高中物理必备知识点：物质是由大量分子组成的

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：