高中二年级下学期物理《物体是由大量分子组成》教学设计

教师科目物理课题物体由大量分子组成教学目标1.通过图片展示，了解物理中分子的含义；2.通过对实际问题处理，能迁移已学知识，知道阿伏加德罗常数的意义；教学重难点重点：阿伏加德罗常数意义教学过程我们都知道物体是由大量的分子组成的。本节课我将带着同学们去更加直观，深刻的体会，物体是由大量分子组成的。这是一张树叶。这是将树叶放大1000倍之后的图片。在每一个小格子里可以看到很多、绿色的像宝石一样的物体是叶绿体。如果我们想观察到分子，就算是更高倍的光学显微镜也无法满足要求。1982年。人们研制了能够放大几亿倍的扫描隧道显微镜。才观察到了物质表面原子的排列。扫描隧道显微镜原理不同于光学显微镜。它是通过移动的探针与物质表面的相互作用，将物质表面原子的排列状态转变为图像信息，从而获得具有原子尺度分辨率的表面形貌信息。左边这幅图是我国科学家用扫描隧道显微镜拍摄的石墨表面原子的图片，图中每一个亮班都是一个碳原子。这幅图是放大上一亿倍的蛋白质分子的结构模型。我们需要用放大几亿倍的扫描隧道显微镜才可以观察到原子或者分子。可见组成物质的分子非常非常的微小。所以物体都是由大量的分子组成的。在这里，对分子做一个解释。在研究化学性质时，组成物质的微粒分为分子，原子，离子。但是在研究热学运动性质和规律时我们把组成物质的微粒统称为分子接下来我们通过一个实例来体会物体是有大量分子组成的。我们将1cm³的酒精滴入1000亿m³的水库中。混合均匀后，水库中每立方厘米仍然有100万以上个酒精分子。1cm³大概就是一个小小的汤勺的容积。为了更加直观的感受1000亿m³的体积。我给大家介绍一下西湖的蓄水量，西湖的蓄水量1400万m³。大家可以估算一下。1千亿立方米的水库，大约相当于7000多个西湖，也就是说一小汤勺儿的酒精。倒在7000多个西湖中。混合均匀后，再舀一勺起来。每一勺中仍然有100万以上个酒精分子。接下来，我们再次利用这1cm³的水，帮助大家去体会一下，物体是由大量的分子组成的。1cm³的水中水分子的数目大约有3.3×10~22个。全世界约60亿人，如果每人每秒数一个分子。需要接近17万年的时间才能数完。通过这两个例子，同学们应该能够感受到。物体的确是有非常大量的分子组成的。由于物体中含有微观粒子的数目极其巨大，一般计量物质微粒多少时，我们会说该物体含有多少摩尔的粒子。同学们你们学习过一mol任何物质都含有相同的粒子数。这个数目用阿福加德罗常数表示.现在我们思考两个问题。多少物质是1摩尔呢？什么是阿佛加德罗常数呢？阿佛加德罗常数为什么是一个很奇怪的数字呢？因为物体中含有微观粒子的数目极其巨大。所以需要采用巧妙的方式来计数微观粒子的数量。使微观数量宏观化。集合法就是一种非常巧妙的方式。用集体数量来计量，以若干个作为计数的基本单位。就像日常生活中把12个作为一打一样。研究微观粒子数量时，这个集体数量就是物质的量，单位是摩尔。在1971年国际科学界规定以摩尔作为微观粒子的基本计数单位。那1摩尔微粒定为多少比较合适呢？一要考虑其相对稳定性。二要考虑与相对原子质量的联系。所以规定。摩尔是一系统的物质的量。该系统中含有的基本单元与0.012kg的碳12的原子数相同。但是科学界下定义时并不知道，0.012kg，碳12中所含原子数的准确值是多少？这个数值的测定是留给后人去解决的。测定的结果是一个不以人的意志为转移的客观数据。所以阿福加德罗常数完全可能是一个非常奇怪的数字。我们再思考一个问题，为什么摩尔和阿伏加德罗常数的定义都要选择碳12作为基准呢？早期的原子基准采用氧原子，1929年氧的两个同位素，氧17，和氧18被发现了。物理界采用氧16作为原子量基准。而化学界采用氧元素的平均原子量作为基准。两套原子量系统的数据有差异。当时与原子量基准相关的其他概念和数值也比较混乱。科学界迫切需要理清一些物理量，单位和基准，于是在1957年科学界统一决定放弃氧元素，采用碳12这种同位素作为原子量基准。。我们已经知道，一摩尔的任何物质都含有相同的粒子数，这个数量用阿弗加德罗常数表示。如何来估算阿福驾到的常数呢？也就是如何求一摩尔物质中有多少个粒子。我们可以用一摩尔粒子的质量除以单个粒子的质量得到阿福加德罗常数。一摩尔粒子的质量在数值上等于相对分子质量我们也可以用一摩尔粒子的体积除以单个粒子所占空间的体积。在这里我们对所占空间的体积。做一个解释，如果是固体和液体，我们认为每个分子所占空间的体积等于分子自身的体积。如果是气体，由于气体分子之间的距离非常的大。所以平均每个分子所占空间的体积是远远大于气体分子自身体积的。阿伏伽德罗常数的数值是多少呢？现在科学家们还在不断的尝试着用各种方法测量阿弗加罗常数，1986年利用x射线测得的阿弗加罗常数是6.0221367×1023次方，通常可以取6.02×10的23次。在粗略计算的时候，还可以取6×10的23次。如果我们知道摩尔质量，或者摩尔体积这些宏观的物理量。就可以借助阿佛加德罗常数。来求得。每个分子的质量或者每个分子所占空间的体积。这些微观量。所以阿弗加德罗常数是联系宏观和微观的一座桥梁。接下来我们通过一道练习题来体会这座桥梁的价值。练习1若把铜块中的铜分子看做球形，且它们紧密排列，试估算铜分子的体积以及半径。（已知铜的密度为8.9×103kg/m3，铜的摩尔质量为6.4×10-2kg/mol）如果把铜块中的铜分子看做球形，且他们紧密排列。每一个铜分子的体积可以用铜的摩尔体积除以阿伏加德罗常数得到。铜的摩尔体积可以用摩尔质量除以密度得到。再用球体的体积公式即可估算出。铜分子的直径其实估算直径时，也可以采用立方体的模型。用立方体的体积公式。即可估算出同分子的直径，这两种方法的计算结果在误差范围内是相等的。我们再来做一道练习。练习2在标准状态下，氧气分子之间的平均距离是多少？（已知氧气的摩尔质量为3.2×10-2kg/mol，1mol气体处于标准状态时的体积是2.24×10-2m3）已知氧气的摩尔质量。氧气在标准状况下的体积，求出氧气分子之间的平均距离是？首先要建立模型。可以建模为每个氧气分子所占的空间均为一个立方体，立方体与立方体紧密相连，氧分子处于立方体的