2019-2020年高中物理 第1章 分子动理论教案 鲁科版选修3-3.doc

2019-2020年高中物理 第1章 分子动理论教案 鲁科版选修3-3第1节分子动理论的基本观点(教师用书独具)课标要求知识与技能1.认识分子动理论的观点，知道其实验依据知道阿伏伽德罗常数的意义2.通过对布朗运动的观察和分析，了解分子的热运动3.知道分子间存在引力和斥力及其特点过程与方法1.通过估测油酸分子大小，体会建立物理模型和估测方法在研究问题中的应用2.通过对布朗运动产生原因的探寻，体会如何根据物理现象寻找物理规律情感、态度与价值观通过对微观世界一些知识的了解，引发对微观世界其他现象的好奇，激发探求微观世界奥秘的兴趣.课标解读1了解油膜法测分子大小的原理，并能进行测量和计算，通过油膜法使学生知道科学研究中的基本方法，利用宏观量求微观量2知道阿伏伽德罗常数的物理意义、数值和单位3理解布朗运动的成因，通过实验和分析、逻辑推理的过程，使学生知道扩散现象与布朗运动，理解布朗运动的成因4知道分子间引力和斥力的作用特点，尤其是分子力随分子间距变化的规律教学地位分子动理论基本观点是热现象微观理论的基础，贯穿在本模块的各章之中对微观世界建立起与宏观世界相似的物理模型，并利用所测宏观量，推算出微观值，从物理学研究来说，有十分重要的意义.(教师用书独具)新课导入建议将生活中常见现象“切洋葱流泪”移入课堂，让学生亲身感受当看到同学们“泪流满面”时，及时设疑：“在切洋葱时并没有用手接触眼睛，为什么会流泪呢？”鼓励学生大胆的发表见解，使学生产生强烈的探究欲望，引导学生提出与分子有关的问题，从而引入新课教学流程设计步骤3：师生互动完成“探究1”互动方式(除例1外可再变换命题角度，补充一个例题以拓展学生思路课标解读重点难点1.认识分子动理论的基本观点，知道其实验依据2.通过探究与实验，估测油酸分子的直径，知道阿伏伽德罗常数并进行有关的计算3.认识布朗运动，理解布朗运动产生的原因及影响因素，了解分子的热运动4.知道分子间相互作用力的特点及变化规律.1.建立分子的简化模型，用油膜法估测分子的大小(重点) 2.掌握阿伏伽德罗常数的相关计算(重、难点)3.对扩散现象、布朗运动、热运动本质的理解(重点)4.分子间作用力随分子间距离的变化规律(难点)物体由大量分子组成1.基本知识(1)分子的大小分子直径的数量级为1010 m.分子质量的数量级在10271025kg范围之内(2)分子大小的估测油膜法：此方法是一种粗略测定分子大小的方法，其方法是把油滴滴到水面上，油在水面上散开，可近似认为形成单分子油膜，如果把分子看成球形，单分子油膜的厚度就等于分子的直径原理：如果油滴的体积为V，单分子油膜的面积为S，则分子的大小(即直径)为d.在此忽略了分子间的空隙一般分子直径的数量级为1010m.物理学中用各种不同的方法测定分子的大小用不同方法测出的分子大小不同，但数量级相同(3)阿伏伽德罗常数定义：1 mol任何物质含有分子的数目都相同，为常数这个常数叫做阿伏伽德罗常数，用NA表示数值：NA6.021023mol1.意义：阿伏伽德罗常数是一个重要的基本常量，它是宏观量与微观量联系的桥梁2思考判断(1)测定分子大小的方法有多种，油膜法只是其中的一种方法()(2)所有分子的直径都相同()(3)1 mol的固态物质(如铁)和1 mol的气态物质(如氧气)所含分子数不同()3探究交流我们在初中已经学过，物体是由大量分子组成的一个1 m大小的水珠，尺寸与细菌差不多，其中分子的个数竟比地球上人口的总数还多上好多倍！图111我们可以通过什么途径观察分子的大小呢？【提示】用电子显微镜观察.分子永不停息地做无规则运动1.基本知识(1)扩散现象定义：不同的物质相互接触而彼此进入对方的现象普遍性：气体、液体和固体都能够发生扩散现象规律：温度越高，扩散越快意义：扩散现象表明分子在永不停息的运动，温度越高，分子的运动越剧烈(2)布朗运动定义：悬浮在液体中的微粒所做的永不停息的无规则运动产生的原因：微粒在液体中受到液体分子的撞击的不平衡引起的影响布朗运动的因素a颗粒大小：颗粒越小，布朗运动越明显b温度高低：温度越高，布朗运动越剧烈意义：反映了分子在永不停息地做无规则运动(3)热运动定义：分子的无规则运动影响因素：温度越高，分子的无规则运动越剧烈2思考判断(1)布朗运动的激烈程度跟温度有关，布朗运动也叫热运动()(2)布朗运动可以用肉眼直接观察()(3)布朗运动反映了分子做永不停息的热运动()3探究交流在一锅水中撒一点胡椒粉，加热时发现水中的胡椒粉在翻滚这说明温度越高，布朗运动越剧烈，这种说法对吗？【提示】不对首先，胡椒粉不是布朗微粒，做布朗运动的微粒用肉眼是看不到的；其次，水中的胡椒粉在翻滚，这是由于水的对流引起的，并不是水分子撞击的结果.分子间存在着相互作用力1.基本知识(1)分子间的引力和斥力是同时存在的，实际表现出的分子力是引力和斥力的合力(2)分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，随分子间距离的减小而增大，但斥力比引力随距离变化的快2思考判断(1)当分子间距为r0时，它们之间既无引力也无斥力()(2)当物体被压缩时，分子间的引力增大，斥力减小()(3)当分子间的距离大于10r0时，分子力可忽略不计()3探究交流如图112所示，两个接触面平滑的铅柱压紧后悬挂起来，下面的铅柱不脱落，主要原因是什么？图112【提示】压紧后的铅分子之间的距离可以达到分子之间存在相互作用力的距离范围，故不脱落的主要原因是分子之间的引力作用宏观量与微观量的关系【问题导思】1固体、液体、气体其分子都是紧密排列吗？2如何理解阿伏伽德罗常数的桥梁作用？3与阿伏伽德罗常数有关的公式有哪些？1两种模型图113(1)球形分子模型：对于固体和液体，其分子间距离比较小，在估算分子大小及分子的个数时，可以认为分子是紧密排列的，分子间的距离等于分子的直径如图113所示其分子直径d .图114(2)立方体分子模型：对于气体，其分子间距离比较大，是分子直径的数十倍甚至上百倍，此时可把分子平均占据的空间视为立方体，立方体的边长即为分子间的平均距离如图114所示其分子间的距离d.2阿伏伽德罗常数的应用(1)一个分子的质量m.(2)一个分子的体积V0(对固体和液体)(3)单位质量中所含分子数n.(4)单位体积中所含分子数n.(5)气体分子间的平均距离d.(6)固体、液体分子直径d .1V0对固体、液体指分子体积，对气体则指每个分子所占据空间的体积，即无法求解气体分子的大小2对于分子模型，无论是球形模型还是立方体模型，都是一种简化的理想模型实际的分子是有复杂结构的，在用不同的模型计算分子的大小时，所得结果会有差别，但数量级应当都是1010.(xx济南高二检测)很多轿车中设有安全气囊以保障驾乘人员的安全轿车在发生一定强度的碰撞时，利用叠氮化钠(NaN3)爆炸产生气体(假设都是N2)充入气囊若氮气充入后安全气囊的容积V56 L，囊中氮气密度2.5 kg/m3，已知氮气摩尔质量M0.028 kg/mol，阿伏伽德罗常数NA61023 mol1.试估算：(1)囊中氮气分子的总个数N；(2)囊中氮气分子间的平均距离(结果保留一位有效数字)【审题指导】解答本题应把握以下两点：(1)联系微观量和宏观量的桥梁是阿伏伽德罗常数(2)估算气体分子间的距离宜采用立方体模型【解析】(1)设N2的物质的量为n，则n氮气的分子总数NNA代入数据得N31024.(2)每个分子所占的空间为V0设分子间平均距离为a，则有V0a3，即a代入数据得a3109 m.【答案】(1)31024(2)3109 m求解与阿伏伽德罗常数有关问题的思路1标准状态下1 cm3的水蒸气中有多少个水分子？相邻两个水分子之间的距离是多少？【解析】1 mol的任何气体在标准状态下，占有的体积都为22.4 L，则1 cm3水蒸气内所含有的分子数为nNA6.021023个2.71019个，设水蒸气分子所占据的空间为正方体，分子间距为d，则有V0d3，所以d m3.3109 m.【答案】2.71019个3.3109 m对布朗运动的理解【问题导思】1布朗运动有哪些特点？2布朗运动的产生原因是什么？3为什么布朗运动是无规则的？4为什么微粒越小，温度越高，布朗运动越明显？1布朗运动的产生(1)布朗运动的无规则性悬浮微粒受到液体分子撞击的不平衡是形成布朗运动的原因，由于液体分子的运动是无规则的，使微粒受到较强撞击的方向也不确定，所以布朗运动是无规则的(2)微粒越小，布朗运动越明显悬浮微粒越小，某时刻与它相撞的分子数越少，它来自各方向的冲击力越不平衡；另外，微粒越小，其质量也就越小，相同冲击力下产生的加速度越大，因此微粒越小，布朗运动越明显(3)温度越高，布朗运动越剧烈温度越高，液体分子的运动(平均)速率越大，对悬浮于其中的微粒的撞击作用也越大，微粒越不易平衡，产生的加速度也越大，因此温度越高，布朗运动越剧烈2布朗运动与扩散现象的比较项目扩散现象布朗运动不同点(1)两种不同物质相互接触而彼此进入对方的现象，没有受到外力作用(2)扩散快慢，除与温度有关外，还与物体的密度、溶液的浓度有关(3)由于固体、液体、气体在任何状态下都能发生扩散，从而证明任何物体的分子不论在什么状态下都在永不停息地做无规则运动(1)布朗运动指悬浮在液体中的固体微粒的无规则运动，而不是分子的无规则运动，并且是在周围液体分子无规则运动的撞击下运动的(2)布朗运动的剧烈程度除与液体的温度有关，还与微粒的大小有关相同点(1)布朗运动和扩散现象都随温度的升高而表现的越明显(2)它们产生的根本原因相同，都是由于分子永不停息地做无规则运动产生的，因而都能证明分子是永不停息地做无规则运动这一事实3.布朗运动和热运动的比较布朗运动热运动区别运动对象是固体颗粒，颗粒越小，布朗运动越明显运动对象是分子，任何物体的分子都做无规则运动相同点(1)无规则运动(2)永不停息(3)与温度有关联系周围液体(或气体)分子的热运动是布朗运动产生的原因，布朗运动是热运动的宏观表现做布朗运动的微粒用肉眼是看不到的，只能在显微镜下看到布朗微粒不是分子，而是由大量分子组成的，布朗运动也不是分子的运动，而是分子运动的间接反映凡是能用肉眼直接看到的粒子的运动，都不能称为布朗运动(xx济南高二检测)关于悬浮在液体中的固体微粒的布朗运动，下面说法中正确的是()A微粒的无规则运动就是分子的运动B微粒的无规则运动是固体微粒分子无规则运动的反映C微粒的无规则运动是液体分子无规则运动的反映D因为布朗运动的剧烈程度跟温度有关，所以布朗运动也叫做热运动【审题指导】【解析】悬浮在液体中的固体微粒虽然很小，需要用显微镜来观察，但它并不是固体分子，而是千万个固体分子组成的分子团体，布朗运动是这千万个分子团体的一致行动，不能看成是分子的运动，故A错误；产生布朗运动的原因是固体微粒受到周围液体分子的撞击力，由于液体分子运动的无规则性，固体微粒受到撞击力的合力也是无规则的因此，固体微粒的运动也是无规则的可见，小颗粒的无规则运动不能证明固体微粒分子做无规则运动，而只能说明液体分子在做无规则运动，因此B错误；热运动是指分子的无规则运动，由于布朗运动不是分子的运动，所以不能说布朗运动是热运动，故D错误【答案】C布朗运动中的“颗粒”1布朗运动的研究对象是小颗粒，而不是分子，属于宏观物体的运动2布朗小颗粒中含有大量的分子，它们也在做永不停息的无规则运动3液体分子热运动的平均速率比我们所观察到的布朗运动的速率大许多倍4导致布朗运动的本质原因是液体分子的热运动2(xx大纲全国高考)下列关于布朗运动的说法，正确的是()A布朗运动是液体分子的无规则运动B液体温度越高，悬浮微粒越小，布朗运动越剧烈C布朗运动是由于液体各个部分的温度不同而引起的D布朗运动是由液体分子从各个方向对悬浮微粒撞击作用的不平衡引起的【解析】布朗运动的研究对象是固体小颗粒，而不是液体分子，故A选项错误；布朗运动的影响因素是温度和颗粒大小，温度越高、颗粒越小，布朗运动越明显，故B选项正确；布朗运动是由于固体小颗粒受液体分子的碰撞作用不平衡而引起的，而不是由液体各部分的温度不同而引起的，故C选项错误，D选项正确【答案】BD分子间相互作用力的理解【问题导思】1如何区分分子间引力、斥力和分子力？2分子间距离变化时，分子间引力、斥力和分子力如何变化？1在任何情况下，分子间总是同时存在着引力和斥力，而实际表现出来的分子力，则是分子引力和斥力的合力2分子力与分子间距离变化的关系(1)分子间的引力和斥力都随分子间距离r的变化而变化，但变化情况不同，如图115所示其中，虚线分别表示引力和斥力随分子间距离r的变化，实线表示它们的合力F随分子间距离r的变化图115当rr0时，f引f斥，F0.当rr0时，f引和f斥都随分子间距离的减小而增大，但f斥增大得更快，分子力表现为斥力当rr0时，f引和f斥都随分子间距离的增大而减小，但f斥减小得更快，分子力表现为引力当r10r0(109 m)时，f引和f斥都十分微弱，可认为分子间无相互作用力(F0)(2)r0的意义分子间距离rr0时，分子力为零，所以分子间距离等于r0(数量级为1010 m)的位置叫平衡位置注意：rr0时，分子力等于零，并不是分子间无引力和斥力rr0时，即分子处于平衡位置时，并不是静止不动，而是在平衡位置附近振动图116分子间相互作用力随距离的变化可借助“弹簧分子模型”形象类比如图116所示，用两个小球中间连有一个弹簧的模型来比喻分子及分子力：小球代表分子，弹簧的弹力代表分子斥力和引力的合力当弹簧处于原长时(rr0)，象征着分子力的合力为零；当弹簧处于压缩状态时(rr0)，象征着分子力的合力表现为斥力；当弹簧处于拉伸状态时(rr0)，象征着分子力的合力表现为引力如图117所示，纵坐标表示两个分子间引力、斥力的大小，横坐标表示两个分子间的距离，图中两条曲线分别表示两分子间引力、斥力的大小随分子间距离的变化关系，e为两曲线的交点，则下列说法正确的是()图117Aab为斥力曲线，cd为引力曲线，e点横坐标的数量级为1010mBab为引力曲线，cd为斥力曲线，e点横坐标的数量级为1010mC若两个分子间距离大于e点的横坐标，则分子间作用力表现为斥力D若两个分子间距离越来越大，则分子力越来越大【审题指导】判断分子力与分子间距离的变化关系时，要明确：分子间的引力和斥力同时存在，且都随分子间距离的增大而减小，分子力是引力和斥力的合力【解析】分子间同时存在着引力和斥力，且都随r的增大而减小，斥力变化得比引力快，故A错当rr01010m(数量级)时引力和斥力相等，故B项正确当r1010m(数量级)时引力大于斥力，分子力表现为引力，故C错当rr0时，r增大，分子力先增大后减小，当r10r0时，分子力已很微弱，可以忽略不计，故D项错【答案】B3(xx广东高考)清晨，草叶上的露珠是由空气中的水汽凝结成的水珠这一物理过程中，水分子间的()A引力消失，斥力增大B斥力消失，引力增大C引力、斥力都减小D引力、斥力都增大【解析】当水汽凝结成水珠时，水分子之间的距离减小，分子间的引力和斥力同时增大，只是斥力比引力增加得更快一些【答案】D实验：用油膜法测量油酸分子的 大小【问题导思】1为什么用单分子油膜法可测分子直径？2怎样测量一滴油酸溶液中所含油酸的体积？3如何测量油膜的面积？1实验目的用油膜法估测分子的大小2实验原理把一定体积的油酸滴在水面上使其形成单分子油膜，如图118所示，不考虑分子间的间隙，把油酸分子看成球形模型，计算出1滴油酸中含有纯油酸的体积V并测出油膜面积S，通过计算求出油膜的厚度d，即d就是油酸分子的直径图1183实验器材油酸、酒精、注射器或滴管、量筒、浅水盘、玻璃板、坐标纸、彩笔、痱子粉或细石膏粉4实验步骤(1)在浅盘中倒入约2 cm深的水，将痱子粉或细石膏粉均匀撒在水面上(2)取1毫升(1 cm3)的油酸溶于酒精中，制成200毫升的油酸酒精溶液(3)用注射器往量筒中滴入1 mL配制好的油酸酒精溶液(浓度已知)，记下滴入的滴数N，算出一滴油酸酒精溶液的体积.(4)将一滴油酸酒精溶液滴在浅盘的液面上(5)待油酸薄膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔画出油酸薄膜的形状(6)将玻璃板放在坐标纸上(或者玻璃板上有边长为1 cm的方格)，通过数方格个数，算出油酸薄膜的面积S.计算方格数时，不足半个的舍去，多于半个的算一个(7)根据已配制好的油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V.(8)计算油酸薄膜的厚度d，即为油酸分子直径的大小5实验注意事项(1)油酸溶液配制后不要长时间放置，以免改变浓度，而使实验误差增大(2)注射器针头高出水面的高度应为1 cm之内，当针头靠近水面很近(油酸未滴下之前)时，会发现针头下方的粉层已被排开，是由于针头中酒精挥发所致，不影响实验效果(3)实验之前要训练好滴法(4)待测油酸扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓扩散后又收缩有两个原因：第一，水面受油酸滴的冲击凹陷后又恢复；第二，酒精挥发后液面收缩(5)当重做实验时，水从盘的一侧边缘倒出，在这一侧边缘会残留少许油酸，可用少量酒精清洗，并用脱脂棉擦去，再用清水冲洗，这样可保持盘的清洁(6)从盘的中央加痱子粉，使粉自动扩散均匀，这是由于以下两种因素所致：第一，加粉后水的表面张力系数变小，水将粉粒拉开；第二，粉粒之间的排斥这样做，比将粉撒在水面上实验效果好(7)本实验只要求估算分子大小，实验结果数量级符合要求即可6数据处理(1)一滴油酸溶液的平均体积.(2)一滴溶液中含纯油酸的体积VV油酸溶液的体积比(体积比)(3)油膜的面积Sn1 cm2(n为有效格数，小方格的边长为1 cm)(4)分子直径d(代入数据时注意单位的统一)7误差分析产生原因减小方法偶然误差数不完整格数时，对不足半个的判断存在误差数出全部不完整的格数n，它们相当于有个完整的格数系统误差油酸分子(C17H33COOH)的形状为长链形，将其视为球体则与实际分子形体有区别，所以实验只能得到分子直径的数量级，而不能得到准确值(xx福州高二检测)在做用油膜法估测分子大小的实验中，酒精油酸的浓度约为每104 mL溶液中有纯油酸6 mL.用注射器测得1 mL上述溶液为75滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔在玻璃板上描出油酸的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图119所示，坐标纸中正方形方格的边长为1 cm.试求：图119(1)油酸膜的面积是多少？(2)每滴酒精油酸溶液中含有纯油酸的体积？(3)按以上实验数据估测出油酸分子的直径【审题指导】【解析】(1)根据图中的轮廓可知，油膜面积S1061 cm2106 cm2.(2)由1 mL溶液为75滴可知1滴溶液的体积为 mL，又已知每104 mL溶液中有纯油酸6 mL.则1滴溶液中含纯油酸的体积为V mL8106 mL8106 cm3.(3)油酸分子直径d cm7.5108 cm7.51010 m.【答案】(1)106 cm2(2)8106 cm3(3)7.51010 m计算方格个数的方法在计算方格的格数时，可以画一个最大的内接矩形，先求出矩形内的格数，再数矩形外轮廓内多于半个的格数和整格数4(xx上海高考)在“用单分子油膜估测分子大小”实验中(1)某同学操作步骤如下：取一定量的无水酒精和油酸，制成一定浓度的油酸酒精溶液；在量筒中滴入一滴该溶液，测出它的体积；在蒸发皿内盛一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定；在蒸发皿上覆盖透明玻璃，描出油膜形状，用透明方格纸测量油膜的面积改正其中的错误：_(2)若油酸酒精溶液体积浓度为0.10%，一滴溶液的体积为4.8103mL，其形成的油膜面积为40 cm2，则估测出油酸分子的直径为_m.【解析】(1)由于一滴溶液的体积太小，直接测量时相对误差太大，应用微小量累积法减小测量误差液面上不撒痱子粉时，滴入的油酸酒精溶液在酒精挥发后剩余的油膜不能形成一块完整的油膜，油膜间的缝隙会造成测量误差增大甚至实验失败(2)由油膜的体积等于一滴油酸酒精溶液内纯油酸的体积可得：dm1.2109m.【答案】(1)在量筒中滴入N滴溶液在水面上先撒上痱子粉(2)1.2109【备课资源】(教师用书独具)为什么用油酸进行测分子大小的实验油酸是一种脂肪酸，其分子式为C17H33COOH，这类脂肪酸分子的形状为长链形，它的羧基一端浸入水中，而烃链C17H33伸出水面上方，造成油酸长分子在水面上垂直排列，如图教111所示，所以用油酸进行实验在形成单分子油膜这一点上符合实验的要求，而将分子视为球体却与理想化模型有区别所以实验只能得到分子直径的数量级，而不能得到准确值图教1111用油膜法估测分子直径实验的科学依据是()A将油膜看成单分子油膜B不考虑各油分子间的间隙C考虑了各油分子间的间隙D将油膜分子看成球形【解析】该实验的原理就是把油酸分子视为球形，且认为是一个一个紧挨着单层分布，不考虑分子间隙，故A、B、D选项正确【答案】ABD2下列现象不能说明分子做无规则运动的是()A香水瓶打开盖，香味充满房间B汽车驶过后扬起灰尘C糖放入水中，一会儿整杯水变甜了D衣箱里卫生球不断变小，衣服充满卫生球味【解析】A、C、D都是扩散现象，都是由于分子的无规则运动产生的，汽车驶过后扬起灰尘是由于风的作用引起的，故B正确【答案】B3关于布朗运动，下列说法正确的是()A布朗运动就是分子的运动B布朗运动是组成固体微粒的分子无规则运动的反映C布朗运动是液体分子无规则运动的反映D观察时间越长，布朗运动就越显著【解析】布朗运动是悬浮在液体中的固体微粒的无规则运动，不是分子本身的运动，A错；布朗运动是由于液体分子在无规则运动中碰撞固体微粒的不平衡产生的，因此布朗运动间接反映了液体分子的无规则运动，B错，C正确；布朗运动的剧烈程度与温度和固体微粒的大小有关，与观察时间的长短无关，D错误【答案】C4分子间相互作用力由两部分F引和F斥组成，下列说法错误的是()AF引和F斥同时存在BF引和F斥都随分子间距增大而减小C分子力指F引和F斥的合力D随分子间距增大，F斥减小，F引增大【解析】F引和F斥在分子间同时存在，而且都随分子间距离增大而减小，随分子间距离减小而增大，显现出来的分子力是F引和F斥的合力【答案】D5只要知道下列哪一组物理量，就可以估算出气体分子间的平均距离()A阿伏伽德罗常数，该气体的摩尔质量和质量B阿伏伽德罗常数，该气体的摩尔质量和密度C阿伏伽德罗常数，该气体的质量和体积D该气体的密度、体积和摩尔质量【解析】气体分子间的平均距离可由摩尔体积和阿伏伽德罗常数关系求出摩尔体积可由摩尔质量和密度求出【答案】B1分子直径和分子的质量都很小，它们的数量级分别为()Ad1010 m，m1026 kgBd1010 cm，m1029 kgCd1010 m，m1029 kgDd108 m，m1026 kg【解析】可以查阅资料，记住分子直径和分子质量的数量级【答案】A2(xx文昌高二检测)下列关于热运动的说法中，正确的是()A热运动是物体受热后所做的运动B温度高的物体中的分子做的无规则运动C单个分子做永不停息的无规则运动D大量分子做永不停息的无规则运动【解析】热运动是指物体内大量分子做无规则运动，不是单个分子做无规则运动，在物体内的分子，运动速率一般不同，即使是同一个分子在不同时刻其速率也不同热运动在宏观上表现的是温度，当分子的平均速率变化时，物体的温度变化，不仅高温物体中的分子在做无规则运动，低温物体内的分子也同样做无规则运动，只是其平均速率(对同种物质而言)不同而已，故A、B、C是错误的【答案】D3把墨汁用水稀释后取出一滴放在显微镜下观察，如图1110所示，下列说法中正确的是()图1110A在显微镜下既能看到水分子也能看到悬浮的小炭粒，且水分子不停地撞击炭粒B小炭粒在不停地做无规则运动，这就是所说的布朗运动C越小的炭粒，运动越明显D在显微镜下看起来连成一片的液体，实际上是由许许多多的静止不动的水分子组成的【解析】在光学显微镜下，只能看到悬浮的小炭粒，看不到水分子，故A错；在显微镜下看到小炭粒不停地做无规则运动，这就是布朗运动，且看到的炭粒越小，运动越明显，故B、C正确，D显然是错误的【答案】BC4从下列哪一组数据可以算出阿伏伽德罗常数()A水的密度和水的摩尔质量B水的摩尔质量和水分子的体积C水分子的体积和水分子的质量D水分子的质量和水的摩尔质量【解析】A项：无论设水的体积、水的物质的量还是水的质量，都不能将、Mmol与NA联系起来，故无法求出NA.同理可判断B、C两项均不能求出NA.D项：设取n摩尔水为研究对象，则其质量mnMmol，水的分子总数N，故NA，其中m0为水分子质量故D正确，A、B、C错误【答案】D5关于分子间相互作用的引力F引、斥力F斥及引力和斥力的合力F随分子间距离r的变化情况，下列说法中正确的是()Ar越大，F引越大，F斥越小，F越大Br越大，F引越小，F斥越小，F越小Cr越小，F引越大，F斥越大，F越大D以上说法都不对【解析】分子间的作用力F引和F斥都是随分子间距离r的增大而减小；而分子力的合力F随r的变化则比较复杂：在r由零逐渐增大的过程中，F是先减小到零，然后反向增大，最后再减小并趋近于零，即分子力的合力F随r的变化不是单调的【答案】D6下列关于布朗运动、扩散现象和对流的说法正确的是()A三种现象在月球表面都能进行B三种现象在宇宙飞船里都能进行C布朗运动、扩散现象在月球表面能够进行，而对流则不能进行D布朗运动、扩散现象在宇宙飞船里能够进行，而对流则不能进行【解析】布朗运动和扩散现象都是分子无规则热运动的结果，而对流需要在重力作用的条件下才能进行由于布朗运动、扩散现象是由于分子热运动而形成的，所以二者在月球表面、宇宙飞船里均能进行由于月球表面仍有重力存在，宇宙飞船里的微粒处于完全失重状态，故对流可在月球表面进行，而不能在宇宙飞船内进行，故选A、D两项【答案】AD7两个分子从靠近得不能再靠近的位置开始，使二者之间的距离逐渐增大，直到大于分子直径的10倍，在这一过程中，关于分子间的相互作用力的下列说法中正确的是()A分子间的引力和斥力都在减小B分子间的斥力在减小，引力在增大C分子间的作用力在逐渐减小D分子间的作用力先减小后增大，再减小到零【解析】分子间同时存在着引力和斥力，当距离增大时，二力都在减小，只是斥力比引力减小得快当分子间距离rr0时，分子间的斥力大于引力，因而表现为斥力；在rr0时，合力为零；当rr0时，分子间的斥力小于引力，因而表现为引力；当距离大于10r0时，分子间的作用力可视为零，所以分子力的变化是先减小后增大，再减小到零，A、D正确【答案】AD8(xx汉中检测)“用油膜法测定分子的大小”的实验中，体积为V的油滴，在水面上形成近似圆形的单分子油膜，油膜直径为d，则油酸分子直径大小约为()A.B.C.D.【解析】油膜面积S()2，则油酸分子直径d.【答案】A9做布朗运动实验，得到某个观测记录如图1111.图中记录的是()图1111A分子无规则运动的情况B某个微粒做布朗运动的轨迹C某个微粒做布朗运动的速度时间图线D按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线【解析】布朗运动是悬浮在液体中的固体颗粒的无规则运动，而非分子的运动，A错误；既然无规则，所以微粒没有固定的运动轨迹，B错误；对于某个微粒而言，在不同时刻的速度大小和方向均是不确定的，所以无法确定其在某一时刻的速度，也就无法描绘其速度时间图线，C错误【答案】D10(xx济宁高二检测)某同学在“用油膜法估测分子直径”的实验中，计算结果明显偏大，可能是由于()A油酸未完全散开B油酸中含有大量的酒精C计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格D求每滴溶液的体积时，1 mL的溶液的滴数误多记了10滴【解析】油酸分子的直径d，计算结果明显偏大，可能是V取大了或S取小了，油酸未完全散开，所测S偏小，d偏大，A正确；油酸中含有大量酒精不影响结果，B错；计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，使S变小，d变大，C正确；求每滴溶液的体积时，1 mL的溶液的滴数误多记了10滴，使V变小，d变小，D错误【答案】AC11(xx宁波效实中学检测)利用油膜法估测分子的大小实验时，现有按体积比为nm配制好的油酸酒精溶液置于容器中，还有一个充入约2 cm深水的浅盘，一支滴管，一个量筒请补充下述估测分子大小的实验步骤：(1)_(需测量的物理量自己用字母表示)(2)用滴管将1滴油图1112酸酒精溶液滴入浅盘，等油酸薄膜稳定后，将薄膜轮廓描绘在坐标纸上，如图1112所示，(已知坐标纸上每个小方格面积为S，求油膜面积时，半个以上方格面积记为S，不足半个舍去)则油膜面积为_(3)估算油酸分子直径的表达式为d_.【解析】(1)用滴管向量筒内加注N滴油酸酒精溶液，读其体积V.(2)由图可查得面积为105S.(3)1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为V，油膜面积S105S，由d，得d.【答案】(1)见解析(2)105S(3)12(xx岳阳一中检测)随着“嫦娥一号”的成功发射，中国探月工程顺利进行假设未来在月球建一间实验室，长a8 m，宽b7 m，高c4 m，实验室里的空气处于标准状态为了估算出实验室里空气分子的数目，有两位同学各提出了一个方案：方案1取分子直径D11010 m，算出分子体积V1D3，根据实验室内空气的体积Vabc，算得空气分子数为：n.方案2根据化学知识，1 mol空气在标准状态下的体积V022.4 L22.4103 m3.由实验室内空气的体积，可算出实验室内空气的摩尔数nmol；再根据阿伏伽德罗常数算得空气分子数为：nnmolNANA.请对这两种方案做一评价，并估算出实验室里空气分子的数目【解析】方案1把实验室里的空气分子看成是一个个紧挨在一起的，没有考虑空气分子之间的空隙，不符合实际情况通常情况下气体分子间距的数量级为109 m，因此分子本身体积只是气体所占空间的极小一部分，常常可以忽略不计，方案1错误；方案2的计算方法是正确的，根据方案2计算结果如下：nNA6.021023个6.021027个【答案】方案1错误，方案2正确6.021027个第2节气体分子运动与压强(教师用书独具)课标要求知识与技能1.了解分子运动速率的统计分布规律2.从微观角度了解气体压强产生的原因，并能用分子动理论和统计观点解释气体压强过程与方法通过活动、调查、了解统计规律，体会如何从看似毫无规律的事件中寻找出规律情感、态度与价值观通过对统计规律的了解，体会微观世界与宏观世界在某些规律上也有相似性，增强对科学的好奇心与未知欲.课标解读1知道大量偶然事件的统计规律2了解分子运动的特点以及分子运动速率的统计分布规律3理解气体压强的产生原因，知道气体压强、体积、温度的关系；能用分子动理论的观点，来解释有关现象以及与实际生产和生活相关的问题教学地位本节内容是分子动理论基本观点的深化，气体压强的产生原因及影响因素的分析能很好的巩固上节知识，同时也为学习气体奠定基础其中气体分子速率分布规律是微观世界的规律，有重要意义(教师用书独具)新课导入建议教师组织学生完成“抛硬币实验”，记录出现正、反面的次数，然后在全班进行交流和评价，让学生亲身经历“统计规律”的发现过程教学流程设计步骤3：师生互动完成“探究1”互动方式(除例1外可再变换命题角度，补充一个例题以拓展学生思路课标解读重点难点1.初步了解什么是“统计规律”2.理解气体分子运动的特点，知道气体分子速率分布规律3.理解气体压强产生的微观意义，知道影响压强的微观因素.1.气体分子运动的特点(重点) 2.气体分子速率分布规律(重点)3.气体压强的产生与微观解释(难点)4.掌握气体压强的决定因素(难点)偶然中的必然统计规律1.基本知识(1)气体分子运动的特点气体分子都在永不停息地做无规则运动，每个分子的运动状态瞬息万变，每一时刻的运动情况完全是偶然的、不确定的(2)现象某一事件的出现纯粹是偶然的，但大量的偶然事件却会表现出一定的规律(3)定义大量偶然事件表现出来的整体规律(4)气体分子速率分布规律图象图121规律在一定温度下，不管个别分子怎样运动，气体的多数分子的速率都在某个数值附近，表现出“中间多、两头少”的分布规律当温度升高时，该分布规律不变，气体分子的速率增大，分布曲线的峰值向速率大的一方移动2思考判断(1)气体的温度升高时，所有气体分子的速率都增大()(2)某一时刻气体分子向任意一个方向运动的分子数目近似相等()(3)某一温度下大多数气体分子的速率不会发生变化()3探究交流气体分子运动的统计规律有几个特点？【提示】(1)气体分子沿各个方向运动的机会(几率)相等(2)大量气体分子的速率分布呈现中间多(占有分子数目多)、两头少(速率大或小的分子数目少)的规律.气体的压强1.基本知识(1)产生原因大量气体分子频繁撞击器壁，对器壁产生一个稳定的压力，从而产生压强(2)压强特点气体内部压强处处相等(3)决定因素气体的温度单位体积内的分子数2思考判断(1)气球内气体压强是由于气体重力作用产生的()(2)影响气体压强的因素有温度、体积()(3)当温度升高时，气体压强一定变大()3探究交流图122用小滚珠作空气分子模型，把装有滚珠的杯子拿到秤盘上方某处，把1粒滚珠倒在秤盘上，秤的指针会摆动一下再在相同的高处把100粒或更多的滚珠快速倒在秤盘上，秤的指针会在一个位置附近摆动，如图122，如果使这些滚珠从更高的位置倒在秤盘上，可以观察到秤的指针所指示的压力更大想一想，为什么？【提示】秤盘除支持滚珠的重力外，还要支持滚珠碰撞时的“冲力”.对气体分子运动的理解【问题导思】1气体分子的微观结构模型是怎样的？2麦克斯韦气体分子速率分布规律是什么？1气体的微观结构特点(1)气体分子间的距离较大，大于10r0(109m)，气体分子可看成无大小的质点(2)气体分子间的分子力很微弱，通常认为气体分子除了相互碰撞或与器壁碰撞外，不受其他力的作用2气体分子运动的特点(1)气体分子可以在空间自由移动而充满它所能到达的任何空间(2)气体分子间频繁发生碰撞一个空气分子在1 s内与其他分子的碰撞达6.5亿次之多，分子的频繁碰撞使每个分子速度的大小和方向频繁地发生改变，造成气体分子杂乱无章地做无规则运动(3)某时刻，气体分子沿各个方向运动的概率相同某时刻，沿任何方向运动的分子都有，且沿各个方向运动的分子数目是相等的麦克斯韦气体分子速率分布规律：从大量实例中可以看出，在一定温度下，中等速率的分子所占的比例最大理论和大量实验表明，在一定温度下，不管个别分子怎样运动，气体多数分子的速率都在某个数值附近，表现出“中间多、两头少”的分布规律当温度升高时，“中间多、两头少”的分布规律不变，气体分子的速率增大，分布曲线的峰值向速率大的一方移动温度升高时，并不是所有分子的速率都增大，而是分子的平均速率增大，具体到某一个分子具有不确定性(xx龙岩检测)气体分子永不停息地做无规则运动，同一时刻都有向不同方向运动的分子，速率也有大有小下表是氧气分别在0 和100 时，同一时刻在不同速率区间内的分子数占总分子数的百分比，由表能得出结论()按速率大小划分的区间(m/s)各速率区间的分子数占总分子数的百分比(%)0 100 100以下1.40.71002008.15.420030017.011.930040021.417.440050020.418.650060015.116.76007009.212.97008004.57.98009002.04.6900以上0.93.9A.气体分子的速率大小基本上是均匀分布的，每个速率区间的分子数大致相同B大多数气体分子的速率处于中间值，少数分子的速率较大或较小C随着温度升高，气体分子的平均速率不变D气体分子的平均速率基本上不随温度的变化而变化【审题指导】(1)统计规律是建立在大量观测数据基础之上的(2)统计规律只能在有大量事件的情况下才显示出来【解析】根据表格数据，逐项分析如下：选项分析结论A两种温度下，速率低于200 m/s和高于700 m/s的分子数比例明显较小B分子速率在200 m/s700 m/s之间的分子数比例较大C比较0 和100 两种温度下，分子速率较大的区间，100 的分子数所占比例较大，而分子速率较小的区间，0 的分子数所占比例较大气体分子的平均速率随温度升高而增大D比较0 和100 两种温度下，可看到气体分子的平均速率随温度的变化而变化【答案】B气体分子速率分布规律表中只是给出了氧气在0 和100 两个温度下的速率分布情况，通过分析比较可得出：1在一定温度下，气体分子的速率都呈“中间多、两头少”的分布2温度越高，速率大的分子比例较多这个规律对任何气体都是适用的1(xx上海高考)某种气体在不同温度下的气体分子速率分布曲线如图123所示，图中f(v)表示v处单位速率区间内的分子数百分率，所对应的温度分别为T、T、T，则()图123ATTTBTTTCTT，TT DTTT【解析】一定质量的气体，温度升高时，速率增大的分子数目增加，曲线的峰值向速率增大的方向移动，且峰值变小，由此可知正确选项为B.【答案】B气体压强的产生及其决定因素【问题导思】1气体压强是如何产生的？2气体压强大小由哪些因素决定？1产生原因大量做无规则热运动的分子对器壁频繁、持续地碰撞产生了气体的压强单个分子碰撞器壁的冲力是短暂的，但是大量分子频繁地碰撞器壁，就对器壁产生持续、均匀的压力所以从分子动理论的观点来看，气体的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力2决定气体压强大小的因素(1)微观因素气体分子的密度：气体分子密度(即单位体积内气体分子的数目)大，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就多，气体压强就大气体分子的平均速率：气体的温度高，整体上分子运动更加剧烈，气体分子与器壁的碰撞(可视为弹性碰撞)给器壁的冲力就大；从另一方面讲，分子的平均速率大，在单位时间里器壁受气体分子撞击的次数多，累计冲力就大，气体压强就大(2)宏观因素气体的体积：一定质量气体的体积越大，气体的分子密度越小，气体的压强越小气体的温度：气体的温度越高，气体的分子平均动能越大(平均动能下节课学习)，气体的压强越大因密闭容器中气体的密度一般很小，由于自身重力产生的压强极小，可忽略不计，故气体压强由大量气体分子碰撞器壁产生，与地球引力无关，且气体压强处处相等(xx泰安检测)对一定量的气体，若用N表示单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数，则()A当体积减小时，N必定增加B当温度升高时，N必定增加C当压强不变而体积和温度变化时，N必定变化D当压强不变而体积和温度变化时，N可能不变【审题指导】【解析】单位时间内与器壁单位面积相碰的分子数N既与分子密度有关，还与分子的平均速率有关当气体体积减小时，分子密度增加，但若温度降低，分子平均速率变小，N也不一定增加，A错；当温度升高时，分子的平均速率增大，但若体积增大，分子密度减小，N也不一定增加，B错；当气体压强不变，则器壁单位面积受到的压力不变，由于温度变化，平均每个分子对器壁的冲力变化，N只有变化才能保持压强不变，故C正确，D错误【答案】C气体压强决定因素气体的压强是气体分子对器壁频繁碰撞产生的1从微观的角度看，气体的压强大小是由气体分子的平均动能和其密集程度共同决定的2从宏观看，一定质量的气体的压强是由气体的温度和体积共同决定的与液体、固体的压强不同，气体压强与重力无关2封闭在气缸内一定质量的气体，如果保持气体体积不变，当温度升高时，以下说法正确的是()A气体的密度增大B气体的压强增大C气体分子的平均速率减小D每秒撞击单位面积器壁的气体分子数不变【解析】气体的体积不变，对一定质量的气体，单位体积内的分子数不变，当温度升高时，分子的平均速率增大，每秒内撞击单位面积器壁的分子数增加，撞击力增大，压强必增大，所以B项正确，A、C、D均不正确【答案】B综合解题方略气体压强与 大气压强的区别在某一容器中封闭着一定质量的气体，对此气体的压强，下列说法中正确的是()A气体压强是由重力引起的，容器底部所受的压力等于容器内气体所受的重力B气体压强是由大量气体分子对器壁的频繁碰撞引起的C容器以9.8 m/s2的加速度向下运动时，容器内气体压强为零D由于分子运动无规则，所以容器内壁各处所受的气体压强不一定相等【审题指导】(1)明确气体压强与大气压强的产生原因(2)当容器失重时，内部气体分子的运动如何【规范解答】气体压强是由大量气体分子对器壁的频繁碰撞引起的，它由气体的温度和单位体积内的分子数决定，故A、C、D错误，B正确【答案】B气体压强与大气压强的产生原因对比1密闭容器中的气体密度一般很小，由气体自身重力产生的压强可忽略不计，密闭气体的压强是由于气体分子频繁地撞击器壁产生的，大小是由温度和体积决定的，与地球引力无关，所以说，密闭气体对上下、左右、前后器壁的压强大小都相等，不随高度而变化，测量气体压强用压强计2大气压强是由于包围着地球的空气受到重力作用，而对浸在其中的物体产生的压强，其数值随高度的增加而减小大气压强最终还是通过分子碰撞实现对浸入其中的物体产生的压强，大气压强的测量用气压计【备课资源】(教师用书独具)大气压与天气预报大气压与天气预报有什么关系呢？地球表面上的风、云、雨、雪，万千气象，都跟大气运动有关系，而造成大气运动的动力就是大气压分布的不平衡和气压分布的经常变化由于地球表面各处在太阳照射下受热情况不同，各地的空气温度就有较大差别温度高的地方，空气膨胀上升，空气变得稀薄，气压就低；温度低的地方，空气收缩下沉，密度增大，气压就高另外，大气流动也是