高中物理必备知识点:物质是由大量分子组成的

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高中物理必备知识点:物质是由大量分子组成的

第七章 分子动理论 7.1 物质是由大量分子组成的 三维教学目标 1、知识与技能 (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、过程与方法:通过单分子油膜法估算测量分子大小,让学生体会到物质是由大量分子组成的。形成正确的 唯物主义价值观。 3、情感、态度与价值观 教学重难点 (1)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; (2)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。[来源:学科网 ZXXK][来源:学科网] 教学教具 (1)教学挂图或幻灯投影片: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(1:20O),滴管,直径约 20cm 圆形水 槽,烧杯,画有方格 线的透明塑料板。 教学过程: 第一节 物质是由大量分子组成的[来源:学&科&网] (一)热学内容简介 (1)热现象:与温度有关的物理现象。如热胀冷缩、摩擦生热、水结冰、湿衣服晾干等都是热现象。 (2) 热学的主要内容:热传递、热膨胀、物态变化、固体、液体、气体的性质等。[来源:学科网 ZXXK] (3)热学的基本理论:由于热现象的本质是大量分子的无规则运动,因此研究热学的基本理论是分子动理论、 量守恒规律。 (二)新课教学 1、分子的大小:分子是看不见的,怎样能知道分子的大小呢? (1)单分子油膜法是最粗略地说明分子大小的一种方法。 演示:如果油在水面上尽可能地散开,可认为在水面上形成单分子油膜,可以通过幻灯观察到,并且利用已 制好的方格透明胶片盖在水面上,用于测定油膜面积。如图 1 所示。 提问:已知一滴油的 体积 V 和水面上油膜面积 S,那么这种油分子的直径是多少?(如果分子直径为 d,油滴 体积是 V,油膜面积为 S,则 d=V/S,根据估算得出分子直径的数量级为 10-10m) (2)利用离子显微镜测定分子的直径。 看物理课本上彩色插图,钨针的尖端原子分布的图样:插图的中 心部分亮点直接反映钨原子排列情况。经过计算得出钨原子之间的距离是 2×10-10m。如果设想钨原子是一 个挨着一个排 列的话,那么钨原子之间的距离 L 就等于钨原子的直径 d,如图 2 所示。 (3)用不同方法测量出分子的 大小并不完全相同,但是数量级是相同的。 测量结果表 明,一般分子直径的数量级是 10-10m。例如水分子直径是 4×10-10m,氢分子直径是 2.3×10-10m。 (4)分子是小球形是一种近似模型,是简化地处理问题,实际分子结构很复杂,但通过估算分子大小的数量 级,对分子的大小有了较深入的认识。 2、阿伏伽德罗常数 提问:在化学课上学过的阿伏伽德罗常数是什么 意义?数值是多少?明确 1mol 物质中含有的微粒数(包括原 子数、分子数、离子数……)都相同。此数叫阿伏伽德罗常数,可用符号 NA 表示此常数, NA=6.02×1023 个 /mol,粗略计算可用 NA=6×1023 个/mol。(阿伏伽德罗常数是一个基本常数,科学工作者不断用各种方法测 量它,以期得到它精确的数值。) 提问:摩尔质量、摩尔体积的意义? 如果已经知道分子的大小,不难粗略算出阿伏伽德罗常数。例如,1mol 水的质量是 0.0 18kg,体积是 1.8 ×10-5m3。每个水分子的直径 是 4×10-10m,它的体积是(4×10-10)m3=3×10-29m3。如果设想水分子是一个挨 着一个排列的。 如何算出 1mol 水中所含的水分子数? 3、微观物理量的估算 若已知阿伏伽德罗常数,可对液体、固体的分子大小进行估算。事先我们假定近似地认为液体和固体的 分子是一个挨一个排列的(气体不能这样假设)。 提问:1mol 水的质量是 M=18g,那么每个水分子质量如何求? 提问:若已知铁的相对原子质量是 56,铁的密度是 7.8×103kg/m3,试求质量是 1g 的铁块中铁原子的数目(取 1 位有效数字)。又问:是否可以计算出铁原子的直径是多少来? [来源:学科网] 总结:以上计算分子的数量、分子的直径,都需要借助于阿伏伽德罗常数。因此可以说,阿伏伽德罗常数是 联系微观世界和宏观世界的桥梁。它把摩尔质量 、摩尔体积等这些宏观量与分子质量、分子体积(直径)等 这些微观量联系起来。 课堂练习: (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(B)A.102cm2 B.104cm2 C.106cm2 D. 108cm2 (2)已知铜的密度是 8.9×103kg/m3,铜的摩尔质量是 63.5×10-3kg/mol。体积是 4.5cm3 的铜块中,含有 多少原子?并估算铜分子的大小。(3.8×1023, 3×10-10m) 课堂小结 (1)物体是由体积很小的分子组成的。这一结论有坚实的实验基础。单分子油膜实验等实验是上述结论的有 力依据。分子直径大约有 10-10m 的数量级。 (2)阿伏伽德罗常数是物理学中的一个重要常数,它的意义和常数数值应该记住。 (3)学会计算微观世界的物理量(如分子数目、分子质量、分子直径等)的一般方法。由于微观量是不能直 接测量的,人们可以测定宏观物理量,用阿伏伽德罗常数作为桥梁,间接计算出微观量来。如分子质量 m, 可通过物质摩尔质量 M 和阿伏伽德罗常数 NA ,得到 m=M/NA。通过物质摩尔质量 M、密度 ρ、阿伏伽德罗常 数 NA,计算出分子直径:
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