高中物理新课标版人教版选修3-3精品课件：7.1《物体是由大量分子组成的》(PPT课件可以编辑)精编版

1、 新课标人教版课件系列 高中物理 选修选修3-33-3 7.1物体是由大量 分子组成的 教学目标教学目标 v1在物理知识方面的要求： v（1）知道一般分子直径和质量的数量级； v（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； v（3）知道用单分子油膜方法估算分子的直径。 v2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。 v1,3,5 v3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。 v二、重点、难点分析二、重点、难点分析 v1重点有两个，其

2、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。 v2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。 v三、教具三、教具 v1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。 v2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

3、。 分子动理论的内容分子动理论的内容 v1.物质是由大量分子组成的物质是由大量分子组成的. v2. 分子永不停息地做无规则的运动分子永不停息地做无规则的运动. v3.分子之间存在着相互作用力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: v这里所说的分子与化学中所说的分子有何这里所说的分子与化学中所说的分子有何 不同不同? 答答 化学中讲的分子是：具有物质的化学性化学中讲的分子是：具有物质的化学性 质的最小微粒质的最小微粒 物理中所说的分子指的是：做热运动时遵从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

4、物质的原子、离相同规律的微粒，包括组成物质的原子、离 子或分子。子或分子。 一、分子的大小一、分子的大小 v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表面原子的排布图，图中的每个亮斑都是一 个碳原子个碳原子. 用扫描隧道显微镜（能有放大几亿倍）用扫描隧道显微镜（能有放大几亿倍） （一）、扫描隧道显微镜（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扫描隧道显微镜拍摄的石墨表面原子排布图 分子的大小分子

5、的大小 v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？怎样才能知道分子的大小呢？ 2.具体做法是：具体做法是： 把一滴油酸滴到水面上，油酸在水面上散开形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那么如何才能求出单分子油膜层的厚度(即即 分子直径分子直径)呢？呢？ 1.1.先测出油酸滴的体积先测出油酸滴的体积V V

6、： 2.2.测出水面上漂浮的油膜的表面积测出水面上漂浮的油膜的表面积S S； 3.3.单分子油膜的厚度等于油滴体积单分子油膜的厚度等于油滴体积V V与油膜面积与油膜面积S S的的 比值：比值： S V d 方法小结：方法小结：通过测量较大量来研究较小量。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处理，请问：有哪些地方做了理想化处理 ？ 把分子看成球形把分子看成球形. . 答：答：把滴在水面上的油酸层当作单分子把滴在水面上的油酸层当作单分子 油膜层油膜层. . (3)(3)油分子一个

7、紧挨一个整齐排列油分子一个紧挨一个整齐排列; ; v一些数据太大或很小一些数据太大或很小,为了书写方便为了书写方便, 习惯上用科学记数法写成习惯上用科学记数法写成10的乘方的乘方 数数,如如 310-10m。我们把。我们把10的乘方的乘方 数叫做数量级数叫做数量级, 110-10m和和 910- 10m，数量级都是 ，数量级都是 10-10m。 v一般分子直径的数量级为一般分子直径的数量级为10-10m （除少数有机物大分子以外）（除少数有机物大分子以外） 数量级数量级 例例1 1、将、将1cm1cm3 3油酸溶于酒精，制成油酸溶于酒精，制成200cm200cm3 3的油酸的油酸 酒精溶液，已

8、知酒精溶液，已知1cm1cm3 3溶液有溶液有5050滴，现取滴，现取1 1滴油酸滴油酸 酒精溶液滴到水面上，随着酒精溶于水，油酸在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水面上形成一单分子薄层，已测出这一薄层的面 积为积为0.2m0.2m2 2，由此可估测油酸分子直径是多少？，由此可估测油酸分子直径是多少？ 1滴油酸酒精的体积为滴油酸酒精的体积为1/50cm3 其中含油酸体积为其中含油酸体积为10-10m3 油酸膜的厚度为油酸膜的厚度为510-10m 练习练习1 1、体积是、体积是1010-4 -4cm cm3 3的油滴滴于水中，若展的油滴滴于水

9、中，若展 开成一单分子油膜，则油膜面积的数量级是开成一单分子油膜，则油膜面积的数量级是 （ ） A A10102 2cmcm2 2 B B10104 4cmcm2 2 CC10106 6cmcm2 2DD10108 8cmcm2 2 B dd 固体、液体固体、液体小球模型小球模型 ddd 气体气体立方体模型立方体模型 d d 分子分子 分子模型：在计算固液体分子大小时，作为一个分子模型：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近似的物理模型，可把分子看成是一小球. .则：则： 3 4 3 2 V d 对气体可以把分子当作是一个小立方体，这个对气体可以把分子当作是一

10、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小立方体的边长可以看作相当于分子间的平均距 离离. .即即 3 Vd （以上两式中（以上两式中d d表示分子的直径，表示分子的直径，V V表示固液体分子表示固液体分子 的体积或气体分子所占的空间体积的体积或气体分子所占的空间体积. .） 二、阿伏加德罗常数二、阿伏加德罗常数 1.回忆化学中学过的阿伏加德罗常数回忆化学中学过的阿伏加德罗常数. 1 mol的任何物质都含有相同的粒子数，这个数就叫的任何物质都含有相同的粒子数，这个数就叫 阿伏加德罗常数阿伏加德罗常数 。 例例2 2：已知水的摩尔体积是：已知水的摩尔体积是1.81.81010

11、-5 -5 m m3 3/mol/mol，每个，每个 水分子的直径是水分子的直径是4 41010-10 -10m m ，设想水分子是一个挨一，设想水分子是一个挨一 个排列的，求个排列的，求1 mol1 mol水中所含的水分子数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：一个分子的体积： 3293 100.3) 2 ( 3 4 m d V 1 mol1 mol水中所含的水分子数：水中所含的水分子数：. . 329 35 m100 . 3 mol/m108 . 1 =6.01023 mol-1N= 123 100

12、2. 6 molN A 练习练习2.2.由油滴实验测得油酸分子的直由油滴实验测得油酸分子的直 径为径为1.121.121010-9 -9 m m，已知油酸的密度，已知油酸的密度 为为6.376.3710102 2 kg/m kg/m3 3，已知油酸的摩，已知油酸的摩 尔质量为尔质量为282 g/mol282 g/mol，试求阿伏加德，试求阿伏加德 罗常数罗常数. . 解：设想油酸分子一个挨一个排列，解：设想油酸分子一个挨一个排列，1 mol 1 mol 油酸分子的质油酸分子的质 量为量为MM，密度为，密度为 ，油酸分子的直径为，油酸分子的直径为d d，把每个油酸分，把每个油酸分 子当作小球子当

13、作小球. .则其体积为则其体积为: : 3 6 dV 分子 1 mol1 mol油酸的体积油酸的体积 : : M V 1 mol1 mol油酸所含的微粒数，即阿伏加德罗常数为油酸所含的微粒数，即阿伏加德罗常数为N NA A . . 3 6 1 d N M A 39 2 1 )1012. 1 ( 6 14. 31 1037. 6 1082. 2 A N NA=61023 mol-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

14、=(m /M) NA v标准状态下，1 mol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 v注意：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 空间空间 （2 2）应用阿伏加德罗常数）应用阿伏加德罗常数 A A、计算物质所含的粒子数、计算物质所含的粒子数 例例3.3.求求:1cm:1cm3 3水中含有的分子数水中含有的分子数(1mol(1mol水的质量是水的质量是 0.018kg)0.018kg) )(1034. 31002. 6 108 . 1 100 . 1 N V V N 2223 5 6 A 个

15、 摩 微观微观 宏观宏观 NA 桥梁桥梁 B、计算分子的质量 kg N M m kg N M m A A 27 23 3 26 23 3 103 . 3 106 102 103 106 1018 摩 氢 摩 水 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 1.810-2kg/mol和210-3kg/mol，求水 分子和氢分子的质量（已知 NA=6.01023mol-1) C、计算分子的体积 A mol A mol 0 N M N V N v v 不适用于求气体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但能计算气体分子所占的空间体

16、积 329 23 5 103 106 108 . 1 m N V v A 摩 水 例5.已知：水的摩尔质量是1.810-2kg/mol， 水的密度是1103kg/m3，求水分子的体积 （已知NA=6.01023mol-1） 例6.若已知铁的原子量是56，铁的密度是7.8103kg/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？ 个个 0 例题：例题： kg/mol1029 3 A M 已知空气的摩尔质量是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，则空气中气体分子的平均质量多大？成年 人做一次深呼吸，约吸入人做一次深呼吸，约

17、吸入450cm450cm3 3的空气，的空气， 则做一次深呼吸所吸入的空气质量是多少？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？（按标准状所吸入的气体分子数量是多少？（按标准状 况估算）况估算） 解析解析 : : 空气分子的平均质量为：空气分子的平均质量为： kg1082. 4 1002. 6 1029 26 23 3 A A N M m 2 2成年人做一次深呼吸所吸入的空气成年人做一次深呼吸所吸入的空气 质量为：质量为： kg105.8kg1029 104 .22 10450 43 3 6 m 所吸入的分子数为：所吸入的分子数为： )(102 . 1 kg1083.

18、 4 kg108 . 5 22 26 4 个 m m N 随堂练习随堂练习 v1 1、下列哪一组已知数据中能求出阿伏加、下列哪一组已知数据中能求出阿伏加 德罗常数德罗常数 。 （ ） A A物质分子的质量和体积物质分子的质量和体积 B B物体的质量和它的摩尔质量物体的质量和它的摩尔质量 CC物体的质量、密度和它的分子体积物体的质量、密度和它的分子体积 D D物体的摩尔体积、密度及其分子质量物体的摩尔体积、密度及其分子质量 D D2 2、1 1克水中含有的水分子个数为（克水中含有的水分子个数为（ ） A 6.02A 6.02101023 23 B 3.01 B 3.01101023 23 C 6

19、.02 C 6.02101022 22 D 3.34 D 3.34101022 22 3.(20043.(2004年浙江高考年浙江高考) )若以若以表示水的摩尔质量，表示水的摩尔质量，表表 示在标准状态下水蒸气的摩尔体积，示在标准状态下水蒸气的摩尔体积，为表示在标准为表示在标准 状态下水蒸气的密度，状态下水蒸气的密度，N NA A为阿伏加德罗常数，为阿伏加德罗常数，m m、分分 别表示每个水分子的质量和体积，下面是四个关系式别表示每个水分子的质量和体积，下面是四个关系式 N NA A = =/m/m = =/N/NA A m m = = /N/NA A = = /N/NA A 其中其中 A A

20、和和都是正确的；都是正确的；B B和和都是正确的；都是正确的； C C和和都是正确的；都是正确的；D D和和都是正确的。都是正确的。 答案：答案：B B 4.4.已知阿伏加德罗常数为已知阿伏加德罗常数为N NA A，铜的摩尔质量为，铜的摩尔质量为M M， 密度为密度为（均为国际单位），则（均为国际单位），则（ ） A A1m1m3 3铜原子含原子数目为铜原子含原子数目为NNA A/M/M B B1 1个铜原子质量是个铜原子质量是M /NM /NA A C C1 1个铜原子的体积是个铜原子的体积是M/NM/NA A D D1kg1kg铜所含原子的数目是铜所含原子的数目是NNA A ABC 5.5

21、.只要知道下列哪一组物理量，就可以估算出气体只要知道下列哪一组物理量，就可以估算出气体 中分子的平均距离中分子的平均距离（ ） A A阿伏加德罗常数、该气体的摩尔质量和质量阿伏加德罗常数、该气体的摩尔质量和质量 B B阿伏加德罗常数、该气体的摩尔质量和密度阿伏加德罗常数、该气体的摩尔质量和密度 C C阿伏加德罗常数、该气体的摩尔质量和体积阿伏加德罗常数、该气体的摩尔质量和体积 D D该气体的密度、体积和摩尔质量该气体的密度、体积和摩尔质量 B 6.6.下列数据能求出阿伏加德罗常数的下列数据能求出阿伏加德罗常数的 是（）是（） A.A.水的密度和水的摩尔质量水的密度和水的摩尔质量 B.B.水的摩尔质量和水分子的体积水的摩尔质量和水分子的体积 C.C.水分子的体积和水分子的质量水分子的体积和水分子的质量 D.D.水分子的质量和水的摩尔质量水分子的质量和水的摩尔质量 D 7.7.水的分子量水的分子量1818，水的密度为，水的密度为10103 3kg/mkg/m3 3, ,阿伏加德罗常数为阿伏加德罗常数为 N NA A=6.02=6.02101023 23个 个/ mol/ mol，