物理新人教版选修33第七章第一节物体是由大量分子组成的.ppt

高中物理新人教版选修３- ３系列课件7.1《物体是由大量分子组成的》第七章第七章《《分子动理论》》教学目标教学目标 •1．在物理知识方面的要求：•（1）知道一般分子直径和质量的数量级；•（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；•（3）知道用单分子油膜方法估算分子的直径•2．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•1,3,5•3．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•二、重点、难点分析二、重点、难点分析•1．重点有两个，其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•2．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•三、教具三、教具•1．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。

•2．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阅读课文,回答以下问题:•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：具有物质的化学化学中讲的分子是：具有物质的化学性质的最小微粒性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•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个表面原子的排布图，图中的每个亮斑都是一个碳原子碳原子. 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）、（一）、扫描隧道显微镜扫描隧道显微镜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分子的大小分子的大小•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：： 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：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 ？？ ②②把分子看成球形把分子看成球形. . 答：答：①①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)油分子一个紧挨一个整齐排列油分子一个紧挨一个整齐排列; ;•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 3×10-10m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, 1×10-10m和和 9×10-10m，，数量级都是数量级都是 10-10m•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油油酸酸溶溶于于酒酒精精，，制制成成200cm200cm3 3的的油油酸酸酒酒精精溶溶液液，，已已知知1cm1cm3 3溶溶液液有有5050滴滴，，现现取取1 1滴滴油油酸酸酒酒精精溶溶液液滴滴到到水水面面上上，，随随着着酒酒精精溶溶于于水水，，油油酸酸在在水水面面上上形形成成一一单单分分子子薄薄层层，，已已测测出出这这一一薄薄层层的的面面积为积为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滴滴油酸酒精的体积为油酸酒精的体积为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5×10-10m练习练习1 1、体积是、体积是1010-4-4cmcm3 3的油滴滴于水中，若展的油滴滴于水中，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 A．．10102 2cmcm2 2                         B B．．10104 4cmcm2 2                         C C．．10106 6cmcm2 2                          D D．．10108 8cmcm2 2B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dd分子分子①①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： ②②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 （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表示固液体分子的表示固液体分子的体积或气体分子所占的空间体积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1.8×101.8×10-5 -5 m m3 3/mol/mol，，每个水每个水分子的直径是分子的直径是4×104×10-10-10m m ，，设想水分子是一个挨一个设想水分子是一个挨一个排列的，求排列的，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：1 mol1 mol水中所含的水分子数：水中所含的水分子数：. . =6.0×1023 mol-1N=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1.12×101.12×10-9-9 m m，，已知油酸的密度已知油酸的密度为为6.37×106.37×102 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M M，，密度为密度为ρρ，，油酸分子的直径为油酸分子的直径为d d，，把每个油酸分子把每个油酸分子当作小球当作小球. .则其体积为则其体积为: : 1 mol1 mol油酸的体积油酸的体积 : :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 . . ∴∴NA=6×1023 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 =(m /M) ×NA•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•注意：注意：上式对气体不适用，求得的分子体积应是气体分上式对气体不适用，求得的分子体积应是气体分子占有的空间子占有的空间（（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)微观微观 宏观宏观NA桥梁桥梁B、计算分子的质量分子质量的数量级: 10-26--10-27kg例4.已知:水和氢气的摩尔质量分别是1.8×10-2kg/mol和2×10-3kg/mol，求水分子和氢分子的质量（已知NA=6.0×1023mol-1)C、计算分子的体积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积例5.已知：水的摩尔质量是1.8×10-2kg/mol，水的密度是1×103kg/m3，求水分子的体积（已知NA=6.0×1023mol-1）例6.若已知铁的原子量是56，铁的密度是7.8×103kg/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：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，约吸入450cm450cm3 3的空气，则的空气，则做一次深呼吸所吸入的空气质量是多少？所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？（按标准状况吸入的气体分子数量是多少？（按标准状况估算）估算）解析解析 : :１．空气分子的平均质量为：１．空气分子的平均质量为： 2 2．成年人做一次深呼吸所吸入的空气质．成年人做一次深呼吸所吸入的空气质量为：量为： ３．所吸入的分子数为：３．所吸入的分子数为： 随堂随堂练习练习•1 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 C C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 DD2 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 6.02×10102323 B B 3.013.01×10102323 C 6.02 C 6.02×10102222 D D 3.343.34×101022223.(20043.(2004年年浙浙江江高高考考) )若若以以μμ表表示示水水的的摩摩尔尔质质量量，，υυ表表示示在在标标准准状状态态下下水水蒸蒸气气的的摩摩尔尔体体积积，，ρρ为为表表示示在在标标准准状状态态下下水水蒸蒸气气的的密密度度，，N NA A为为阿阿伏伏加加德德罗罗常常数数，，m m、、ΔΔ分分别别表表示示每每个个水水分分子子的的质质量量和和体体积积，，下下面是四个关系式面是四个关系式① ① N NA A = =υρ/mυρ/m ② ② ρ ρ = =μ/Nμ/NA AΔΔ ③ ③ m m = = μ/Nμ/NA A ④ ④ΔΔ= = υ/Nυ/NA A 其中其中A A．．①①和和②②都是正确的；都是正确的；B B．．①①和和③③都是正确的；都是正确的；C C．．②②和和④④都是正确的；都是正确的；D D．．①①和和④④都是正确的。

都是正确的答案：答案：B B4.4.已已知知阿阿伏伏加加德德罗罗常常数数为为N NA A，，铜铜的的摩摩尔尔质质量量为为M M，，密密度为度为ρρ（（均为国际单位），则（均为国际单位），则（ ）） A A．．1m1m3 3铜原子含原子数目为铜原子含原子数目为ρNρNA A/M/M B B．．1 1个铜原子质量是个铜原子质量是M /NM /NA A C C．．1 1个铜原子的体积是个铜原子的体积是M/ρNM/ρNA A D D．．1kg1kg铜所含原子的数目是铜所含原子的数目是ρNρNA AABC 5.5.只只要要知知道道下下列列哪哪一一组组物物理理量量，，就就可可以以估估算算出出气气体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=6.02×10102323个个/ mol/ mol，，则：则：（（1 1）水的摩尔质量）水的摩尔质量M=__________M=__________18g/mol（（2 2）水的摩尔体积）水的摩尔体积V=__________V=__________M/ρ=18/1=18g/cm3 （（3 3）一个水分子的质量）一个水分子的质量m m0 0 =_____________ =_____________M/ NA =18 / 6.02×1023 =2.99 ×10-26 kg（4 4）一个水分子的体积）一个水分子的体积V V0 0 =_____________ =_____________V/ NA =2.99 ×10-23 cm3（（5 5））10g10g水中含有的分子数目水中含有的分子数目N=___________________N=___________________mNA/M=3.344 ×10218.估算在标准状态下气体分子间的距离。

估算在标准状态下气体分子间的距离•解：将每个空气分子所占据的空间设为小立方体，则小立方体的边长为气体分子间的距离V摩尔=22.4×10-3 m3)• NA×d3=V摩尔 • d= （V摩尔 / NA ）1/3• =[22.4×10-3 /（ 6.02×1023 ）]1/3m • =3.8 ×10-9 m［小结］［小结］1.一般物体中的分子数目是很大的一般物体中的分子数目是很大的.2.一般分子的质量也是很小的一般分子的质量也是很小的.一般分子质一般分子质量数量级是量数量级是10-26Kg3.阿伏加德罗常数是联系微观世界和宏观世阿伏加德罗常数是联系微观世界和宏观世界的桥梁，通过该常数把摩尔质量、摩尔界的桥梁，通过该常数把摩尔质量、摩尔体积跟分子质量、分子大小等微观物理量体积跟分子质量、分子大小等微观物理量联系起来了联系起来了. 一般分子直径的数量级为一般分子直径的数量级为10-10 m分子的模型：把分子看成球形或正方体模型分子的模型：把分子看成球形或正方体模型。