高中物理1.1《一种新的研究方法》1.2《走进分子世界》课件（沪科选修3—2）

欢迎进入物理课堂 1 1一种新的研究方法1 2走进分子世界 课标定位学习目标 1 了解统计规律及其特点 能够运用统计规律分析调查一些事件 2 知道分子大小 质量的数量级 能够利用油膜法估测分子直径 3 知道阿伏伽德罗常量 会用这个常量进行有关的计算和估算 重点难点 油膜法估测分子的直径 核心要点突破 课堂互动讲练 知能优化训练 1 2走进分子世界 课前自主学案 课前自主学案 常数 常数 2 统计规律的特点 1 它是在大量的随机 偶然 事件的 中起作用的规律 它揭示的是大量事件在 上的性质及这些事件间的 联系 2 统计规律只能在 的情况下才显示出来 它的可靠性跟统计事件的 有关 事件的 越多 统计规律就显示得越 集合 整体 必然 大量事件 数量 数量 明显 3 实测的概率与用统计理论得出的值总会有一定的偏差 叫做 这是统计规律所特有的 一般来说 被统计的事件数量越多 该现象就越 涨落 不显著 二 分子何其小1 利用单分子油膜法测量分子直径的原理把一滴油滴到水面上 油在水面上散开形成单分子油膜 在计算分子大小时 通常可以把分子看做是一个 这是一个近似模型 通常认为 等于油分子的直径 而油分子是一个挨一个地排列整齐的 实验时测出油滴的体积V 再测出油膜的面积S 就可估算出油分子的直径d 公式d 弹性小球 油膜的厚度 2 实验结论测量结果表明一般分子的直径的数量级为 如水分子直径约为4 10 10m 氢分子直径约为2 3 10 10m 10 10m 三 分子何其多1 阿伏伽德罗常量的认识我们在化学中已学过 1mol任何物质所包含的粒子的数目都相等 这个数目叫做 用符号NA表示 目前 它的公认值是NA 6 023 1023mol 1 在通常的计算中 可取NA mol 1 阿伏伽德罗常量 6 0 1023 2 阿伏伽德罗常量的意义阿伏伽德罗常量是一个重要的常量 它仿佛是 和 之间的一座桥梁 它把摩尔质量 摩尔体积这些宏观物理量与分子质量 分子大小等微观物理量联系起来 宏观世界 微观世界 核心要点突破 一 分子的两种基本模型1 球形模型 固体和液体可看做一个紧挨着一个的球形分子排列而成的 忽略分子间空隙 如图1 1 1甲所示 图1 1 1 2 立方体模型 气体分子间的空隙很大 把气体分成若干个小立方体 气体分子位于每个小立方体的中心 每个小立方体是每个分子平均占有的活动空间 忽略气体分子的大小 如图1 1 1乙所示 特别提醒 1 理想模型是在一定场合 一定条件下突出客观事物的某种主要因素 忽略次要因素而建立的 将分子看做球形或者看做立方体 与力学中的质点 电学中的点电荷一样 都是理想化模型 这是一种科学的近似处理方法 2 由于建立的模型不同 得出的结果稍有不同 但数量级一般是相同的 一般在估算固体或液体分子直径或分子间距离时采用球形模型 在估算气体分子间的距离时采用立方体模型 即时应用 即时突破 小试牛刀 1 1cm3的水和标准状况下1cm3的水蒸气中各有多少个分子 在上述两种状态下 相邻两个水分子之间的间距各是多少 答案 3 3 1022个2 7 1019个3 9 10 10m3 3 10 9m 二 油膜法估测分子直径的实验方案1 实验设计油酸的分子式为C17H33COOH 它的一个分子可以看成由两部分组成 一部分是C17H33 另一部分是 COOH 其中 COOH对水有很强的亲和力 当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时 油酸就在水面上散开 其中的酒精溶于水中并很快挥发 在水面上形成近似圆形的一层纯油酸薄膜 如图1 1 2所示 其中C17H33 部 分冒出水面 而 COOH部分留在水中 油酸分子直立在水面上 形成一个单分子层油膜 如图1 1 2所示 图1 1 2 2 进行实验 1 在浅盘中倒入约2cm深的水 将痱子粉均匀地撒在水面上 2 用注射器往小量筒中滴入1mL油酸溶液 记下滴入的滴数n 算出一滴油酸的体积V0 3 将一滴油酸溶液滴在浅盘的液面上 4 待油酸薄膜形状稳定后 将玻璃放在浅盘上 用水彩笔 或钢笔 画出油酸薄膜的形状 5 将玻璃放在坐标纸上 算出油酸薄膜的面积S 或者玻璃板上有边长1cm的方格 则也可通过数方格数 算出油酸薄膜的面积S 计算方格数时 完整的算一个 面积大于一半的也算一个 面积小于一半的舍去 即时应用 即时突破 小试牛刀 2 在做 用油膜法估测分子直径 的实验中 若用直径为0 5m的浅圆盘盛水 让油酸在水面上形成一层单分子油酸薄膜 那么油酸液滴体积的数量级不能大于 m3 答案 10 11 1 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 求每滴体积时 1mL的溶液的滴数多记了10滴 课堂互动讲练 2 在做 用油膜法估测分子大小 实验中 油酸酒精溶液的浓度为104mL溶液中有纯油酸6mL 用注射器测得1mL上述溶液中有液滴50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 在玻璃板上描出油膜的轮廓 然后把玻璃板放在坐标纸上 其形状如图1 1 3所示 坐标中正方形小方格的边长为20mm 求 图1 1 3 油酸膜的面积是多少 每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是多少 根据上述数据 估测出油酸分子的直径是多少 结果保留两位有效数字 精讲精析 1 油酸分子直径d V S 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 油酸中含有大量的酒精 不影响结果 B错 若计算面积时舍去了所有不足一格的方格 使S变小 d变大 故C正确 若求每滴体积时 1mL的溶液多记了10滴 使V变小 d变小 D不正确 答案 1 AC 2 2 32 10 2m2 1 2 10 11m3 5 2 10 10m 某种物质的摩尔质量为M kg mol 密度为 kg m3 若用NA表示阿伏伽德罗常量 则 1 每个分子的质量是 kg 2 1m3的这种物质中包含的分子数目是 3 1mol的这种物质的体积是 m3 4 平均每个分子所占据的空间是 m3 思路点拨 本题考查的是宏观量和微观量的计算 解决本知识点的关键是理解宏观量和微观量的物理意义 灵活运用阿伏伽德罗常量解决问题 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全