人教版高中物理选修3-3课件：7.1物体是由大量分子组成的.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,人教版高中物理选修3-3课件：7.1物体是由大量分子组成的,人教版高中物理选修3-3课件：7.1物体是由大量分子组成的人教版高中物理选修3-3课件：7.1物体是由大量分子组成的1.知识与能力,第一页，共32页。,教学目标,1.,知识与能力,知道物体是由,大量分子,组成的。,知道,油膜法,测分子大小的原理，并能估测出分子的大小。,知道分子的,球型结构,和分子尺度的,数量级,。,知道,阿伏加德罗常数,的物理意义、数值和单位，并掌握与之有关的,计算或估算,方法。,第二页，共32页。,掌握油膜法测分子的大小的方法。,理解阿伏加德罗常数在微观与宏观量中的桥梁作用。,注意观察与欣赏身边的各种事物，领略其美好的一面。,通过实验总结规律，以便更好的解决生活中存在的问题。,2.,过程与方法,3.,情感态度与价值观,第三页，共32页。,教学重难点,重点,理解和学会用单分子油膜法估测分子大小（直径）的方法。,分子大小的数量级。,用阿伏加德罗常数进行有关计算或估测的方法。,难点,理解和学会用单分子油膜法估测分子大小（直径）的方法。,第四页，共32页。,怎样估算油酸分子的大小？,分子并不是球形的，但为了方便估算，我们把它看做球形处理。,注意,油酸分子,d,水面上单分子油膜的示意图,把,1,滴油酸滴在水面上，水面上形成一块单层油酸分子薄膜，我们把它看做球形，测出油膜厚度,d,，即油酸分子的直径。,实验,油膜的厚度等于这一滴油酸的,体积,与它形成的,面积,的比。,1.,油膜法测分子直径,第五页，共32页。,如何获得一滴油酸？怎样测量它的体积？,配制一定浓度的的油酸酒精溶液，向,1ml,油酸中加无水酒精得到,500ml,的油酸酒精溶液。,用注射器吸取配制好的溶液，把它一滴一滴地滴入量筒中，记录,100,滴溶液的体积，求出一滴溶液的体积。,这样就可以根据溶液的浓度求出一滴溶液中纯油酸的体积。,如果把一滴配制好的溶液滴在水面上，溶液中酒精会溶于水并很快挥发，油膜便是纯油酸形成的。,第六页，共32页。,如何测量油膜的面积？,浮在水面上的,痱子粉,油酸膜,水面上形成一块油膜,怎样才能看清无色透明的油酸薄膜？,先往浅盘中倒入水，然后将痱子粉或细石膏粉均匀的撒在水面上。,用注射器往水面上滴,1,滴油酸酒精溶液。,待油酸薄膜稳定后，将玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描下油酸膜的形状。,第七页，共32页。,第八页，共32页。,将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，计算轮廓范围内的正方形个数，不足半个的舍去，多余半个的按一个计算从而计算出油膜的面积。,注意,油酸酒精溶液配比要合理；滴数时每滴大小相同；撒痱子粉或石灰粉时要均匀；等溶液稳定后画轮廓；计算方格时要细心。,因此，根据,1,滴油酸的体积,V,和油膜面积,S,就可以算出油膜厚度,d,=,，即油膜分子的大小。,第九页，共32页。,实验误差：,油酸酒精溶液的实际浓度和计算值有差别。,1,滴,油酸酒精溶液的实际浓度和计算值有差别。,油酸分子在水面上不一定是均匀单层分布。,在数方格计算油膜面积的时候出现误差。,油膜法测分子大小是早期测定分子大小的一种方法，本实验是利用宏观量的测定求出微观量的大小。,第十页，共32页。,2.,分子的大小,热学中提到的“分子”是指,组成物质的原子，分子或离子等,，因为它们都遵循相同的热运动规律。自然界中所有物质都是由大量的、不连续的分子组成的。,名词解释,第十一页，共32页。,组成物质的分子非常小，不但用肉眼无法直接看到，就使用高倍的光学显微镜也看不到，只有放大几亿倍的扫面隧道显微镜才能观察到物质表面原子的排列。,扫描隧道显微镜下的原子,第十二页，共32页。,液体、固体的分子排列比较紧密，我们一般把它们看做小球，即认为固体、液体分子是紧密挨在一起的小球，因此，小球的直径就是该物体的分子直径。,气体分子的分子间距很大，因此我们就不能认为它们是紧密挨在一起的了，但可以把每个分子所占的空间体积看做一个正方形，那么正方体棱长也就等于分子间的平均距离。,固体、液体分子,d,气体分子,d,第十三页，共32页。,用不同方法测出的分子大小有差异，但是数量级是相同的，除了一些有机物质大分子外，分子直径的数量级为,10,-10,m,。,练习：已知水分子的直径是,410,-10,m,，每个水分子的体积是多少？若认为水分子是一个紧挨着另一个的，那么一毫升水中有多少个水分子？假若你一秒钟可以数十个数，要让你数完这些分子需要多长时间？,解：一个水分子的体积：,一毫升水中含有水分子的个数：,数完这些水分子需要的时间,第十四页，共32页。,3.,阿伏加德罗常数,在化学课中我们已经学过，,1mol,任何物质都含有相同的分子数，用阿伏加德罗常数,N,A,表示，正式的定义是,0.012,千克碳,12,中包含的碳,12,的原子的数量。,直到,19,世纪中叶，“阿伏伽德罗常量”的概念才正式由法国科学家让,贝汉提出，而在,1865,年，,N,A,的值才首次通过科学的方法由德国人约翰,洛施米特测定出，,N,A,=6.022136710,23,mol,-1,。通常取,N,A,=6.0210,23,mol,-1,，粗略计算时取,N,A,=6.010,23,mol,-1,。,通过上面的例题可以看出宏观,物体,是由大量分子组成的,。,第十五页，共32页。,阿伏加德罗常数是联系微观物理量与宏观物理量的桥梁，所以涉及分子动理论中有关分子大小的计算时，常常用到该常量及相关公式。,1.,2.,3.,4.,5.,6.,公式集锦,第十六页，共32页。,各符号所代表的物理量,m,物质质量,M,摩尔质量,m,0,分子质量,V,物质体积,V,M,摩尔体积,N,A,阿伏加德罗常数,V,0,分子体积或气体分子所占据的平均空间,n,物质的量,N,分子总个数,d,分子直径或气体分子之间的平均距离,物质的密度,第十七页，共32页。,通过以上公式不难看出，不论是估算分子的质量、估算分子的数目、估算分子的体积、估算分子的直径还是估算分子的平均距离，都离不开阿伏加德罗常数，足以见得阿伏加德罗常数对宏观量和微观量的重要作用。,N,A,是联系宏观量和微观量的桥梁。,第十八页，共32页。,课堂小结,1.,单分子油膜法测定分子大小是把分子想象成小球，利用球体的球直径方法测得的，实验过程中应注意减小不必要的误差的产生。,2.,分子大小的数量级是,10,-10,m,，分子其实很小但结构却相当复杂，我们要学会建立分子结构模型。,3.,阿伏加德罗常数是联系微观和宏观的桥梁，我们知道怎么运用其做相应计算。,第十九页，共32页。,高考链接,1.,某气体的摩尔质量为,M,，摩尔体积为,V,，密度为,，每个分子的质量和体积分别为,m,和,V,0,，则阿伏加德罗常数,N,A,可表示为（）,A.B.,C.D.,BC,解析,A,中，用物质的体积除以分子占据的平均空间得到的是分子的总个数，故,A,错。,D,中，用分子的摩尔质量除以物质质量，是物质的量的倒数，故,D,错。,第二十页，共32页。,2.,将,1cm,3,的油酸溶于酒精，制成,200cm,3,的油酸酒精溶液，已知,1cm,3,的溶液有,50,滴，现取,1,滴油酸酒精溶液到水面上，随着酒精溶于水，油酸在水面上形成一层单分子薄膜，已测出这一薄层的面积是,0.2m,2,，由此可估测油酸分子的直径为,m,。,510,-10,解析,每滴油酸酒精溶液中油酸体积,油酸分子直径,第二十一页，共32页。,课堂练习,1.,某学生在用油膜法测分子直径试验中，计算结果明显偏大，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.,求每滴体积时，,1ml,的溶液的滴数误多记了,10,滴,AC,第二十二页，共32页。,解析,如果油酸未完全散开，则不能形成单分子油膜，油膜厚度大于分子直径，测量结果偏大，,A,正确。,油膜酒精溶液中酒精易溶解挥发，故不影响实验结果，,B,错误。,计算油膜面积时，方格数不足半个的舍去，多余半个按一个计算，现舍去所有不足一个的，则油膜面积偏小，由 计算出分子直径偏大，,C,正确。,求每滴体积，误多记了,10,滴，则每滴体积测量结果偏小，分子直径计算结果偏小，,D,错误。,第二十三页，共32页。,2.,若已知阿伏加德罗常数，物质的摩尔质量，摩尔体积，则可以计算出（）,A.,固体物质分子的大小和质量,B.,液体分子的大小和质量,C.,气体分子的大小和质量,D.,气体分子的质量和分子间的平均距离,ABD,解析,根据之前罗列的六个基本公式即可解出。,第二十四页，共32页。,3.,房间地面表面积,15m,2,，高,3m,，空气平均密度,=1.29kg/m,3,空气平均摩尔质量,M=2.910,-2,kg/mol,，则该房间内空气的质量为,_kg,，空气分子间的平均距离为,_ m,。,解析,房间内体积,房间内空气质量,房间内空气分子分数,每个空气分子占空间体积,空气分子间平均距离,58,3.310,-9,第二十五页，共32页。,4.,已知铜的摩尔质量是,6.410,-2,kg/mol,密度为,8.910,3,kg/m,3,阿伏加德罗常数为,6.010,23,mol,-1,，估算铜原子的直径为,_m,（要求一位有效数字）。,解析,铜原子的直径,310,-10,第二十六页，共32页。,5.,已知水的密度,=1.010,3,kg/m,3,，水的摩尔质量,M=1.810,-2,kg/mol,。,求,1g,水中含多少水分子？水分子的质量是多少？估算水分子的直径（取二位有效数字）,解析,个,分子的质量,kg,一个水分子的体积 ，将水分子视为球型，则 ，所以得到 ，于是,第二十七页，共32页。,6.,已知金刚石的密度是,3500kg/m,3,有一小块金刚石，体积是,5.710,-8,m,3,，此小块金刚石中含有多少个碳原子？设想金刚石中碳原子是紧密堆在一起的，估算碳原子的直径。,解析,碳原子个数,:,碳原子直径：,第二十八页，共32页。,问题与练习,1.,设薄膜的质量为,m,密度为,1,，,面积为,S,，厚度为,d,盐水的密度为,2,，薄膜在盐水中悬浮，表明薄膜和盐水的密度相等，,1,=,2,。又因为,1,=,=,，所以,d=,=1.510,-3,m,2.(1),设一滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积为,V,，则,V=810,-6,mL,(2),由题可知，油酸大约占,108,个小格，故油酸面积,S=10810,-4,m,2,=1.0810,-2,m,2,第二十九页，共32页。,(3),油酸分子的直径,d=,3.,根据铜的密度,=8.910,3,kg/m,3,，铜的摩尔质量为,6.410,-2,kg/mol,，可知,1m,3,铜的分子数为,n=,假设铜原子为球形，其直径为,d,，则,1,个铜原子所占的体积大约为,d,3,。此有,nd,3,=1,，铜原子直径,d=,第三十页，共32页。,4.,设在标准状态下，一个氧气分子所占的空间为,V,，分子间的平均距离为,r,。所以，一个氧气分子所占的空间,V,0,=,分子间的平均距离,r,=,第三十一页，共32页。,谢谢！,第三十二页，共32页。,