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1、物理新人物理新人(xnrn)教选修物体是由大量分教选修物体是由大量分子组成的子组成的第一页，共38页。7.1物体是由大量(dling)分子组成的第七章分子第七章分子(fnz)(fnz)动理论动理论第1页/共38页第二页，共38页。教学教学(jio xu)目标目标 1 1在物理知识在物理知识(zh shi)(zh shi)方面的要求：方面的要求：（1 1）知道一般分子直径和质量的数量级；）知道一般分子直径和质量的数量级；（2 2）知道阿伏伽德罗常数的含义，记住这个常数的数值）知道阿伏伽德罗常数的含义，记住这个常数的数值和单位；和单位；（3 3）知道用单分子油膜方法估算分子的直径。）知道用单分子油
2、膜方法估算分子的直径。2 2培养学生在物理学中的估算能力，会通过阿伏伽德罗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）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。、分子数等微观量。1,3,51,3,53 3渗透物理学方法的教育。运用理想化方法，建立物质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。的理想化方法。第2页/共38页第三页，共38页。二、重点、难点分析二、重点、难点分析二、重点、难点分析二、重点、难点
3、分析1 1重点有两个，其一是使学生理解和学会用单分子油膜法重点有两个，其一是使学生理解和学会用单分子油膜法重点有两个，其一是使学生理解和学会用单分子油膜法重点有两个，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）的方法估算分子大小（直径）的方法估算分子大小（直径）的方法估算分子大小（直径）的方法(fngf)(fngf)；其二是运用阿伏伽；其二是运用阿伏伽；其二是运用阿伏伽；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）的方德罗常数估算微观量（分子的体积、直径、分子数等）的方德罗常数估算微观量（分子的体积、直径、分子数等）的方德罗常数估算微观量（分子的体积、直径、分子
4、数等）的方法法法法(fngf)(fngf)。2 2尽管今天科学技术已经达到很高的水平，但是在物理课尽管今天科学技术已经达到很高的水平，但是在物理课尽管今天科学技术已经达到很高的水平，但是在物理课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讲授分子的知识带来一定的困难，也更突出了运用估
5、算方法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(fngf)(fngf)和建立理想模型方法和建立理想模型方法和建立理想模型方法和建立理想模型方法(fngf)(fngf)研究固体、液体分子研究固体、液体分子研究固体、液体分子研究固体、液体分子的体积、直径、分子数的重要意义。的体积、直径、分子数的重要意义。的体积、直径、分子数的重要意义。的体积、直径、分子数的重要意义。三、教具三、教具三、教具三、教具1 1幻灯投影片或课件：水面上单分子油膜的示意图；离子幻灯投影片或课件：水面上单分子油膜的示意图；离子幻灯投影片或课件：水面上单分子油膜的示意图；离子幻灯投影片或课件：水面上单分子油膜的示意
6、图；离子显微镜下看到钨原子分布的图样。显微镜下看到钨原子分布的图样。显微镜下看到钨原子分布的图样。显微镜下看到钨原子分布的图样。2 2演示实验：演示单分子油膜：油酸酒精溶液（演示实验：演示单分子油膜：油酸酒精溶液（演示实验：演示单分子油膜：油酸酒精溶液（演示实验：演示单分子油膜：油酸酒精溶液（1 1 200200），），），），滴管，直径约滴管，直径约滴管，直径约滴管，直径约20cm20cm圆形水槽，烧杯，画有方格线的透明塑圆形水槽，烧杯，画有方格线的透明塑圆形水槽，烧杯，画有方格线的透明塑圆形水槽，烧杯，画有方格线的透明塑料板。料板。料板。料板。第3页/共38页第四页，共38页。阅读课文,回
7、答以下(yxi)问题:这里这里(zhl)所说的分子与化学中所说的分子有所说的分子与化学中所说的分子有何不同何不同?答答 化学中讲的分子化学中讲的分子(fnz)(fnz)是：具有物质的是：具有物质的化学性质的最小微粒化学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。第4页/共38页第五页，共38页。一、分子一、分子(fnz)的大小的大小组成物质(wzh)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
8、用扫描隧道我国科学家用扫描隧道(sudo)显微镜拍摄的石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碳原墨表面原子的排布图，图中的每个亮斑都是一个碳原子子.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）第5页/共38页第六页，共38页。（一）、扫描（一）、扫描(somio)隧道显微镜隧道显微镜第6页/共38页第七页，共38页。扫描隧道扫描隧道(sudo)显微镜拍摄的石墨表面原子排布图显微镜拍摄的石墨表面原子排布图第7页/共38页第八页，共38页。分子分子(fnz)(fnz)的大的大小小放大(fngd)上亿倍的蛋白质分子结构模型第8页/共38页第九页，共38页。
9、怎样才能知道分子怎样才能知道分子(fnz)的大小的大小呢？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，单分子油膜的厚度就可认为(rnwi)等于油膜分子的直径等于油膜分子的直径.1.有一种粗略测定分子大小有一种粗略测定分子大小(dxio)的方法的方法叫油膜法叫油膜法.第9页/共38页第十页，共38页。那么如何那么如何(rh)才能求出单分子油膜层的厚度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
10、油酸滴的体积(tj)V(tj)V：2.2.测出水面测出水面(shu min)(shu min)上漂浮的油膜的上漂浮的油膜的表面积表面积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。第10页/共38页第十一页，共38页。在用油膜法测定分子在用油膜法测定分子(fnz)(fnz)的直径时，实际上做了的直径时，实际上做了理想化处理，请问：有哪些地方做了理想化处理理想化处理，请问：有哪些地方做了理想化处理？把分子把分子(fnz)(fnz)看成球形看成球形.
11、答：答：把滴在水面上的油酸层当作把滴在水面上的油酸层当作(dn zu)(dn zu)单分子单分子 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;第11页/共38页第十二页，共38页。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 310-10m。我们把。我们把10的乘方的乘方数叫做数叫做(jiozu)数量级数量级,110-10m和和 910-10m，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
12、数有机物大分子以外）数量级数量级第12页/共38页第十三页，共38页。例例1 1、将将1cm31cm3油油酸酸溶溶于于酒酒精精，制制成成200cm3200cm3的的油油酸酸酒酒精精溶溶液液，已已知知1cm31cm3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(fnz)(fnz)薄薄层层，已已测测出出这这一一薄薄层层的的面面积积为为0.2m20.2m2，由由此此可可估估测测油油酸酸分分子子(fnz)(fnz)直径是多少？直径是多少？1滴油酸酒精的体积为滴油酸酒精的体积为1/
13、50cm3其中其中(qzhng)含油酸体积为含油酸体积为10-10m3油酸膜的厚度为油酸膜的厚度为510-10m第13页/共38页第十四页，共38页。练习练习1 1、体积是、体积是10-4cm310-4cm3的油滴滴于水中，若展开成的油滴滴于水中，若展开成一单分子一单分子(fnz)(fnz)油膜，则油膜面积的数量级是油膜，则油膜面积的数量级是（）A A102cm2 B102cm2 B104cm2 104cm2 CC106cm2D106cm2D108cm2108cm2B第14页/共38页第十五页，共38页。dd固体固体(gt)、液体液体小球小球(xio qi)模型模型ddd气体气体(qt)立方体
14、模型立方体模型dd第15页/共38页第十六页，共38页。分子分子分子模型：在计算固液体分子大小时分子模型：在计算固液体分子大小时(xiosh)(xiosh)，作，作为一个近似的物理模型，可把分子看成是一小球为一个近似的物理模型，可把分子看成是一小球.则：则：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小立方体的边长可以看作(kn zu)(kn zu)相当于分子相当于分子间的平均距离间的平均距离.即即 （以上两式中（以上两式中d d表示分子表示分子(fnz)(fnz)的直径，的直径，V V表示固液表示固液体分子体分子(fnz)(fnz)的
15、体积或气体分子的体积或气体分子(fnz)(fnz)所占的空间所占的空间体积体积.）第16页/共38页第十七页，共38页。二、阿伏加德罗常数二、阿伏加德罗常数(chngsh)1.回忆回忆(huy)化学中学过的阿伏加德罗常数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的任何物质都含有相同的粒子(lz)数，这个数就叫阿数，这个数就叫阿伏加德罗常数伏加德罗常数。例例2 2：已知水的摩尔体积是：已知水的摩尔体积是1.8101.810-5-5 mm3 3/mol/mol，每个水，每个水分子的直径是分子的直径是410410-10-10m m，设想水分子是一个挨一个，设想水分子是一个挨一个
16、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 第17页/共38页第十八页，共38页。一个一个(y)分子的体分子的体积：积：1 mol1 mol水中所含的水分子数：水中所含的水分子数：.=6.01023 mol-1N=第18页/共38页第十九页，共38页。练习练习(linx)2.(linx)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1.1210-9 m1.1210-9 m，已知油酸的密度为，已知油酸的密度为6.37102 kg/m36.37102 kg/m3
17、，已知油酸的摩尔质量为，已知油酸的摩尔质量为282 g/mol282 g/mol，试求阿伏加德罗常数，试求阿伏加德罗常数.第19页/共38页第二十页，共38页。解：设想油酸分子(fnz)一个挨一个排列，1 mol 油酸分子(fnz)的质量为M，密度为，油酸分子(fnz)的直径为d，把每个油酸分子(fnz)当作小球.则其体积为:1 mol1 mol油酸的体积油酸的体积(tj):(tj):1 mol1 mol油酸所含的微粒油酸所含的微粒(wil)(wil)数，即阿伏加德罗常数为数，即阿伏加德罗常数为NA.NA.NA=61023 mol-1 第20页/共38页第二十一页，共38页。应用(yngyng
18、)：(1)已知物质的摩尔质量M，物体的密度p，阿伏加德罗常数(chngsh)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：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第21页/共38页第二十二页，共38页。（2 2）应用）应用(yngyng)(yngyng)阿伏加阿伏加德罗常数德罗常数A A、计算、计算(j sun)(j sun)物质所含的物质所含的粒子数粒子数 例例3.3.求求:1cm3
19、:1cm3水中含有水中含有(hn yu)(hn yu)的分子数的分子数(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桥梁桥梁第22页/共38页第二十三页，共38页。B、计算分子(fnz)的质量分子(fnz)质量的数量级:10-26-10-27kg例4.已知:水和氢气的摩尔(m r)质量分别是1.810-2kg/mol和210-3kg/mol，求水分子和氢分子的质量（已知NA=6.01023mol-1)第23页/共38页第二十四页，共38页。C、计算分子(fnz)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但能计算(j sun)气
20、体分子所占的空间气体分子所占的空间体积体积第24页/共38页第二十五页，共38页。例5.已知：水的摩尔(m r)质量是1.810-2kg/mol，水的密度是1103kg/m3，求水分子的体积（已知NA=6.01023mol-1）第25页/共38页第二十六页，共38页。例6.若已知铁的原子量是56，铁的密度是7.8103kg/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(j sun)出铁原子的直径是多少米？个个0第26页/共38页第二十七页，共38页。例题例题(lt)(lt)：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，则空气中气体分子(fnz)(fnz
21、)的平均质量多大？成的平均质量多大？成年人做一次深呼吸，约吸入年人做一次深呼吸，约吸入450cm3450cm3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？所吸入做一次深呼吸所吸入的空气质量是多少？所吸入的气体分子的气体分子(fnz)(fnz)数量是多少？（按标准状况估数量是多少？（按标准状况估算）算）第27页/共38页第二十八页，共38页。解析解析(ji(ji x):x):空气分子的平均空气分子的平均(pngjn)(pngjn)质量为：质量为：2 2成年人做一次深呼吸所吸入的空气成年人做一次深呼吸所吸入的空气质量质量(kn q zh lin)(kn q zh lin)为：为：所吸入
22、的分子数为：所吸入的分子数为：第28页/共38页第二十九页，共38页。随堂练习随堂练习(linx)1 1、下列哪一组已知数据中能求出阿伏加德、下列哪一组已知数据中能求出阿伏加德罗常数罗常数 。（）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物体的质量和它的摩尔(m r)(m r)质量质量 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物体的摩尔物体的摩尔(m r)(m r)体积、密度及其分子体积、密度及其分子质量质量 DD2 2、1 1克水中含有克水中含有(hn yu)(hn yu)的水分子个数为的水分子个数为（）A 6.021023
23、B 3.011023 A 6.021023 B 3.011023 C 6.021022 D 3.341022 C 6.021022 D 3.341022第29页/共38页第三十页，共38页。3.(20043.(2004年年浙浙江江高高考考)若若以以表表示示水水的的摩摩尔尔质质量量，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，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，NANA为为阿阿伏伏加加德德罗罗常常数数，m m、分分别别(fnbi)(fnbi)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，下下面面是是四四个关系式个关系式 NA=/m =/NA
24、 NA=/m =/NA m=/NA =/NA m=/NA =/NA 其中其中A A和和都是正确的；都是正确的；B B和和都是正确的；都是正确的；C C和和都是正确的；都是正确的；D D和和都是正确的。都是正确的。答案答案(d(d n)n)：B B第30页/共38页第三十一页，共38页。4.4.已已知知阿阿伏伏加加德德罗罗常常数数为为NANA，铜铜的的摩摩尔尔质质量量为为M M，密度为密度为（均为国际（均为国际(guj)(guj)单位），则（单位），则（）A A1m31m3铜原子含原子数目为铜原子含原子数目为NA/MNA/M B B1 1个铜原子质量是个铜原子质量是M/NAM/NA C C1 1
25、个铜原子的体积是个铜原子的体积是M/NAM/NA D D1kg1kg铜所含原子的数目是铜所含原子的数目是NANAABC 第31页/共38页第三十二页，共38页。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阿阿伏伏加加德德罗罗常常数数、该该气气体体的的摩摩尔尔(m(m r)r)质质量量和质量和质量 B B阿阿伏伏加加德德罗罗常常数数、该该气气体体的的摩摩尔尔(m(m r)r)质质量量和密度和密度 C C阿阿伏伏加加德德罗罗常常数数、该该气气体体的的摩摩尔尔(m(m r)r)质质量量和体积和体积 D D该气体的
26、密度、体积和摩尔该气体的密度、体积和摩尔(m r)(m r)质量质量B第32页/共38页第三十三页，共38页。6.6.下列数据能求出阿伏加德罗常数的是下列数据能求出阿伏加德罗常数的是（）（）A.A.水的密度水的密度(md)(md)和水的摩尔质量和水的摩尔质量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第33页/共38页第三十四页，共38页。7.7.水的分子量水的分子量1818，水的密度，水的密度(md)(md)为为103kg/m3,103kg/m3,阿伏加德
27、罗阿伏加德罗常数为常数为NA=6.021023NA=6.021023个个/mol/mol，则：，则：（1 1）水的摩尔）水的摩尔(m r)(m r)质量质量M=_M=_18g/mol（2 2）水的摩尔体积）水的摩尔体积V=_V=_M/=18/1=18g/cm3 （3 3）一个）一个(y)(y)水分子的质量水分子的质量m0=_m0=_M/NA=18/6.021023=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第
28、34页/共38页第三十五页，共38页。8.估算估算(sun)在标准状态下气体分子间的在标准状态下气体分子间的距离。距离。解：将每个空气分子所占据的空间解：将每个空气分子所占据的空间(kngjin)设设为小立方体，则小立方体的边长为气体分子为小立方体，则小立方体的边长为气体分子间的距离。间的距离。(V摩尔摩尔=22.410-3 m3)NAd3=V摩尔摩尔 d=（V摩尔摩尔/NA）1/3=22.410-3/（6.021023）1/3m =3.8 10-9 m第35页/共38页第三十六页，共38页。小结小结(xioji)1.一般物体(wt)中的分子数目是很大的.2.一般分子的质量也是很小的.一般分子质量数量级是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联系起来了.一般分子一般分子(fnz)直径的数量级为直径的数量级为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。第36页/共38页第三十七页，共38页。第37页/共38页第三十八页，共38页。