高中物理 7.1《物体是由大量分子组成的》课件 新人教版选修3-3.ppt

7 1 物体是由大量分子组成的 教学目标 1 在物理知识方面的要求 1 知道一般分子直径和质量的数量级 2 知道阿伏伽德罗常数的含义 记住这个常数的数值和单位 3 知道用单分子油膜方法估算分子的直径 2 培养学生在物理学中的估算能力 会通过阿伏伽德罗常数估算固体和液体分子的质量 分子的体积 或直径 分子数等微观量 1 3 53 渗透物理学方法的教育 运用理想化方法 建立物质分子是球形体的模型 是为了简化计算 突出主要因素的理想化方法 二 重点 难点分析1 重点有两个 其一是使学生理解和学会用单分子油膜法估算分子大小 直径 的方法 其二是运用阿伏伽德罗常数估算微观量 分子的体积 直径 分子数等 的方法 2 尽管今天科学技术已经达到很高的水平 但是在物理课上还不能给学生展现出分子的真实形状和分子的外观 这给讲授分子的知识带来一定的困难 也更突出了运用估算方法和建立理想模型方法研究固体 液体分子的体积 直径 分子数的重要意义 三 教具1 幻灯投影片或课件 水面上单分子油膜的示意图 离子显微镜下看到钨原子分布的图样 2 演示实验 演示单分子油膜 油酸酒精溶液 1 200 滴管 直径约20cm圆形水槽 烧杯 画有方格线的透明塑料板 分子动理论的内容 1 物质是由大量分子组成的 2 分子永不停息地做无规则的运动 3 分子之间存在着相互作用力 第十一章分子热运动能量守恒 一 物体是由大量分子组成的 阅读课文 回答以下问题 这里所说的分子与化学中所说的分子有何不同 答 化学中讲的分子是 具有物质的化学性质的最小微粒 物理中所说的分子指的是 做热运动时遵从相同规律的微粒 包括组成物质的原子 离子或分子 一 分子的大小 组成物质的分子是很小的 不但用肉眼不能直接看到它们 就是用光学显微镜也看不到它们 那怎么才能看到分子呢 我国科学家用扫描隧道显微镜拍摄的石墨表面原子的排布图 图中的每个亮斑都是一个碳原子 用扫描隧道显微镜 能有放大几亿倍 一 扫描隧道显微镜 扫描隧道显微镜拍摄的石墨表面原子排布图 分子的大小 放大上亿倍的蛋白质分子结构模型 怎样才能知道分子的大小呢 2 具体做法是 把一滴油酸滴到水面上 油酸在水面上散开形成单分子油膜 如果把分子看成球形 单分子油膜的厚度就可认为等于油膜分子的直径 1 有一种粗略测定分子大小的方法叫油膜法 那么如何才能求出单分子油膜层的厚度 即分子直径 呢 1 先测出油酸滴的体积V 2 测出水面上漂浮的油膜的表面积S 3 单分子油膜的厚度等于油滴体积V与油膜面积S的比值 方法小结 通过测量较大量来研究较小量 在用油膜法测定分子的直径时 实际上做了理想化处理 请问 有哪些地方做了理想化处理 把分子看成球形 答 把滴在水面上的油酸层当作单分子油膜层 3 油分子一个紧挨一个整齐排列 一些数据太大或很小 为了书写方便 习惯上用科学记数法写成10的乘方数 如3 10 10m 我们把10的乘方数叫做数量级 1 10 10m和9 10 10m 数量级都是10 10m 一般分子直径的数量级为10 10m 除少数有机物大分子以外 数量级 例1 将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 现取1滴油酸酒精溶液滴到水面上 随着酒精溶于水 油酸在水面上形成一单分子薄层 已测出这一薄层的面积为0 2m2 由此可估测油酸分子直径是多少 1滴油酸酒精的体积为1 50cm3其中含油酸体积为10 10m3油酸膜的厚度为5 10 10m 练习1 体积是10 4cm3的油滴滴于水中 若展开成一单分子油膜 则油膜面积的数量级是 A 102cm2B 104cm2C 106cm2D 108cm2 B 固体 液体 小球模型 气体 立方体模型 分子 分子模型 在计算固液体分子大小时 作为一个近似的物理模型 可把分子看成是一小球 则 对气体可以把分子当作是一个小立方体 这个小立方体的边长可以看作相当于分子间的平均距离 即 以上两式中d表示分子的直径 V表示固液体分子的体积或气体分子所占的空间体积 二 阿伏加德罗常数 1 回忆化学中学过的阿伏加德罗常数 1mol的任何物质都含有相同的粒子数 这个数就叫阿伏加德罗常数 例2 已知水的摩尔体积是1 8 10 5m3 mol 每个水分子的直径是4 10 10m 设想水分子是一个挨一个排列的 求1mol水中所含的水分子数 2 根据分子的大小 可以计算出阿伏加德罗常数 一个分子的体积 1mol水中所含的水分子数 6 0 1023mol 1 N 练习2 由油滴实验测得油酸分子的直径为1 12 10 9m 已知油酸的密度为6 37 102kg m3 已知油酸的摩尔质量为282g mol 试求阿伏加德罗常数 解 设想油酸分子一个挨一个排列 1mol油酸分子的质量为M 密度为 油酸分子的直径为d 把每个油酸分子当作小球 则其体积为 1mol油酸的体积 1mol油酸所含的微粒数 即阿伏加德罗常数为NA NA 6 1023mol 1 应用 1 已知物质的摩尔质量M 物体的密度p 阿伏加德罗常数NA 物质的质量m则 分子的质量m分子 M NA分子的体积v分子 V摩尔 NA M p NA所含有的分子数N 摩尔数 NA m M NA标准状态下 1mol气体的体积为22 4升 v升气体含有的分子数N v V摩尔 NA注意 上式对气体不适用 求得的分子体积应是气体分子占有的空间 2 应用阿伏加德罗常数 A 计算物质所含的粒子数 例3 求 1cm3水中含有的分子数 1mol水的质量是0 018kg B 计算分子的质量 分子质量的数量级 10 26 10 27kg 例4 已知 水和氢气的摩尔质量分别是1 8 10 2kg mol和2 10 3kg mol 求水分子和氢分子的质量 已知NA 6 0 1023mol 1 C 计算分子的体积 不适用于求气体分子的体积但能计算气体分子所占的空间体积 例5 已知 水的摩尔质量是1 8 10 2kg mol 水的密度是1 103kg m3 求水分子的体积 已知NA 6 0 1023mol 1 例6 若已知铁的原子量是56 铁的密度是7 8 103kg m3 求 1 质量是1g的铁块中铁原子的数目 取1位有效数字 2 计算出铁原子的直径是多少米 例题 已知空气的摩尔质量是 则空气中气体分子的平均质量多大 成年人做一次深呼吸 约吸入450cm3的空气 则做一次深呼吸所吸入的空气质量是多少 所吸入的气体分子数量是多少 按标准状况估算 解析 空气分子的平均质量为 2 成年人做一次深呼吸所吸入的空气质量为 所吸入的分子数为 随堂练习 1 下列哪一组已知数据中能求出阿伏加德罗常数 A物质分子的质量和体积B物体的质量和它的摩尔质量C物体的质量 密度和它的分子体积D物体的摩尔体积 密度及其分子质量 D D 2 1克水中含有的水分子个数为 A6 02 1023B3 01 1023C6 02 1022D3 34 1022 3 2004年浙江高考 若以 表示水的摩尔质量 表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积 为表示在标准状态下水蒸气的密度 NA为阿伏加德罗常数 m 分别表示每个水分子的质量和体积 下面是四个关系式 NA m NA m NA NA其中A 和 都是正确的 B 和 都是正确的 C 和 都是正确的 D 和 都是正确的 答案 B 4 已知阿伏加德罗常数为NA 铜的摩尔质量为M 密度为 均为国际单位 则 A 1m3铜原子含原子数目为 NA MB 1个铜原子质量是M NAC 1个铜原子的体积是M NAD 1kg铜所含原子的数目是 NA ABC 5 只要知道下列哪一组物理量 就可以估算出气体中分子的平均距离 A 阿伏加德罗常数 该气体的摩尔质量和质量B 阿伏加德罗常数 该气体的摩尔质量和密度C 阿伏加德罗常数 该气体的摩尔质量和体积D 该气体的密度 体积和摩尔质量 B 6 下列数据能求出阿伏加德罗常数的是 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 D 7 水的分子量18 水的密度为103kg m3 阿伏加德罗常数为NA 6 02 1023个 mol 则 1 水的摩尔质量M 18g mol 2 水的摩尔体积V M 18 1 18g cm3 3 一个水分子的质量m0 M NA 18 6 02 1023 2 99 10 26kg 4 一个水分子的体积V0 V NA 2 99 10 23cm3 5 10g水中含有的分子数目N mNA M 3 344 1021 8 估算在标准状态下气体分子间的距离 解 将每个空气分子所占据的空间设为小立方体 则小立方体的边长为气体分子间的距离 V摩尔 22 4 10 3m3 NA d3 V摩尔d V摩尔 NA 1 3 22 4 10 3 6 02 1023 1 3m 3 8 10 9m 小结 1 一般物体中的分子数目是很大的 2 一般分子的质量也是很小的 一般分子质量数量级是10 26Kg3 阿伏加德罗常数是联系微观世界和宏观世界的桥梁 通过该常数把摩尔质量 摩尔体积跟分子质量 分子大小等微观物理量联系起来了 一般分子直径的数量级为10 10m 分子的模型 把分子看成球形或正方体模型