新教材同步系列2024春高中物理第一章分子动理论第一节物质是由大量分子组成的课件粤教版选择性必修第三册

第一章分子动理论①物理观念：通过对分子动理论中物质的组成、分子热运动、分子间相互作用力的学习，进一步促进学生的物理观念、学科核心素养的形成．②科学思维：能对分子构建两种物理模型进行估算；能运用概率统计的方法对热现象问题进行分析，并能恰当、合理地使用证据得出物理结论．具有多视角观察和分析物理问题的能力；运用概率统计的方法对热现象问题进行分析，并能恰当、合理地使用证据得出物理结论．具有多视角观察和分析物理问题的能力．③科学探究：会做“用油膜法估测油酸分子的大小”等实验．知道测量微观物理量的思想和方法，能通过科学、合理的操作获得实验数据，并能在实验中体现减小误差的方法．能运用恰当的方式处理数据并得出正确结论．能写出完整、规范的实验报告，正确表达科学探究的过程和结果．④科学态度与责任：知道分子动理论研究的很多问题就在身边，对自然界有好奇心，具有探索的兴趣；能用分子动理论知识解释生活中的一些现象，并能解决人们生产、生活中的一些问题．本章作为热学的第一章，是学习下一章的基础，对热学来说在很多方面都起着奠定基础的作用．本章重点①分子动理论的基本观点；②会用油膜法估测油酸分子的大小；③气体分子运动的特点和气体分子速率分布规律；④分子力的概念及规律．本章难点①分子间相互作用力的特点及变化规律；②根据测量得到的宏观量估算微观量的方法．第一节物质是由大量分子组成的学习目标学法与考法1.会用油膜法估测油酸分子的大小(重难点)2．体会通过测量宏观量估算微观量的方法(难点)3．理解阿伏伽德罗常量(重点)学法：①通过动手、动脑进行实验探究，掌握用油膜法估测分子大小的方法．②通过练习，学会运用计算轮廓内正方形的个数的方法处理实验数据，并计算分子的大小．③以阿伏伽德罗常量为桥梁进行微观量的估算考法：①对实验原理和实验操作的考查．②对实验数据处理的考查．③对估算微观量的考查知识导图课前·

自主预习1．实验目的(1)估测油酸分子的大小．(2)学会间接测量微观量的原理和方法．用油膜法估测油酸分子的大小2．实验原理利用油酸酒精溶液在平静的水面上形成单分子油膜，用d＝计算出油膜的厚度，其中V为一滴油酸酒精溶液中所含油酸的体积，S为油膜面积，这个厚度就近似等于油酸分子的直径．3．实验器材清水、浅盘、胶头滴管(或注射器)、坐标纸、玻璃板、痱子粉(或石膏粉)、油酸酒精溶液、量筒、彩笔．4．实验步骤(1)用酒精溶液及清水清洗浅盘，充分洗去油污、粉尘，以免给实验带来误差．(2)配制油酸酒精溶液，取油酸1mL，注入500mL的容量瓶中，然后向容量瓶内注入酒精，直到液面达到500mL刻度线为止，摇动容量瓶，使油酸充分溶解在酒精中，这样就得到了500mL含1mL纯油酸的油酸酒精溶液．6．注意事项(1)实验前将所有器材用具擦洗干净．(2)痱子粉用量不要太大，油酸酒精溶液的浓度以小于0.1%为宜．(3)浅盘要水平放置，其中的水面离盘口距离应较小，以便准确地画出油膜的形状．7．误差分析(1)稀释油酸的实际浓度和理论值间存在偏差．(2)一滴稀释油酸的实际体积和理论值间存在偏差．(3)油酸在水面上的实际分布情况和理想中的“均匀”“单分子纯油酸层”间存在偏差．(4)采用“互补法”(即不足半个的格子舍去，多于半个的算一个)计算获得的油膜面积与实际的油膜面积间存在偏差．阿伏伽德罗常量(1)定义：1mol任何物质含有__________的数目都__________，为常量．这个常量叫作阿伏伽德罗常量，用NA表示．(2)数值：NA＝_______________．(3)意义：阿伏伽德罗常量是一个重要的基本常量，它是联系__________与__________的桥梁．物体是由分子组成的分子6.02×1023mol-1宏观量相同微观量为什么分子需要在扫描隧道显微镜下才能看到？【答案】因为分子直径的数量级为10-10m，很小．微思考(多选)用筷子滴一滴水，体积约为0.1cm3，这一滴水中含有水分子的个数最接近以下哪一个值(阿伏伽德罗常量NA＝6×1023mol-1，水的摩尔体积为Vmol＝18cm3/mol) (

)A．6×1023个 B．3×1021个C．6×1019个 D．3×1017个【答案】B课堂·

重难探究例1

(2023年广州华附期中)某实验小组完成“用油膜法测油酸分子的大小”实验．(1)该实验中的理想化假设是________．A．将油膜看成单分子层油膜B．不考虑各油酸分子间的间隙C．不考虑各油酸分子间的相互作用力D．将油酸分子看成球形对实验原理和实验操作的考查(2)该小组进行下列实验操作，请选出需要的实验操作，并将它们按操作先后顺序排列：________(用字母符号表示).(3)某次实验配置油酸酒精溶液时，油酸酒精溶液的浓度为每1000mL溶液中有纯油酸5mL，用注射器测得0.5mL上述溶液有100滴，则一滴油酸的体积为________mL.把一滴该溶液滴入盛水的表面撒有痱子粉的浅盘里，测得油膜的近似轮廓如图所示，轮廓线内约____________格．图中正方形小方格的边长为2cm，油膜的面积为______cm2，则油酸分子的直径是__________m(保留2位有效数字).(4)四个同学各自实验时都发生了一个操作错误，导致最后所测分子直径偏大的是

(

)A．甲同学在配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精倒多了一点，导致油酸酒精溶液的实际浓度比计算值小了B．乙同学用注射器测得102滴油酸酒精的溶液为0.5mL，不小心错记录为100滴C．丙同学在计算注射器滴出的每一滴油酸酒精溶液体积后，不小心拿错了一个注射器取一溶液滴在水面上，这个拿错的注射器的针管比原来的粗D．丁同学计算油膜面积时，把凡是半格左右的油膜都算成了一格【答案】(1)ABD

(2)DBFEC(3)2.5×10-5

62(61～64皆可)

248

1.0×10-9

(4)AB【解析】(1)在“用油膜法估测分子大小”的实验中，实验的依据是：①油膜是呈单分子层分布的；②把油酸分子看成球形；③分子之间空隙不计，故选ABD．(2)“油膜法估测油酸分子大小”的实验步骤为：配制酒精油酸溶液(记下配制比例)→测定一滴酒精油酸溶液的体积→准备浅水盘→撒痱子粉→滴一滴酒精油酸溶液→形成油膜→描绘油膜边缘→测量油膜面积→计算分子直径，因此操作先后顺序排列应是：DBFEC．变式1在“用油膜法估测油酸分子大小”的实验中，有下列实验步骤：①往边长约为40cm的浅盘里倒入约2cm深的水．待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上；②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定；③将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小；④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积；⑤将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上．完成下列填空：(1)上述步骤中，正确的顺序是__________．(填写步骤前面的数字)(2)将1cm3的油酸溶于酒精，制成300cm3的油酸酒精溶液；测得1cm3的油酸酒精溶液有50滴．现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上，测得所形成的油膜的面积是0.13m2.由此估算出油酸分子的直径为_______m．(结果保留一位有效数字)【答案】(1)④①②⑤③

(2)5×10-10【解析】(1)依据实验顺序，先配制混合溶液(④)，然后在浅盘中放水和痱子粉(①)，将一滴溶液滴入浅盘中(②)，将玻璃板放在浅盘上获取油膜形状(⑤)，最后用已知边长的坐标纸上的油膜形状来计算油膜的总面积(③).故正确的操作顺序为④①②⑤③.例2

(2023年广州执信中学质检)某同学做“用油膜法估测分子的大小”实验．(1)下列说法中正确的是________．A．该实验中将油膜看作由一个个油酸分子紧密排列的单层分子膜B．水面痱子粉撒得越多，形成的油膜轮廓越清晰，实验误差越小C．计算油膜面积时将所有不完整的方格当做完整方格计入，会使实验结果偏小D．分子直径近似等于油酸酒精溶液的体积与油膜的面积之比对处理实验数据的考查(2)每滴油酸酒精溶液的体积为V，将该溶液滴一滴到水面上，稳定后形成油膜的面积为S.溶液的浓度为ρ，则油酸分子直径大小的表达式为d＝________．(3)某同学在配制一定浓度的油酸酒精溶液时，不小心把酒精倒多了一点，因此导致所测的分子直径将________(填“偏大”“偏小”“不变”).(4)若阿伏伽德罗常量为NA，油酸的摩尔质量为M，油酸的密度为ρ0，则体积为V的油酸所含分子数为________．变式2在“用油膜法估测分子大小”的实验中．(1)某同学计算出的结果明显偏大，可能是由于 (

)A．油酸未完全散开B．油酸中含有大量酒精C．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格D．求每滴溶液中纯油酸的体积时，1mL溶液的滴数多记了10滴(2)在做实验时，油酸酒精溶液的浓度为每1000mL溶液中有纯油酸1mL，用注射器测得1mL上述溶液有200滴，把一滴该溶液滴入盛水的表面撒有痱子粉的浅盘里，待水面稳定后，测得油膜的近似轮廓如图所示．图中正方形小方格的边长为1cm，根据上述数据，估测出油酸分子的直径是______nm.【答案】(1)AC

(2)0.41．实验中为什么用油酸而不用其他液体？提示：油酸能在水面上形成单分子层油膜，油酸分子的一端对水有很强的亲和力，被水吸引在水中，另一端对水没有亲和力，便冒出水面，油酸分子都是直立在水面上的，单分子油膜的厚度等于油酸分子的长度．若把分子当成小球，油膜的厚度也就等于分子的直径(如图所示).2．实验中为什么用酒精对油酸进行稀释？提示：用酒精对油酸进行稀释是为了获取更小体积的纯油酸，这样更有利于油酸在水面上形成单分子油膜．同时酒精易挥发，不影响测量结果．3．实验中为什么在水面上撒痱子粉？提示：撒痱子粉后，便于观察所形成的油膜的轮廓．1．阿伏伽德罗常量的应用(1)相关物理量：摩尔质量Mmol、摩尔体积Vmol、物质的质量m、物质的体积V、物质的密度ρ等宏观量，与分子的质量m0、分子的体积V0等微观量都通过阿伏伽德罗常量这个桥梁联系起来．对物质由大量分子组成的理解(2)桥梁作用．例3已知某气体的摩尔体积为22.4L/mol，摩尔质量为18g/mol，阿伏伽德罗常量为6.02×1023mol-1，由以上数据不可以估算出在标准状态下这种气体

(

)A．每个分子的质量

B．每个分子的体积C．每个分子占据的空间

D．分子之间的平均距离阿伏伽德罗常量的应用【答案】B【答案】C例4已知在标准状况下，1mol氢气的体积为22.4L，氢气分子间距约为

(

)A．10-9m B．10-10mC．10-11m D．10-8

m微观量的估算【答案】A变式4对于固体和液体来说，其内部分子可看作是一个挨着一个紧密排列的球体．已知汞的摩尔质量为200.5×10-3kg/mol，密度为13.6×103kg/m3，阿伏伽德罗常量为6.02×1023mol-1，则汞原子的直径与以下数值中最接近的是

(

)A．1×10-9m B．2×10-10mC．4×10-10m D．6×10-11m【答案】C1．求解与阿伏伽德罗常量有关问题的思路小练·

随堂巩固1．(多选)(2023年河源期中)某种气体的摩尔质量为M，摩尔体积为Vm，密度为ρ，每个分子的质量和体积分别为m分和V分，则阿伏伽德罗常量NA可表示为

(

)【答案】AD2．(2023年广州检测)已知地球大气层的厚度远小于地球半径R，空气平均摩尔质量M，阿伏加德罗常数NA，地面附近大气压强p0，重力加速度大小g.由此可以估算地球大气层空气分子总数为 (

)【答案】A3．(多选)“用油膜法估测分子直径”的实验基础是 (

)A．把油酸分子视为球形，其直径即为油膜的厚度B．让油酸在水面上充分散开，形成单分子油膜C．油酸分子的直径等于滴到水面上的油酸酒精溶液的体积除以油膜的面积D．油酸分子直径的数量级是10-15m【答案