高中物理选修3-3第七章第一节《物体是由大量分子组成的》新课教学课件

选修3—3第十三章《分子动理论》§7.1物体是由大量分子组成的道生一，一生二，二生三，三生万物，世界万物的都是由“道”组成。

※世界万物是由什么构成的？又是如何构成的？这是人类自古以来就一直在探索的问题。中国古代的自然观，以老聃为代表西方古代的自然观，以德谟克利特为代表万物的本原是原子与虚空。原子是一种最后的不可再分的物质微粒。世界万物都是由在虚空中运动着的原子构成。一、物体是由大量分子组成的1.物理学中的分子包括原子、分子和离子。固体物质的分子液体物质的分子气体物质的分子一、物体是由大量分子组成的2.分子大小的数量级为10-10m=1Å，原子核的数量级为10-15m.用扫描隧道显微镜拍摄的石墨表面原子的照片扫描隧道显微镜,放大倍数为3亿倍,分辨率可达0.1Å,埃。思考：问题：在高中阶段，我们能不能够在实验室里测出分子的大小呢？油膜法估测分子的大小二、油膜法估测分子的大小1.实验原理：将体积V已知的很小的一滴油酸滴在水面上,水面上会形成一层极薄的油膜,此时的油膜可看成单分子油膜层,将分子简化为球形，油膜的厚度d就是油酸分子的直径,测出单分子油膜层的面积S,

就可求出分子直径的大小。※函数表达式：2.实验思维：以体积为桥梁，将宏观量转化为微观量。二、油膜法估测分子的大小3.理想化模型：①将油膜当作单分子油膜层。②将分子看为球形。③认为油酸分子一个挨一个紧密排列。（痱子粉的作用是显示油膜轮廓,便于计算面积）4.实验步骤：①在方盘中加入适量的水；②配制油酸酒精溶液（浓度为η），用注射器逐滴滴入量筒，记下1mL（1mL=1cm3，1L=1dm3）溶液所需的滴数为n；③将痱子粉均匀地撒在水面上；④将1滴溶液滴在水面上；⑤待油膜稳定后，把玻璃板放在方盘上，描下油膜的形状；⑥将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算出油膜的面积；5.数据测量：①1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V：②油膜的面积S：令一个方格的面积为s0，数出油膜所占方格的总数目N，多于半格算一格，不足半格舍去。【例题】在做“用油膜法估测分子的大小”实验时，每104mL油酸酒精溶液中有纯油酸6mL。用注射器测得75滴这样的溶液为1mL。把1滴这样的溶液滴入盛水的浅盘里，把玻璃板盖在浅盘上并描画出油酸膜轮廓，如图所示，图中正方形小方格的边长为1cm。

(1)1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是_________m3；

(2)油酸膜的面积是____________m2；

(3)按以上数据，估算油酸分子直径的大小为_____________m。8×10-121.08×10-27.4×10-10

※在油膜法估测分子大小实验中，我们将分子看为球体模型，实际应用时，除球体模型外，我们也常常将分子看为正方体模型，两种模型的运算结果会略有不同，但所测分子大小的数量级应该是一样的，都是10-10m.三、分子模型的建立与选择：1.两种模型：①球体模型：②正方体模型：2.模型的选择：固体分子液体分子气体分子①对固体和液体，分子间隙很小，可认为紧密排列在一起，分子可看为球体模型，也可看为正方体模型，V0为其分子体积，d为其线度大小。②对气体，分子间隙很大，不能忽略，分子只能看为正方体模型，分子认为处于正方体中心，V0指气体分子所占据的空间体积，不是分子体积，d也不是分子的线度大小，而指分子间的平均距离。四、阿伏加德罗常数的应用：1.构建宏观量与微观量的桥梁。2.公式集锦：令：m→物质质量，M→摩尔质量，m0→分子质量，V→物质体积，V0→固（液）体的分子体积或气体分子所占据的空间体积n→物质的量，N→分子总个数，ρ→物质的密度，NA→阿伏加德罗常数d→固（液）体的分子线度大小或气体分子间的平均距离VM→摩尔体积，①②③④⑤或⑥【例题】水的分子量18，水的密度为103kg/m3,阿伏加德罗常数为NA=6.02×1023个/mol，则：（1）水的摩尔质量M=__________18g/mol（2）水的摩尔体积V=__________M/ρ=18/1=18cm3/mol

（3）一个水分子的质量m0=_____________M/NA=18/6.02×1023g=2.99

×10-26kg（4）一个水分子的体积V0=_____________V/NA=2.99

×10-23

cm3（5）将水分子看作球体，分子直径(取1位有效数字)

d=_______________(6v0/∏)-3=1×10-10m

（6）10g水中含有的分子数目N=___________________mNA/M=3.344×1021【例题】已知氢气的摩尔质量是2×10-3kg/mol,水的摩尔质量是1.8×10-2kg/mol,计算1个氢分子和水分子的质量。解:已知MH=2×10-3kg·mol-1NA=6.02×1023mol-1

同理:一个水分子质量

m=M/NA=1.8×10-2/6.02×1023=3×10-26kg.【例题】若已知铁的原子量是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)及一个铁原子的体积.解:1g铁的物质量是1/56mol,设其中铁原子的数目是n:n=1/56×NA=1/56×6×1023≈1×1022个.1g铁的体积v:v=m/ρ=1×10-3/7.8×103≈1×10–7m3.一个铁原子的体积vo:

vo=v/n=

(1×10–7)/(1×1022

)

≈

1×10–29m3.

【例题】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？成年人做一次深呼吸，约吸入450cm3的空气，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？（按标准状况估算）解析:１．空气分子的平均质量为：2．成年人做一次深呼吸所吸入的空气质量为：３．所吸入的分子数为：【例题】如图所示，食盐（NaCl）的晶体是由钠离子●和氯离子○组成的。这两种离子在空间中三个互相垂直的方向上，都是等距离地交错排列着。已知食盐的摩尔质量为58.5g/mol，食盐的密度是2.2g/cm3。阿伏加德罗常数为6.0×1023mol-1。在食盐晶体中两相距最近的钠离子的中心点距离的数值最接近于（）A.

3.0×10-8cm

B.

3.5×10-8cm

C.

4.0×10-8cm

D.

5.0×10-8cmC【解析】分子的体积为：

；一个NaCl分子中含有两个离子，故每个粒子体积为：

每个离子占据空间体积为立方体模型，故：V′0=a3；

从图中可以看出，处于正方形对角线的两个离子的间距最小，为：d=

=4.0×10-10m=4.0×10-8cm，故选C.

课堂小结一、物体是由大量分子组成的1.物理学中的分子包括原子、分子和离子。2.分子大小的数量级为10-10m=1Å，原子核的数量级为10-15m.二、油膜法估测分子的大小1.实验原理：将体积V已知的很小的一滴油酸滴在水面上,水面上会形成一层极薄的油膜,此时的油膜可看成单分子油膜层,将分子简化为球形，油膜的厚度d就是油酸分子的直径,测出单分子油膜层的面积S,

就可求出分子直径的大小。※函数表达式：课堂小结2.实验思维：以体积为桥梁，将宏观量转化为微观量。3.理想化模型：①将油膜当作单分子油膜层。②将分子看为球形。③认为油酸分子一个挨一个紧密排列。二、油膜法估测分子的大小课堂小结（痱子粉的作用是显示油膜轮廓,便于计算面积）4.实验步骤：①在方盘中加入适量的水；②配制油酸酒精溶液（浓度为η），用注射器逐滴滴入量筒，记下1mL（1mL=1cm3，1L=1dm3）溶液所需的滴数为n；③将痱子粉均匀地撒在水面上；④将1滴溶液滴在水面上；⑤待油膜稳定后，把玻璃板放在方盘上，描下油膜的形状；⑥将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算出油膜的面积；课堂小结5.数据测量：①1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V：②油膜的面积S：令一个方格的面积为s0，数出油膜所占方格的总数目N，多于半格算一格，不足半格舍去。课堂小结三、分子模型的建立与选择：①球体模型：②正方体模型：①对固体和液体，分子间隙很小，可认为紧密排列在一起，分子可看为球体模型，也可看为正方体模型，V0为其分子体积，d为其线度大小。②对气体，分子间隙很大，不能忽略，分子只能看为正方体模型，分子认为处于正方体中心，V0指气体分子所占据的空间体积，不是分子体积，d也不是分子的线度大小，而