的微粒很小，需要用顯微鏡來(lái)觀察，但它并不是分子，而是千萬(wàn)個(gè)分子組成的分子團(tuán)體．布朗運(yùn)動(dòng)是這千萬(wàn)個(gè)分子團(tuán)體的一致行動(dòng)，不能看做是分子的運(yùn)動(dòng)．2．產(chǎn)生布朗運(yùn)動(dòng)的原因是微粒受到周圍液體分子的撞擊力，由于液體分子運(yùn)動(dòng)的無(wú)規(guī)則性，微粒受到撞擊力的合力也是無(wú)規(guī)則的．因此，微粒的運(yùn)動(dòng)也是無(wú)規(guī)則的．組成微粒的分子既有各自特有的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，又有我們通過(guò)顯微鏡看到的分子團(tuán)體的布朗運(yùn)動(dòng)．可見(jiàn)，微粒的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)不能證明微粒分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，而只能說(shuō)明液體分子在做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)．3．布朗運(yùn)動(dòng)在相同溫度下，懸浮微粒越小，表面積亦越小，在某一瞬間跟它相撞的分子數(shù)越少，微粒受到來(lái)自各個(gè)方向的撞擊力越不平衡；另外，微粒線度小，它的體積和質(zhì)量比表面積減小得更快，因而沖擊力引起的加速度更大．因此懸浮微粒越小，布朗運(yùn)動(dòng)就越顯著．相同的微粒懸浮在同種液體中，液體溫度越高，分子運(yùn)動(dòng)的平均速度越大，對(duì)懸浮微粒的撞擊作用越大，微粒受到來(lái)自各個(gè)方向的撞擊力越不平衡，由撞擊力引起的加速度越大．因此溫度越高，布朗運(yùn)動(dòng)就越顯著．由此可見(jiàn)影響布朗運(yùn)動(dòng)是否劇烈的因素是溫度高低及微粒的大?。貏e提醒：(1)布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮的微粒的運(yùn)動(dòng)，不是單個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)．(2)微粒的運(yùn)動(dòng)是極不規(guī)則的，教材圖1.1－6中的圖線并非微粒的運(yùn)動(dòng)軌跡，而是每隔30s微粒位置的連線．(3)任何微粒懸浮在液體內(nèi)，在任何溫度下都會(huì)做布朗運(yùn)動(dòng)．課堂互動(dòng)講練類型一油膜法測(cè)分子直徑

油酸酒精溶液的濃度為每1000mL油酸酒精溶液中有油酸0.6mL，用滴管向量筒內(nèi)滴50滴上述溶液，量筒中的溶液體積增加1mL.若把一滴這樣的溶液滴入盛水的淺盤(pán)中，由于酒精溶于水，油酸在水面展開(kāi)，穩(wěn)定后形成單分子油膜的形狀如圖1－1－3所示．例1圖1－1－3(1)若每一小方格的邊長(zhǎng)為30mm，則油酸薄膜的面積約為_(kāi)_______m2.(2)每一滴酒精油酸溶液含有純油酸的體積為_(kāi)___m3.(3)根據(jù)上述數(shù)據(jù)，估算出油酸分子的直徑為_(kāi)____m.【答案】(1)4.95×10－2

(2)1.2×10－11(3)2.4×10－10變式訓(xùn)練1體積為1×10－3cm3的一滴油，滴在水面上，形成面積為4m2的油膜，由此估算出油分子的直徑是多大？答案：2.5×10－10m類型二宏觀量與微觀量的關(guān)系

某種物質(zhì)的摩爾質(zhì)量為M(kg/mol)，密度為ρ(kg/m3)，若用NA表示阿伏加德羅常數(shù)，則(1)每個(gè)分子的質(zhì)量是________kg；(2)1m3的這種物質(zhì)中包含的分子數(shù)目是_______；(3)1mol的這種物質(zhì)的體積是________m3；(4)平均每個(gè)分子所占據(jù)的空間是________m3.例2【答案】(1)M/NA

(2)ρNA/M

(3)M/ρ

(4)M/ρNA【方法總結(jié)】阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系宏觀量與微觀量的“橋梁”，在宏觀量與微觀量的有關(guān)計(jì)算中要充分考慮阿伏加德羅常數(shù)的“橋梁”作用．變式訓(xùn)練2

某固體物質(zhì)的摩爾質(zhì)量為M，密度為ρ，阿伏加德羅常數(shù)為NA，則每個(gè)分子的質(zhì)量和單位體積內(nèi)所含的分子數(shù)分別是(

)A．NA/M

ρNA/M

B．M/NA

MNA/ρC．NA/M

M/(ρNA) D．M/NA

ρNA/M類型三對(duì)布朗運(yùn)動(dòng)的理解如圖1－1－4所示，關(guān)于布朗運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是(

)例3圖1－1－4A．圖中記錄的是分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的情況B．圖中記錄的是微粒做布朗運(yùn)動(dòng)的軌跡C．實(shí)驗(yàn)中可以看到，微粒越大，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯D．實(shí)驗(yàn)中可以看到，溫度越高，布朗運(yùn)動(dòng)越激烈【精講精析】布朗運(yùn)動(dòng)是指懸浮在液體中的微粒不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，它是液體分子無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的反映．液體分子無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)是產(chǎn)生布朗運(yùn)動(dòng)的原因，溫度越高，分子運(yùn)動(dòng)得越激烈，因而布朗運(yùn)動(dòng)也越激烈，故布朗運(yùn)動(dòng)不是分子無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)．并且微粒越小，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯，越大越不明顯．布朗運(yùn)動(dòng)的草圖是記錄了微粒在每隔一段時(shí)間的位置，在兩個(gè)位置對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔內(nèi)，微粒的運(yùn)動(dòng)也是雜亂無(wú)章的．因此，布朗運(yùn)動(dòng)草圖記錄的不是微粒的運(yùn)動(dòng)軌跡，它只反映了布朗運(yùn)動(dòng)的無(wú)規(guī)則性．可見(jiàn)，四個(gè)選項(xiàng)中只有D項(xiàng)正確．【答案】

D【方法總結(jié)】

(1)布朗運(yùn)動(dòng)的無(wú)規(guī)則性反映了液體分子運(yùn)動(dòng)的無(wú)規(guī)則性；布朗運(yùn)動(dòng)與溫度有關(guān)，表明液體分子的運(yùn)動(dòng)與溫度有關(guān)．(2)布朗運(yùn)動(dòng)是指懸浮在液體中的微粒的運(yùn)動(dòng)，不是分子的運(yùn)動(dòng)．液體中分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)造成布朗運(yùn)動(dòng)的無(wú)規(guī)則性．變式訓(xùn)練3

關(guān)于布朗運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是

(

)A．布朗運(yùn)動(dòng)指懸浮在液體中的微粒分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)B．布朗運(yùn)動(dòng)的無(wú)規(guī)則性反映了液體分子運(yùn)動(dòng)的無(wú)規(guī)則性C．液體溫度越高，布朗運(yùn)動(dòng)越激烈D．懸浮微粒越小，在某一瞬間撞擊它的液體分子數(shù)就越少，布朗