高中物理 《分子動理論的基本觀點》素材 魯科版選修3-3

第1節(jié) 分子動理論的基本觀點 素材 【學習要求】 1．認識物體是由大量分子組成的。了解一般分子大小的數(shù)量級。 2．知道用油膜法測定分子大小的原理,通過實驗估測分子的大小,體會建立模型和估測方法在研究物理問題中的應用。 3．知道阿伏加德羅常數(shù)及其意義，會用阿伏伽德羅常數(shù)進行計算或估算。 【學習重點】 知道物體是由大量分子組成的，知道分子的模型、大小、質(zhì)量 【學習重點】 結合阿伏加德羅常數(shù)對分子大小、質(zhì)量進行計算時，分子的排列模式處理（是球形還是立方體） 【學習過程】 看到今天的標題，我們就會想到化學中關于物質(zhì)組成的知識。事實上，今天的課差不多就是這部分知識的復習，只是某些素材和研究的途徑略有不同。 一、分子的大小 人們在認識物質(zhì)組成方面的歷史，我們已經(jīng)知道得比較多了，這里不再贅述。 設問：什么是分子？ 學生：分子是物質(zhì)保持化學性質(zhì)的最小單位，它可以包括單個或多個原子。 我們下面從物理學的角度介紹一下人們認識分子組成的典型事實—— 1．相關事實 掃描隧道顯微鏡觀察（教材彩圖2）→根據(jù)放大率反推分子大小 *電子顯微鏡（照片）→根據(jù)放大率反推分子大小 單分子油膜法 a、原理…，以油酸分子呈立方體排列“估算”→關系：d = b、操作：油酸→稀釋→滴入→酒精溶解→撒石膏粉（或痱子粉）取膜→面積計算 例題：將1cm3的油酸溶于酒精，制成200cm3的的油酸酒精溶液。已知1cm3溶液有50滴，現(xiàn)取其1滴，將它滴在水面上，隨著酒精溶于水，油酸在水面上形成一單分子薄層?，F(xiàn)已測得這個薄層的面積為0.2m2 ，試由此估算油酸分子的直徑。 解：d = = = 5×10-10 m 答：略。 用不同的途徑測量，發(fā)現(xiàn)不同的分子，其大小雖然各不相同，但它們的數(shù)量級是相同的—— 2．分子的大?。?0-10 m數(shù)量級 10-10 m在波動光學中也稱之為1埃（），它是納米的十分之一。 過渡：分子的線度是如此之小，那么組成物體的分子個數(shù)必然是巨大的。分子的線度和組成物體的分子個數(shù)除了實驗測量之外，還有沒有理論的方法尋求呢？ 二、阿伏加德羅常數(shù) （化學知識復習）一摩爾的任何物質(zhì)都含有相同的… 1．阿伏加德羅常數(shù)：1mol的任何物質(zhì)所含的粒子數(shù)，即：NA = 6.02×1023 mol－1（精確值為6.0221367×1023 mol－1） 顯然，有了阿伏加德羅常數(shù)、摩爾質(zhì)量，我們就能將宏觀量和微觀量聯(lián)系起來進行計算。阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系宏觀世界和微觀世界的重要紐帶。 2．分子大小和質(zhì)量的計算 當然，在計算方面，除了重復化學科目已經(jīng)做過的一些處理外，還有一個分子怎么排布的問題。有關這方面的詳細知識，在下一章會具體介紹。今天，我們會用到一些相對“模糊”的處理。具體怎么個模糊法，看下面的例題—— 例題：已知金剛石的密度ρ= 3.5×103 kg/m3 ，碳的摩爾質(zhì)量為12×10-3 kg/mol?，F(xiàn)有一塊體積V = 5.7×10-8 m3的金剛石，它含有多少個碳原子？如果認為碳原子是緊密地排列在一起的，試求碳原子的直徑。 解：第一問很常規(guī)，屬化學知識復習。 N = n NA = NA = = ×6.02×1023 = 1.00×1022 解第二問，可以先求每個碳原子所占據(jù)的空間 v = = = = = = 5.70×10-30 m3 如果認為碳原子呈立方體排列，碳原子的直徑d = = 1.79×10-10 m 如果認為碳原子呈球形排列，則 v = π（）3 ，故，碳原子的直徑d = = 2.22×10-10 m 這兩種算法導致的結果差異較大，第二種看起來似乎更精確，但只要稍做思考，就會發(fā)現(xiàn)這樣的問題：如果把每個分子所占的空間作為每個分子的體積，那么，分子之間的間隙不是不存在了嗎？。所以，第一種算法事實上更為符合事實。 從本題的第一問可以看到，57mm3的鉆石（相當于鉆戒上的一顆小鉆石）所含的碳原子居然有1022個！這個數(shù)字是龐大的，也就是說，物體是由大量分子組成的。建立起這樣的觀念非常重要。 第二問則告訴我們，遇到分子間距和質(zhì)量的問題，除了化學的知識復習之外，還要進行物理的思考… 三、小結 本節(jié)我們學習了兩部分內(nèi)容…。知識的重點還在對化學知識的復習，建立起“物體是由大量分子組成的”這樣的觀念。在分子的排布方面，我們可以相機行事，具體問題具體分析。分子所占的空間和分子本身的大小是有差距的，這樣的情形在氣體中將會更加明顯。 四、作業(yè)布置 教材教材本節(jié)課后第（2） （3）題，做在作業(yè)本 教材教材本節(jié)課后第（1） （4）題，作為課外作業(yè)做在書上 【學后感】高考資源網(wǎng) w.w.w.k.s.5.u.c.o.mw.w.w.k.s.5.u.c.o.m