高中物理 1.1分子及其热运动课件 新人教版选修1-2

高中物理 1.1分子及其热运动课件 新人教版选修1-2内容摘要：

1、第一章 分子动理论 内能 一、分子及其热运动 情境导入 课程目标 北宋诗人王安石曾写过这样的一首诗 : 墙角数枝梅 , 凌寒独自开。 遥知不是雪 , 为有暗香来。 我们并没有靠近梅树 , 却能闻到梅花的香味 , 这是为什么呢 ? 提示 : 这是由于扩散现象造成的。 1 . 知道物质是由大量分子组成的。 2 . 知道分子的球形模型 , 知道分子直径的数量级 , 知道可以用单分子油膜法测定分子的直径。 3 . 知道阿伏加德罗常数的含义 ,记住这个常数的数值和单位。 4 . 知道什么是热运动 , 知道布朗运动 , 了解布朗运动的原因和意义 , 初步了解研究热学问题的方法。 一 二 三 一、分子及其大小 2、1 . 分子的定义 分子是具有一定 化学性质 的最小物质微粒 , 实际上 , 构成物质的单元是多种多样的 : 或是原子 ( 如金属 ), 或是离子 ( 如盐类 ), 或是分子 ( 如有机物 )。 在热学中 , 由于这些微粒做 热运动 时遵从相同的规律 , 所以把它们统称为分子。 2 . 分子的大小 ( 1 ) 分子直径的数量级 测定结果表明 , 除了一些有机物的大分子外 , 一般物质分子直径的数量级为 10- 10m。 一 二 三 ( 2 ) 分子大小的估测方法 ( 油膜 法 ) 把一滴油酸酒精溶液滴在水面上 , 在水面上就会形成油酸薄膜 , 薄膜是由 单层 的油酸分子组成的 , 尽管油酸分 3、子有着复杂的结构和形状 , 但在估测其大小的数量级时 , 可以把它简化为 球 形 ( 如图所示 ), 油膜的 厚度 认为是油酸分子的直径 d , 测出油膜的面积 S 和体积 V , 则分子直径 d=。 一 二 三 思考 油酸分子的形状真的是球形的吗 ? 排列时会一个紧挨一个吗 ? 提示 :实际分子的结构很复杂 ,分子间有间隙 ,认为分子是球形且一个紧挨一个排列 ,是一种近似模型 ,是对问题的简化处理。 简化处理在物理学的研究和学习方面是很有用的。 一 二 三 二、阿伏加德罗常数 1 . 定义 1 m 任何物质都含有相同的 粒子数 , 这个数目用阿伏加德罗常数表示。 2 . 数值及单位 阿伏加德罗 4、常数通常用符号 N A 表示 , 其值通常可取 N A = 6 . 02 1023m o ,在粗略计算中可取 N A = 6 . 0 1023m o。 一 二 三 三、分子的热运动 1 . 定义 由于分子无规则运动的剧烈程度跟 温度 有关 , 所以把分子的这种运动叫作热运动。 2 . 实验例证 ( 1 ) 直接证据 ( 扩散 现象 ) 定义 : 不同的物质能够 彼此进入对方 的现象叫作扩散。 产生原因 : 是由物质分子的 无规则 运动产生的。 意义 : 直接 证明物质分子永不停息地做无规则运动。 一 二 三 思考 一碗小米倒入一碗大米中 , 小米进入大米的间隙之中是否属于扩散现象 ? 提示 5、:不是。 扩散现象是不同物质的分子彼此进入对方的现象 ,而小米和大米都不是分子。 一 二 三 ( 2 ) 间接证据 ( 布朗 运动 ) 定义 : 悬浮在液体 ( 或气体 ) 中的 微粒 的无规则运动叫作布朗运动。 产生原因 : 大量液体 ( 或气体 ) 分子对悬浮微粒撞击作用的 不平衡 性造成的。 运动特点 :( 1 ) 永不停息 ;( 2 ) 无规则。 影响因素 : 微粒的 大小 和温度的 高低。 若微粒越 小 , 温度越 高 , 布朗运动就越激烈。 意义 : 布朗运动虽然不是分子的运动 , 但它 间接 反映了液体 ( 或气体 )分子运动的无规则性。 探究 一 探究 二 探究三 分子及其大小 6、问题导引一般物质分子直径的数量级是多大 ? 我们是通过什么方法测出的 ? 如果能够把分子一个挨一个地排列起来 , 大约需要多少个分子才能排到 1 提示 : 10- 10m ;单分子油膜法 ; 1010个。 探究 一 探究 二 探究三 名师精讲1 . 分子的大小 分子的大小可以从以下几个方面来认识 : ( 1 ) 从分子几何尺寸的大小来感受 :一般分子直径的数量级为 10- 10m。 ( 2 ) 从分子的体积的数量级来感受 :一般分子体积的数量级为 10- 29 ( 3 ) 从分子的质量的数量级来体会 :一般分子质量的数量级为 10- 26 ( 4 ) 分子如此微小 , 用肉眼根本无法直接看到 7、它们 , 即使用高倍的光学显微镜也看不到。 直到 19 82 年 , 人们研制了能放大几亿倍的扫描隧道显微镜 ,才观察到物质表面原子的排列。 探究 一 探究 二 探究三 2 . 分子模型 实际分子的结构是很复杂的 , 可以把单个分子看作一个立方体 , 也可以看作是一个小球 , 通常情况下把分子当作一个球形处理 , 球的体积 V=4 33, 不同的物质形态其分子的排布也有区 别 , 对固体和液体而言 , 可以认为分子是一个挨着一个排列的。 我们可以用不同的方法测出分子的大小。 气体分子间距离较大 , 常把分子占据的空间视为立方体 , 以此来估算分子间的平均距离。 探究 一 探究 二 探究三 注意 : 8、( 1 ) 固体和液体可看作是一个紧挨着一个的球形分子排列而成的 ,忽略分子间空隙 , 如图甲所示。 ( 2 ) 气体分子间的空隙很大 , 把气体分成若干个小立方体 , 气体分子位于每个小立方体的中心 , 每个小立方体是每个分子平均占有的活动空间 , 忽略气体分子的大小 , 如图乙所示。 探究 一 探究 二 探究三 3 . 油膜法估测分子大小 ( 1 ) 实验原理 把很小体积的油酸 ( 事先测出其体积 V ) 滴在水面上 , 在水面上充分扩展后形成的油膜 , 可以认为是单分子油膜 , 且把分子看成球形 , 油膜的厚度认为是油酸分子的直径 d , 测出油膜面积 S , 则分子直径 d=( 类比 9、:取一定量的小米 , 测出其体积 V , 将米平摊在桌面上 , 上下不重叠 , 一粒紧挨一粒 , 量出米粒占据桌面的面积 S , 从而可得小米直径 d=)。 探究 一 探究 二 探究三 ( 2 ) 实验方法 用注射器取出事先按一定比例配制好的油酸酒精溶液 , 缓缓推动活塞 , 使溶液一滴一滴地滴入量筒 , 记下量筒内增加一定体积 如 x ( 时的滴数 n , 算出一滴油酸酒精溶液的体积 V =(。 再根据油酸酒精溶液中油酸的浓度 , 算出一滴油酸酒精溶液中的油酸体积 V=V。 在水平放置的浅盘中倒入约 2 的水 , 然后将痱子粉均匀地撒在水面上 , 再用注射器将事先配制好的油酸酒精溶液滴一 10、滴在水面上 , 一会儿就会在水面上形成一层形状不规则的油酸薄膜如图所示。 待油酸薄膜稳定后 , 将玻璃 板平放到浅盘上 , 然后用彩笔将油膜的形状画在玻璃板上。 将画有油膜形状的玻璃板放在坐标纸上 , 算出油膜的面积 S ( 以坐标纸上边长为 1 正方形为单位 ,计算轮廓内的正方形个数 , 不足半个的舍去 , 多于半个的算一个 )。 探究 一 探究 二 探究三 根据测出的一滴油酸酒精溶液里油酸的体积 V 和油酸薄膜的面积 S , 可求出油膜的厚度 d , 则 d 可看作油酸分子的直径。 即 d=。 水面上形成一块油膜 探究 一 探究 二 探究三 ( 3 ) 注意事项 实验前将浅盘清洗干净 , 11、否则难以形成油膜。 实验前要训练好滴法。 向水面滴油酸酒精溶液时 , 应靠近水面 , 不能离水面太高 , 否则油膜难以形成。 在求油膜面积时 , 以坐标纸上的方格 ( 边长为 1 的数目来计算 , 方格中不足半个的舍去 , 多于半个的算一个。 计算分子直径时 , 注意滴加的不是纯油酸 , 而是油酸酒精溶液 , 要用一滴溶液的体积乘以溶液的体积百分比浓 度。 探究 一 探究 二 探究三 【例题 1 】 将 1 制成 200 已知 1 0 滴 , 现取 1 滴油酸酒精溶液滴到水面上 , 随着酒精溶于水 , 油酸在水面上形成一单分子薄层 , 已测出这一薄层的面积为 0 . 2 由此可估算出油酸分子的直 12、径为多大 ? 点拨 :要先理解用油膜法测分子直径的原理 ,然后运用公式 d=进行计算。 探究 一 探究 二 探究三 解析 : 1 =1200 10- 61 滴油酸酒精溶液中油酸的体积 V 油酸 =50=1 0- 6200 50油酸分子的直径 d=油酸=1 0- 6200 50 0 . 2m = 5 10- 10m。 答案 : 5 10- 10m 探究 一 探究 二 探究三 题后反思 首先要把在水面上尽可能充分散开的这种油酸形成的油膜视为单分子油膜 , 且把形成单分子油膜的分子视为紧密排列的球形分子。 还要注意不要将一滴油酸酒精溶液的体积当成纯油酸的体积处理。 探究 一 探究 二 探究三 对阿伏 13、加德罗常数的理解 问题导引 为什么说阿伏加德罗常数是联系宏观量与微观量的桥梁 ? 提示 :阿伏加德罗常数是一个重要的常数 ,它把摩尔质量、摩尔体积这些宏观量与分子质量、分子大小等微观量联系起来了 ,所以说阿伏加德罗常数 N A 是联系宏观量与微观量的桥梁。 探究 一 探究 二 探究三 名师精讲 阿伏加德罗常数反映了一条重要规律 : 一摩尔的任何物质所含有的粒子数都相同 , 都是 6 . 02 1023个。 阿伏加德罗常数之大 , 具体地说明了物体是由大量分子组成的。 阿伏加德罗常数 N A 是一个联系宏观量与微观量的桥梁。 如作为宏观量的摩尔质量 M 、摩尔体积 V 密度 和作为微观量的分子直径 14、d 、分子质量 m 、每个分子的体积 V 等 , 是通过阿伏加德罗常数联系起来的。 探究 一 探究 二 探究三 ( 1 ) 一个分子的质量 : =。 ( 2 ) 一个分子的体积 : =。 ( 只适用于固体和液体 , 对于气体 , ( 3 ) 固体或液体分子的大小 : 球体模型直径为 d= 6 03, 立方体模型棱长为 d= 03。 ( 4 ) 气体分子间的距离 : d= 3。 ( 5 ) 物质所含的分子数 : N = n 探究 一 探究 二 探究三 温馨提醒 求每个分子的体积时用公式 V= A, 只适用于固体和液体 , 因为组成固体、液体的分子间隙比较小 , 可近似认为分子紧密排列 , 即忽略分子间隙 , 但此公式不能用于求气体分子的体积 , 因为气体分子间距离较大 , 用此公式求出的是每个气体分子平均占据的空间。 探究 一 探究 二 探究三 【例题 2 】 已知某种油的摩尔质量为 0 . 1 k g / m o l , 密度为 0 . 8 103k g / 取一滴体积为 0 . 3 10- 3。