高一物理教案：第15讲 分子动理论

高一物理教案：第15讲 分子动理论

辅导教案 学员姓名： 学科教师：‎ 年 级：高一 辅导科目：物理 ‎ 授课日期 ‎××年××月××日 时 间 A / B / C / D / E / F段 主 题 分子理论 教学内容 ‎1、掌握分子动理论的内容 ‎2、能够完成微观计算 ‎3、掌握油膜发实验。‎ 教法指导：因为初中就学习过这部分内容，所以老师可以通过提问的方式回顾以前学习的内容来引入本节课。也可以通过下面的对话内容引入。建议时间10分钟。‎ ‎ 师：同学们，有没有发现老师今天的办公室有什么不一样？（当喷过香水）‎ ‎ 生A：很香 ‎ 生Ｂ：。。。。。。。。。。‎ ‎ 师：对的，看来A同学的鼻子很是灵敏啊，没错，老师刚喷了一些香水，同学们，我们能闻到香水的味道，是因为什么啊？‎ ‎ 生：老师，这是我们学习过的扩散现象！‎ ‎ 师：没错，这就是因为我么初中学习过的分子的扩散现象，今天我们就来深入的学习一下分子动理论。‎ 一、知识梳理 分子动理论 ‎1、物体是由大量分子组成的 ‎（1）分子模型：型可以把单个分子看做一个立方体，或是一个小球。通常情况下把分子看做小球。‎ ‎①对液体、固体来说，分子紧密排列。在估算分子直径时，设想分子是一个球体。在估算分子间距离时，设想分子是一个正方体，正方体的边长即为分子间距。‎ ‎②气体分子不是紧密排列的，所以上述微观模型对气体不适用，但上述微观模型可用来估算气体分子间的距离。‎ ‎（2）阿伏加德罗常数： NA=6.02×1023mol-1。它是微观世界的—个重要常数，是联系微观物理量和宏观物理量的桥梁。‎ ‎①已知固体和液体（气体不适用）的摩尔体积Vmol和一个分子的体积v，则NA=。‎ ‎②已知物质的质量和摩尔质量，则物质的分子数 n=NA．‎ ‎2、分子在永不停息的做无规则运动 ‎（1）分子的无规则运动和物体的温度有关，温度越高，分子运动的越剧烈。‎ 体现：扩散现象、布朗运动等。‎ u 布朗运动的成因及其意义。 布朗运动是悬浮在液体(或气体)中的微粒的无规则运动。折线不是运动轨迹。这种运动并不是分子的运动，而是由于微粒受到分子撞击力不平衡所致，故它能反映分子的运动特征，即布朗运动的意义：‎ ‎①布朗运动的永不停止，说明分子运动是永不停止的。‎ ‎②布朗运动路线无规则，说明分子运动是无规律的。‎ ‎③布朗运动随温度的升高而越加剧烈，说明分子的无规律运动剧烈程度与温度有关。‎ ‎（2）分子速率的统计分布 ‎①气体分子的速率分布，表现出“中间多，两头少”的统计分布规律 ‎②温度一定时，某种气体分子的速率分布是确定的，温度升高，气体分子的平均速率增大，但不是每个分子的速率都增大。‎ ‎3、分子之间的相互作用 分子之间存在着相互作用的引力f引和相互作用的f斥，实际表现出来的分子力F是分子引力f引和分子斥力f斥的合力。f引和f斥是同时存在的，它们的大小与分子间距离有关，且都随分子间距离的增大而减小，只不过斥力减小得更快些。‎ 当r＞ro，f斥＜f引 分子力F表现为引力 当r＝ro，f斥＝f引 分子力F＝0‎ 当r＜ro，f斥＞f引 分子力F表现为斥力 这里ro的数量级约为10-10米。‎ 分子力属短程力，当分子间的距离的数量级大于10-9米时，已经变得十分微弱，可以认为分子力为零。‎ ‎ ‎ 一、 利用阿伏伽德罗常数计算物质的微观物理量 ‎ 教学指导：此类题目跟化学中的计算很是相似，学生如果化学还不错解决这类问题难度不大，注意基础公式的转换，这部分内容也不是很难，例题由老师讲解，变式训练由学生独立完成。‎ 例1、体积为V的油滴，落在平静的水面上，扩展成面积为S的单分子油膜，则该油滴的分子直径约为 。已知阿伏伽德罗常数为NA，油的摩尔质量为M，则一个油分子的质量为 。‎ ‎【解析】解：单分子油膜法，用油滴体积与面积的比值，根据总质量除以阿伏伽德罗常数可得结果 ‎【答案】 ， ‎ 变式练习1某物质的密度为ρ，摩尔质量为μ，阿伏伽德罗常数为NA，则单位体积该物质中所含的分子个数为（ ）‎ ‎（A） （B） （C）μ （D）ρ ‎【答案】D ‎ ‎ 变式练习2、利用单分子油膜法可以粗测分子的大小和阿伏加德罗常数，如果已知体积为V的一滴油在水面上散开形成的单分子油膜的面积为S，这种油的摩尔质量为M，密度为ρ，则阿伏加德罗常数NA可表示为（ ）‎ A． B． C． D．‎ ‎【答案】A 二：关于分子力的概念辨析 ‎ 教法指导：分子力是短程力，引力和斥力是同时存在的，同时增大同时减少，注意临界距离R0，例题由老师讲解，变式训练由学生独立完成。‎ 例2、分子间的相互作用力由引力与斥力共同产生，并随着分子间距离的变化而变化。则（ ）‎ ‎（A）分子间引力随分子间距的增大而增大 ‎ ‎（B）分子间斥力随分子间距的减小而增大 ‎（C）分子间相互作用力随分子间距的增大而增大 ‎（D）分子间相互作用力随分子间距的减小而增大 ‎【解析】分子间相互作用力的特点，注意斥力和引力随距离的增大而减小，但相互作用力是斥力和引力的合力，随距离不是线性变化 ‎【答案】Ｂ 变式训练1、甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于r轴上，甲、乙两分子间作用力与分子间距离关系图象如图中曲线所示，F＞0为斥力，F＜0为引力．a、b、c、d为r轴上四个特定的位置，现把乙分子从a处由静止释放，则 （ ）‎ ‎（A）乙分子从a到c一直加速 ‎（B）乙分子从a到b加速，从b到c减速 ‎（C）乙分子从a到c过程中，两分子间的分子势能一直增大 ‎（D）乙分子从a到c过程中，两分子间的分子势能先减小后增加 ‎【答案】Ａ 变式训练2、如图所示，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之间的距离，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（ ）‎ ‎（A）ab为引力曲线，cd为斥力曲线，e点横坐标的数量级为10-10m ‎（B）ab为斥力曲线，cd为引力曲线，e点横坐标的数量级为10-10m ‎（C）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大，则分子势能亦越大 ‎【答案】Ａ 三：油膜法侧分子大小的实验 教法指导：用油膜法估测分子的大小 估测分子的大小通常采用油膜法。用油膜法测分子的直径有两个理想化近似条件：‎ ‎①把在水面上尽可能分散开的油膜视为单分子油膜。‎ ‎②‎ 把形成单分子油膜的分子视为紧密排列的球形分子，此时只须测出油滴的体积V，再测出油膜的面积S。最后根据1滴油酸的体积V和油膜面积S就可以算出油膜的厚度(D=)，即油酸分子的尺寸。其线度的数量级为10-10m。用不同的方法测出的分子大小并不完全相同，但是数量级是一致的。除了一些高分子有机物之外，一般分子直径的数量级约为10-10m。‎ 变式练习要求学生独立完成并且互相讲解。‎ 例3、在“油膜法估测分子的直径”实验中，‎ ‎（1）（多选题）该实验中的理想化假设是（ ）‎ ‎（A）将油膜看成单分子层油膜 （B）不考虑各油分子间的间隙 ‎（C）不考虑了各油分子间的相互作用力 （D）将油分子看成球形。‎ ‎（2）（单选题）实验中使用到油酸酒精溶液，其中酒精溶液的作用是（ ）‎ ‎（A）可使油酸和痱子粉之间形成清晰的边界轮廓 ‎（B）对油酸溶液起到稀释作用 ‎（C）有助于测量一滴油酸的体积 ‎ ‎（D）有助于油酸的颜色更透明便于识别 （3） 某老师为本实验配制油酸酒精溶液，实验室配备的器材有：面积为0.22m2的蒸发皿，滴管，量筒（50滴溶液滴入量筒体积约为1毫升），纯油酸和无水酒精若干等。已知分子直径数量级为10－10m，则该老师配制的油酸酒精溶液浓度（油酸与油酸酒精溶液的体积比）至多为 ‰（保留两位有效数字）。‎ ‎【解析】同步教学指导 ‎【答案】（1）ABD　（2）B　（3）1.1‎ 变式训练1体积为V的油滴，滴在平静的水面上，扩展成面积为S的单分子油膜，则该油滴的分子直径为 ① ；已知阿伏伽德罗常数为NA，油的摩尔质量为M，则一个油分子的质量为 ②___。‎ ‎【答案】； ‎ 变式训练2在《用油膜法估测分子大小》实验中所用的油酸酒精溶液的浓度为每1000mL溶液中有纯油酸0.6mL，用注射器测得1mL上述溶液为80滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘内，让油膜在水面上尽可能散开，测得油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示，图中正方形方格的边长为1cm，则：‎ ‎①油酸膜的面积是___________cm2，‎ ‎②实验测出油酸分子的直径是_____________m（结果保留两位有效 数字）.‎ ‎【答案】①115～120都对 ② 6.3×10-10～6.5×10-10 都对 ‎（1. 可针对学生不同的水平，选题时难易程度上要有区分；‎ ‎2. 可根据实际情况，通过竞赛的互动方式进行，并给予学生相应的鼓励与表扬）‎ ‎【A组】‎ ‎1．下列叙述正确的是（ ）‎ A．悬浮在液体中的固体微粒越大，布朗运动就越明显 B．物体的温度越高，分子热运动的平均动能越大 C．当分子间的距离增大时，分子间的引力变大而斥力减小 D．物体的温度随着科学技术的发达可以降低到绝对零度 ‎2．若以μ表示水的摩尔质量，v表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积，ρ表示在标准状态下水蒸气的密度，NA为阿伏加德罗常数，m、v0分别表示每个水分子的质量和体积。下列关系式中正确的是 ( )‎ A．NA＝ 　　B．ρ＝ 　 C．m＝ 　　D．v0＝ ‎ ‎4．温度都是0℃的10克冰和10克水比较，它们的 （ ）‎ A．分子数相同，分子无规则运动的平均动能也相同 B．质量相同，温度相同，内能也相同 C．就分子的平均动能而言，水分子较大 D．水的内能比冰大 ‎5．对于气体，下列说法正确的是 （ ）‎ A．温度升高，气体中每个分子的动能都增大 B．在任一温度下，气体分子的速率分布呈现“中间多，两头少”的分布规律 C．在微观角度看，气体的压强取决于气体分子的平均动能和分子的密集程度 D．气体吸收热量，对外做功，则温度一定升高 ‎6．设有甲、乙两分子，甲固定在0点，ro为其平衡位置间的距离，今使乙分子由静止开始只在分子力作用下由距甲0.5ro处开始沿x方向运动，则 （ ）‎ A．乙分子的加速度先减小，后增大 B．乙分子到达ro处时速度最大 C．分子力对乙一直做正功，分子势能减小 D．乙分子一定在0.5ro～l0ro间振动 ‎７．若某种实际气体分子之间的作用力表现为引力，下列关于一定质量的该气体内能的大小，与气体体积和温度关系的说法正确的是（ ）‎ A．如果保持其体积不变，温度升高，内能增大 B．如果保持其体积不变，温度升高，内能减少 C．如果保持其温度不变，体积增大，内能增大 D．如果保持其温度不变，体积增大，内能减少 ８． 已知阿伏加德罗常数为NA，空气的摩尔质量为M，室温下空气的密度为ρ（均为国际单 ‎ 位）。则1kg空气含分子的数目为_____________；室温下相邻空气分子间的平均距离为_____________． ‎ ‎９．如图所示，在针管中有一定质量的气体，当温度不变时，用力压活塞使气体的体积减小，则管内气体的压强_____________（填“变大”或“变小”）按照气体分子热运动理论从微观上解释，这是因为：__________________。‎ 数字）.‎ ‎１０、如图所示，用细线将一块玻璃板水平地悬挂在弹簧秤下端，并使玻璃板贴在水面上，然后缓慢提起弹簧秤，在玻璃板脱离水面的一瞬间，弹簧秤读数会突然增大，主要原因是（ ）‎ A．水分子做无规则热运动 B．玻璃板受到大气压力作用 C．水与玻璃间存在在万有引力作用 D．水与玻璃间存在分子引力作用 ‎【答案】1．B 易错点为选项C，分子间的引力斥力都随着分子间距的增大而减小，错因是概念不清。 ‎ ‎2．AC 在计算体积时要特别注意固液态的区别。 ‎ ‎3．A 由题意气体的初末状态相同，内能不变，所以在一系列的变化中做功的总值与热传递的大小应相等，所以A对；因W1W2Q1Q2数据不明确，所以无法判断他们的大小．‎ ‎4．A D ‎5．BC D项的判断要注意改变内能有两种方式。‎ ‎6．B 乙分子由距甲0.5r0处开始沿x方向运动过程中分子力先为斥力后为引力，加速度先小后变大再减小，所以A错；在r0处加速度为0但速度最大，分子力对乙先做正功后做负功，最后不做功，乙分子没有受到回复力的作用故D错。‎ ‎７．AC 体积增大，分子力做负功，分子势能增大 ‎８．NA/M；‎ ‎９．增大； 分子的平均动能不变，分子的密集程度增大 ‎１０、Ｄ ‎【B组】‎ ‎1．下列现象中能说明分子间存在斥力的是（ ）‎ ‎（A）气体总是很容易充满容器 （B）水的体积很难被压缩 ‎（C）清凉油的气味很容易被闻到 （D）两个铁块用力挤压不能粘合在一起 ‎2．阿伏加德罗常数是NA，铜的摩尔质量是M，铜的密度是ρ，则下列说法中错误的是( )‎ A．1 m3铜所含的原子数目是ρNA/M B．1 kg铜所含的原子数目是ρNA ‎ C．1个铜原子的原子质量是M/NA D．1个铜原子占有体积是M/(NAρ) ‎ ‎3．在一定温度下，某种理想气体分子的速率分布是（ ） ‎ ‎（A）每个分子速率都相等 ‎（B）速率很大和速率很小的分子数目都很少 ‎（C）速率很大和速率很小的分子数是相等的 ‎（D）在不同速率范围内，分子数的分布是均匀的 ‎4．用分子动理论的观点看，下列表述正确的是 ‎（A）物体的内能就是分子的平均动能和势能的总和 ‎ ‎（B）一定质量100℃的水转变成100℃的水蒸汽，其分子的平均动能增加 ‎（C）一定质量的理想气体，如果压强不变而体积增大，其分子的平均动能增加 ‎（D）如果气体温度升高，物体中所有分子的速率都一定增大 ‎5.以下关于热运动的说法中正确的是 ‎（A）做功只能改变物体的机械能而热传递只能改变物体的内能 ‎（B）自然界中可以存在上万度的高温，但低温的极限是0开（K）‎ ‎（C）凡是能量守恒的过程一定能够自发地发生的 ‎（D）布朗运动是分子永不停息的无规则热运动 ‎6.关于分子运动，下列说法中正确的是 （ ）‎ A．布朗运动就是液体分子的热运动 B．布朗运动图示中不规则折线表示的是液体分子的运动轨迹 C．当分子间的距离变小时，分子间作用力可能减小，也可能增大 D．物体温度改变时物体分子的平均动能不一定改变 ‎7.某种气体在不同温度下的气体分子速率分布曲线如图所示，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，则 ‎(A) (B) ‎ ‎(C) (D) ‎ ‎8．已知两个分子之间的距离为r0（约为10-10）时，分子间的作用力恰为零，那么，两个分子从远大于r0处逐渐靠近到小于r0的过程中，下列说法中正确的是 （ ）‎ A.分子间的相互作用力在逐渐增大；分子势能在逐渐增大 B.分子间的相互作用力先减小，后增大；分子势能先减小后增大 C.分子间的相互作用力先增大，后减小；分子势能先减小后增大 D.分子间的相互作用力先增大，后减小，再增大；分子势能先减小后增大 ‎9．关于布朗运动，下列说法中正确的是( )‎ ‎ A.布朗运动指的是液体分子的无规则运动。‎ ‎ B.与固体微粒相碰撞的液体分子越少，布朗运动越显著 ‎ C.液体的温度越高，布朗运动越显著 ‎ D.布朗运动只能在液体中发生 ‎10．设1克氢气的分子数为N1，1克氧气的分子数为N2，1克氮气的分子数为N3，它们的分子数比较( )‎ ‎ A.N1＞N2＞N3 B.N3＞N2＞N1‎ ‎ C.N1＞N3＞N2 D.N1＞N2＝N3‎ 11． 大量偶然事件的整体表现所显示的规律性，叫做统计规律。如图所示的容器中，上部规则地布有许多铁钉，下部用隔板分割成许多等宽的狭槽，大量的小球可通过其上方漏斗形入口落下，装之前有玻璃板覆盖，使小球最终落在槽内。‎ ‎　‎ ‎（1）将一个小球扔下，重复多次实验，其落入哪个狭槽是____________的。（选填“必然”或“偶然”）‎ ‎（A）‎ ‎（B）‎ ‎（C）‎ ‎（D）‎ ‎（2）（单选题）让大量小球从上方漏斗形入口落下，以阴影表示最终落在槽内左右小球的分布形状，应是 ‎【答案】１、B ‎2、B ‎３、B ‎４、C ‎５、B ‎６、C ‎７、B ‎８、D ‎９、BC ‎１０、A ‎１１、（1）偶然 （2）D 分子动理论 ‎1、物体是由大量分子组成的 ‎2、分子在永不停息的做无规则运动 ‎3、分子之间的相互作用 ‎4、用油膜法估测分子的大小 估测分子的大小通常采用油膜法。用油膜法测分子的直径有两个理想化近似条件：‎ ‎①把在水面上尽可能分散开的油膜视为单分子油膜。‎ ‎②把形成单分子油膜的分子视为紧密排列的球形分子，此时只须测出油滴的体积V，再测出油膜的面积S。最后根据1滴油酸的体积V和油膜面积S就可以算出油膜的厚度(D=)，即油酸分子的尺寸。其线度的数量级为10-10m。用不同的方法测出的分子大小并不完全相同，但是数量级是一致的。除了一些高分子有机物之外，一般分子直径的数量级约为10-10m。‎ ‎1．只知道下列那一组物理量，就可以估算出气体中分子间的平均距离 A．阿伏加徳罗常数，该气体的摩尔质量和质量 B．阿伏加徳罗常数，该气体的摩尔质量和密度 C．阿伏加徳罗常数，该气体的质量和体积 ‎ D．该气体的质量、体积、和摩尔质量 ‎2．关于布朗运动下列说法正确的是 A．布朗运动是液体分子的运动 ‎ B．布朗运动是悬浮微粒分子的运动 C．布朗微粒做无规则运动的原因是由于它受到水分子有时吸引、有时排斥的结果 D．温度越高，布朗运动越显著 ‎3．铜的摩尔质量为μ（kg/ mol）,密度为ρ（kg/m3），若阿伏加徳罗常数为NA，则下列说法中哪个是错误的 ‎ A．1m3铜所含的原子数目是ρNA/μ B．1kg铜所含的原子数目是ρNA C．一个铜原子的质量是（μ / NA）kg D．一个铜原子占有的体积是（μ / ρNA）m3‎ ‎4．分子间同时存在引力和斥力，下列说法正确的是 A．固体分子间的引力总是大于斥力 ‎ B．气体能充满任何仪器是因为分子间的斥力大于引力 C．分子间的引力和斥力都随着分子间的距离增大而减小 ‎ D．分子间的引力随着分子间距离增大而增大，而斥力随着距离增大而减小 ‎5．关于物体内能，下列说法正确的是 A．相同质量的两种物体，升高相同温度，内能增量相同 B．一定量0℃的水结成0℃的冰，内能一定减少 C．一定质量的气体体积增大，既不吸热也不放热，内能减少 D．一定质量的气体吸热，而保持体积不变，内能一定减少 ‎6．质量是18g的水，18g的水蒸气，32g的氧气，在它们的温度都是100℃时 A．它们的分子数目相同，分子的平均动能相同 B．它们的分子数目相同，分子的平均动能不相同，氧气的分子平均动能大 C．它们的分子数目相同，它们的内能不相同，水蒸气的内能比水大 D．它们的分子数目不相同，分子的平均动能相同 ‎7．有一桶水温度是均匀的，在桶底部水中有一个小气泡缓缓浮至水面，气泡上升过程中逐渐变大，若不计气泡中空气分子的势能变化，则 ‎ A．气泡中的空气对外做功，吸收热量 B．气泡中的空气对外做功，放出热量 C．气泡中的空气内能增加，吸收热量 D．气泡中的空气内能不变，放出热量 ‎8.如图是氧气分子在不同温度（0℃和100℃）下的速率分布，由图可得信息 A.同一温度下，氧气分子呈现出“中间多，两头少”的分布规律 B.随着温度的升高，每一个氧气分子的速率都增大 C.随着温度的升高，氧气分子中速率小的分子所占的比例高 D.随着温度的升高，氧气分子的平均速率变小 ‎9．用r表示两分子之间的距离，Ep表示两个分子间的相互作用势能，当r=r0时时，两个分子之间引力等于斥力，设两个分子间相距较远时，Ep=0，则（ ）‎ A．当分子间距r 变小时，引力减小，斥力增大 B．当r>r0时，引力大于斥力，r增大时分子力做负功，Ep增加 C．当r

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