高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第三册第一章 分子动理论第一节 物质是由大量分子组成的公开课ppt课件

这是一份高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第三册第一章 分子动理论第一节 物质是由大量分子组成的公开课ppt课件，共35页。PPT课件主要包含了学习目标，一分子的大小，不溶于水，对水有很强的亲和力，不足半格舍去，多于半格的算一个，三阿伏伽德罗常数，3关系，①分子的质量，③物体所含的分子数等内容，欢迎下载使用。

能利用油膜法估测油酸分子的大小，知道分子大小的数量级。知道物质是由大量分子组成的， 能运用阿伏伽德罗常数进行相应计算。通过了解分子动理论的史实，知道所有的物理结论都必须接受实践的检验。
如果我们把地球的大小与一个苹果的大小相比，那就相当于将直径为1 cm 的球与分子相比。可见，分子是极其微小的。那么组成物质的分子有多大？怎样描述分子的数量呢？
在热学中，由于原子、离子、分子这些微粒做热运动时遵从相同的规律，为了简化，通常统称为分子。
1.扫描隧道显微镜观测 20世纪80年代，人类首次使用可放大上亿倍的扫描隧道显微镜观察到单个的分子或原子。
2.分子大小的数量级 一般来说，不同物质分子直径大小不同，通常是10-10m的数量级。
取一定量的小米，测出它的体积V，然后把它平摊在桌面上，上下不重叠，一粒紧挨一粒，量出这些米粒占据桌面的面积S，从而计算出米粒的直径。由于小米之间存在间隙，所以我们只是粗略得到小米的直径。
3．分子大小的估测——单分子油膜法
根据油酸分子的特性，当我们将油酸滴在水面上时，密度较小的油酸会在水面散开，形成极薄的一层油膜。
因此，油酸分子在水中会竖起来，“头部”露出水面，而“尾巴”则留在水中。
在用油膜法测定分子的直径时，实际上做了理想化处理： (1)把分子看成一个个小球； (2)认为油酸分子一个紧挨一个整齐排列； (3)认为油膜厚度等于分子直径。
如果直接用纯油酸，一方面，油酸分子间作用力较大，不容易被分散，不易形成单分子油膜。另一方面，一滴纯油酸在水面展开的面积比我们所用容器面积大得多。稀释后,使得一滴溶液中油酸含量很少，有利于油酸在水面上形成单分子油膜且展开的面积小。 由于油酸溶于酒精，酒精也易溶于水，不会对实验造成影响。因此，我们往往使用酒精来稀释油酸。
4.思考与讨论：能否直接将纯油酸滴入水中呢？
二.利用油膜法测油酸分子的大小
1.实验器材配制好的一定浓度的油酸酒精溶液、浅盘、水、爽身粉(或细石膏粉)、注射器、烧杯、玻璃板、彩笔、坐标纸．
（1）配制一定浓度的油酸酒精溶液。可以向1mL油酸中加酒精，直至总量达到500mL。
（2）计算一滴油酸酒精溶液的体积。用胶头滴管往量筒中滴入1mL配制好的油酸酒精溶液，记下滴入量筒的滴数N。
（3）测量油膜的面积。 将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，计算轮廓范围内正方形的个数。
油膜的面积=单个正方形面积×正方形个数
油酸分子大小的理论值是1.12×10-9m，即使用高倍光学显微镜也无法直接观测，更无法直接测量。
上述实验借用宏观的体积、面积来估测微观的分子直径，这是一种借宏观量来研究微观量的方法。
（1）用油膜法测油酸分子的实验中，撒痱子粉的作用是什么？
答：如果不撒痱子粉，滴入的油酸酒精溶液在酒精挥发后剩余的油膜不能形成一块完整的油膜，油膜间的缝隙会造成测量误差增大甚至实验失败。同时，撒痱子粉便于观察所形成的油膜的轮廓。
（2）上述实验产生误差的主要原因有哪些？
油膜的厚度不是单分子排列
配置油酸酒精溶液，浓度尽可能小一些
①1滴油酸酒精溶液的实际体积不准确
②选用方格小一点坐标纸、油性笔选细头等方法
①多测几次，求1滴油酸酒精溶液体积的平均值
例1:已知水分子的直径约为4.0x10-10m，请尝试设计一个案例能让人直观地感受到水分子数目的巨大。如果要数出这些分子，需要多少年才能数完?
分析:本题未明确指出究竟要计算多少水中水分子的数目，因此我们需要进行假设。
解:假设我们喝下一口水，这口水的体积约为20mL，需要估算这口水中水分子的数目.
这口水的水分子的数目约为6×1023
1年的时间为t=365×24×60×60s≈3.15×107s
若每秒钟数2个，不停歇地数，数完这些水分子所需的时间为
若全球70亿人一起数，数完这些水分子所需的时间为
1摩尔（ml）任何物质所含的微粒数叫做阿伏伽德罗常数，用符号NA表示，在通常计算中取NA=6.02×1023 ml-1
1.阿伏伽德罗常数NA
阿伏伽德罗是意大利著名的物理学家、化学家，于1811年提出一个对近代科学有深远影响的假说:在相同的温度和相同的压力条件下，相同体积中的任何气体总具有相同的分子个数。
200余年来，科学家用各种方法企图准确地测量阿伏伽德罗常数，但是由于这个常数的数值非常巨大，想要测准这个数值确非易事。
2.阿伏伽德罗常数是联系微观量和宏观量的桥梁
②分子的体积：
(对于气体，V0 指一个气体分子所占据的平均体积)
由于气体分子间距较大，气体分子距离并非气体分子的大小。
由于气体分子间距较大，气体分子距离并非气体分子的大小。此时我们可以把气体分子占有的空间看成是一个小立方体，小立方体的边长可以看成气体分子间的平均距离。
例2：用油膜法测出油酸分子的直径后，要测定阿伏加德罗常数，还需要知道油酸的________。A．摩尔质量　　B．摩尔体积 C．质量 D．体积
例3：环境与人类健康问题越来越受到重视，公共场所都贴有禁止吸烟的标志.在一个面积约10m2的办公室内，如果一人吸烟使得办公室内空气有害气体的分子数占分子总数的万分之五，假设有害气体在室内空气中均匀分布，已知此时室内空气摩尔体积为22.4 L/ml，试估算:(1)该办公室内的人每呼吸一次，吸入的有害气体的分子数。(按人正常呼吸一次吸入的气体约为500mL计算)(2)室内空气中每两个有害气体分子的间距。
分析：先计算一次吸入气体分子总数，再计算吸入有害气体个数
气体分析可以看成立方体模型
(2)一个有害气体分子占据体积：
一个有害气体分子直径：
有害气体分子间距约为4.2×10-8m
1.知道分子大小的数量级；2.能利用油膜法估测油酸分子的大小；3.知道物质是由大量分子组成的，能运用阿伏伽德罗常数计算。
2.（1）如图所示的四个图反映“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中的四个步骤，将它们按操作先后顺序排列应是　　　　（用符号表示）。（2）体积为10 cm3的油滴，滴在水面上展开形成单分子油膜，则油膜面积的数量级为　　　　。A.109 cm2B.106 cm2C.104 cm2D.102 cm2（3）用油膜法测出油酸分子的直径后，要测定阿伏加德罗常数，还需要知道油滴的　　　　。A.摩尔质量B.摩尔体积C.质量D.体积
3.在做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验时，所用的油酸酒精溶液的浓度为a，测量中，某位同学测得如下数据：测得体积为V的油酸酒精溶液共有N滴；一滴油酸酒精溶液形成的油膜面积为S，则：（1）用以上物理量的符号表示计算分子直径大小的公式为d=　　　　。（2）该同学在实验中最终得到的计算结果和大多数同学比较，发现自己所测数据偏大，则出现这种结果的原因，下列说法中可能的是　　　　。A.错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算B.计算油膜面积时，错将所有不完整的方格作为完整方格处理，计算在面积内C.计算油膜面积时，只数了完整的方格数D.水面上痱子粉撒得较多，油膜没有充分展开
4.在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，实验用的盛水浅盘长为40cm，宽为30 cm.若将油酸分子所占空间视作立方体，其所占体积的边长为1.12x10-9m，将1滴体积为0.05 mL 的纯油酸滴在水面上. (1)若该滴油酸形成单分子层油膜，则面积有多大?(2)要想这1滴油酸滴在水中时，油酸的油膜能最大限度地展开，同时油膜展开后又不会占满整个盛水浅盘，则至少要将该滴油酸稀释多少倍?
分析：由于题目将油酸分子所占空间视作立方体，并且假设油酸形成单分子层油膜，因此可简单画出油酸分子排列图
则此时最多含有油酸体积为：
至少需要将该滴油酸稀释：
5.已知水的摩尔质量为18 g/ml、密度为1.0×103 kg/m3，取阿伏加德罗常数为6.0×1023 ml-1，试估算（计算结果均保留一位有效数字）：（1）1 200 mL水所含的水分子数目N。（2）一个水分子的直径d。