1、成才之路 物理路漫漫其修远兮 吾将上下而求索人教版 选修3-3 第七章 分子动理论成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-3 分子动理论 第七章 第七章 第一节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-3 第一节 物体是由大量分子组成的第七章 第七章 第一节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-3 学习目标定位 1课堂情景切入 2知识自主梳理 3重点难点突破 4考点题型设计 5课 时 作 业 7易错案例剖析 6第七章 第一节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-3 学习目标定位第七章 第一节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理
2、选修3-3 知道分子的大小，知道分子直径的数量级知道阿伏加德罗常数，知道物体是由大量分子组成的掌握“油膜法测分子大小”的实验原理，操作及实验数据的处理方法第七章 第一节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-3 课堂情景切入第七章 第一节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-3 我们喝一口水大约喝下6.01023个水分子，如果动用全世界60亿人来数这些分子，每人每秒数一个，300万年也数不完，可见，分子是极小的，这么小的分子我们可以通过什么途径估测它的大小呢？第七章 第一节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-3 知识自主梳理第七章 第一节成才之路
3、 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-3 分子的大小1分子物体是由_组成的，在热学中，组成物质的微观粒子统称为_。2油膜法估测分子直径(1)原理：把一滴油酸酒精溶液滴在水面上，在水面上形成油酸薄膜，认为薄膜是由_油酸分子组成的，并把油酸分子简化成_，油膜的_认为是油酸分子的直径。大量分子分子单层的球形厚度第七章 第一节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-3 (2)计算：如果油酸的体积为V，油膜的面积为S，则分子的直径d_。(忽略分子间的空隙)3分子的大小除了一些有机物质的大分子外，多数分子大小的数量级为_m。VS1010第七章 第一节成才之路 高中新课程 学习指导 人
4、教版 物理 选修3-3 阿伏加德罗常数1概念1mol的任何物质都含有_粒子数，这个数量用_常数表示。2数值阿伏加德罗常数通常可取NA_，在粗略计算中可取NA_。相同的阿伏加德罗6.021023mol16.01023mol1第七章 第一节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-3 3意义阿伏加德罗常数是一个重要的常数，是联系宏观量与微观量的桥梁，它把_、摩尔体积这些宏观物理量与分子质量，_等微观物理量联系起来。摩尔质量分子大小第七章 第一节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-3 重点难点突破第七章 第一节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-3 一
5、、用油膜法估测分子的直径1实验目的(1)估测油酸分子的大小。(2)学习间接测量微观量的原理和方法。第七章 第一节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-3 2实验原理实验采用使油酸在水面上形成一层单分子油膜的方法估测分子的大小。当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时，油酸就在水面上散开，其中的酒精溶于水，并很快挥发，在水面上形成如图所示形状的一层纯油酸薄膜。第七章 第一节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-3 如果算出一定体积的油酸在水面上形成的单分子油膜的面积，即可算出油酸分子的大小。用 V 表示一滴油酸酒精溶液中所含油酸的体积，用 S 表示单分子油膜的面积，
6、用 d 表示分子的直径，如下图，则：dVS。第七章 第一节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-3 3实验器材盛水的容器，有溶液刻度并能使油滴溶液一滴一滴下落的滴管或注射器，一个量筒，按一定的比例(一般为1200)稀释了的油酸溶液，带有坐标方格的透明有机玻璃盖板(面积略大于容器的上表面积)，少量痱子粉或石膏粉，彩笔。4实验步骤(1)用注射器或滴管将一定容积的油酸溶液一滴一滴地滴入量筒，记下量筒内增加一定体积的滴数，求出一滴油酸溶液中所含纯油酸的体积V。第七章 第一节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-3 (2)向容器中倒入约 2cm 深的水，将痱子粉均匀地撒在
7、水面上。(3)小心地将一滴油酸溶液滴到水面上，让它在水面上自由地扩展为油酸膜。(4)轻轻地将有机玻璃盖板放到容器上，用彩笔将油酸膜的形状画在玻璃板上。(5)利用坐标方格计算出油膜的面积 S，再根据一滴溶液中纯油酸的体积和油膜的面积求出油膜的厚度 dVS，即为所测分子的直径。第七章 第一节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-3 5数据处理计算分子直径时，注意加的不是纯油酸，而是油酸酒精溶液，在利用公式 dVS计算时，式中的 V 不是溶液的体积，而应该进行换算，计算出 1 滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积。方法是：设 n 滴油酸酒精溶液是 1mL，则每 1 滴的油酸酒精溶液的体积是1
8、nmL，事先知道配制溶液的比例是 1M，则 1 滴溶液中的纯油酸体积 V1n 1MmL。第七章 第一节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-3 式中的S是滴入水中后纯油酸形成的油膜面积，其大小用数坐标纸上对应的格数来计算，以1cm为边长的坐标纸上占了多少个格，其面积就是多少平方厘米，数格时，不足半个格的舍去，多于半格的算1个格。这样就可粗略地计算出油酸分子的直径。6注意事项(1)痱子粉不要撒得太多，只要能够帮助看清油膜边界即可。(2)滴入油酸溶液时，一定要细心，不要一下滴得太多，使油膜的面积过大。第七章 第一节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-3 (3)待测
9、油酸面扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廊，扩散后又收缩有两个原因：第一是水面受油酸滴冲击凹陷后恢复；第二是酒精挥发后液面收缩。(4)利用坐标纸求油膜面积时，以边长1cm的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数时，大于半个的均算一个。(5)当重做实验时，水从盘的一侧边缘倒出，在这侧面会残留油酸，用少量酒精清洗，并用脱脂棉擦去再用清水冲洗，这样可保持盘的清洁。第七章 第一节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-3 7误差分析(1)由于我们是采用间接测量的方式测量分子的直径，实验室中配制的酒精溶液的浓度、油酸在水面展开的程度、油酸面积的计算都直接影响测量的准确程度。(2)虽然分子直径的数
10、量级应在1010m。但中学阶段，对于本实验只要能测出油酸分子直径的数量级在1010m左右即可认为是成功的。第七章 第一节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-3 (1)本实验中，在水面上撒痱子粉的作用是什么？(2)油酸分子的形状真的是球形吗？排列时会一个紧挨一个吗？答案：(1)使油膜的轮廓更清楚。(2)实际分子的结构很复杂，分子间有空隙，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。第七章 第一节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-3 二、宏观量与微观量及相互关系1微观量分子体积V0、分子直径d、分子质量m2宏观量物体体积V、摩尔体积
11、Vmol、物体的质量M、摩尔质量Mmol、物体的密度第七章 第一节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-3 3关系(1)分子的质量：mMmolNA VmolNA(2)分子的体积：V0VmolNA MmolNA(适用于固体和液体)(3)物体所含的分子数：n VVmolNA MVmolNA 或 nMMmolNA VMmolNA第七章 第一节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-3 (4)阿伏加德罗常数：NAVmolm；NAMmolV0(只适用于固体、液体)。(5)气体分子间的平均距离：d3 V03 VmolNA(V0 为气体分子所占据空间的体积)。(6)固体、液体分
12、子直径 d3 6V0 3 6VmoLNA第七章 第一节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-3 特别提醒：(1)阿伏加德罗常数NA是微观世界的一个重要常数，是联系微观物理量和宏观物理量的桥梁。(2)固体、液体分子可视为球形，分子间紧密排列可忽略间隙。(3)可以近似认为气体分子是均匀分布的，每个气体分子占据一个正方体，其边长即为气体分子间的距离。第七章 第一节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-3 (1)摩尔体积NA分子体积，对于任何物质都成立吗？(2)为什么说阿伏加德罗常数是联系宏观和微观的桥梁？答案：(1)不都成立。固体和液体分子排列比较紧密，分子间距可以忽
13、略，但气体分子间距较大，分子间距不能忽略，故公式只对固体和液体成立，对气体不成立。对气体而言应为摩尔体积NA分子占据的体积。(2)阿伏加德罗常数把摩尔质量和摩尔体积这些宏观量与分子质量和分子体积这些微观量联系起来了，所以说阿伏加德罗常数是联系宏观和微观的桥梁。第七章 第一节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-3 考点题型设计第七章 第一节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-3 (烟台市20142015学年高二下学期期中)在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中，若所用油酸酒精溶液的浓度为每104mL溶液中含有纯油酸6mL，上述溶液为75滴，把1滴该溶液滴入盛水
14、的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用笔在玻璃板上描绘出油酸膜的轮廓形状再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图所示，坐标纸中正方形方格的边长为1cm，试求：油膜法估测分子的大小第七章 第一节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-3 (1)油酸膜的面积是_cm2；(2)每 滴 油 酸 酒 精 溶 液 中 含 有 纯 油 酸 的 体 积 是_mL；(3)按 以 上 实 验 数 据 估 测 出 油 酸 分 子 的 直 径_m。(2)，(3)两问答案保留一位有效数字第七章 第一节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-3 解析：(1)由图示可知，油酸薄膜轮廓内的
15、正方形个数为 110个，则油酸膜的面积是 S11011cm2110cm2；(2)1mL 溶液中含有纯油酸的体积为 6104mL，则 1 滴该液中含有纯油酸的体积为 V 175 6104mL8106mL；(3)把油酸分子看成球形，且不考虑分子间的空隙，则油酸分子直径 dVS8106103103110104m71010m。答案：(1)110(2)8106(3)71010第七章 第一节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-3 点评：油膜法测分子直径，关键是获得一滴油酸酒精溶液，并由配制浓度求出其中所含纯油酸的体积，再就是用数格子法(对外围小格“四舍五入”)求出油膜面积，再由公式 dV
16、S计算结果。第七章 第一节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-3 (河南南阳市20142015学年高二下学期期中)某同学在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，计算结果明显偏大，可能是由于()A油酸未完全散开B油酸中含有大量的酒精C计算油膜面积时不足1格的全部按1格计算D求每滴溶液的体积时，1mL的溶液的滴数少记了10滴答案：AD第七章 第一节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-3 解析：油酸分子直径 dVS。计算结果明显偏大，可能是 V取大了或 S 取小了，油酸未完全散开，所测 S 偏小，d 偏大，A 正确；油酸中含有大量的酒精，不影响结果，B 错；若计算油
17、膜面积时不足 1 格的全部按 1 格计算，使 S 变大，d 变小，C 错误；若求每滴溶液的体积时，1mL 的溶液的滴数少记了 10滴，使 V 变大，d 变大，D 正确。第七章 第一节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-3 某种物质的摩尔质量为 M(kg/mol)，密度为(kg/m3)，若用NA表示阿伏加德罗常数，则(1)每个分子的质量是_kg；(2)1m3 的 这 种 物 质 中 包 含 的 分 子 数 目 是_；(3)1mol的这种物质的体积是_m3；(4)平均每个分子所占据的空间是_m3。阿伏加德罗常数的应用与估算第七章 第一节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理
18、 选修3-3 解析：(1)每个分子的质量等于摩尔质量与阿伏加德罗常数的比值，即 m0 MNA(2)1m3 的物质中含有的分子的物质的量为：n 1M M故 1m3 的物质中含有的分子数为：nNANAM(3)1mol 物质的体积，即摩尔体积 VmolM(4)平均每个分子所占据的空间是摩尔体积与阿伏加德罗常数的比值。即 V0VmolNA MNA第七章 第一节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-3 点评：本题所用的是利用宏观量(摩尔质量、摩尔体积和阿伏加德罗常数)求微观量(分子质量、分子体积)的典型计算方法，在计算过程中注意利用密度建立摩尔质量和摩尔体积的联系。这种计算必须要熟练掌握
19、，还要注意计算结果是否与分子质量的数量级(1026kg)及直径的数量级(1010m)相近。答案：(1)MNA(2)NAM (3)M (4)MNA第七章 第一节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-3 (海岳中学20142015学年高二下学期期末)能根据下列一组数据算出阿伏加德罗常数的是()A氧气的摩尔质量、氧气分子的质量B水的摩尔质量、水的密度及水分子的直径C氧气的摩尔质量、氧气的密度及氧气分子的直径D水分子的质量和一杯水的质量、体积答案：AB解析：阿伏加德罗常数 NAMAm0VAm0，NAMAV0(只适用于固体、液体)，所以 A、B 正确，C、D 错误。第七章 第一节成才之路
20、 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-3 随着“嫦娥三号”的成功发射，中国探月工程顺利进行。假设未来在月球建一间实验室，长a8m，宽b7m，高c4m，实验室里的空气处于标准状态。为了估算出实验室里空气分子的数目，有两位同学各提出一个方案：探究应用方案 1 取分子直径 D11010m，算出分子体积 V116D3，根据实验室内空气的体积 Vabc，算得空气分子数为：n VV16abcD3。第七章 第一节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-3 方案 2 根据化学知识，1mol 空气在标准状态下的体积V022.4L22.4103m3。由实验室内空气的体积，可算出实验室内空气的
21、摩尔数 nmol VV0abcV0；再根据阿伏加德罗常数，算得空气分子数为：nnmolNAabcV0 NA。请对这两种方案做一评价，并估算出实验室里空气分子的数目。第七章 第一节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-3 解析：方案 1 把实验室里的空气分子看成是一个个紧挨在一起的，没有考虑空气分子之间的空隙，不符合实际情况。通常情况下气体分子间距的数量级为 109m，因此分子本身体积只是气体所占空间的极小一部分，常常可以忽略不计，方案 1错误；方案 2 的计算方法是正确的，根据方案 2 计算结果如下：nabcV0 NA 87422.41036.021023 个6.021027
22、个。答案：方案 1 错误，方案 2 正确 6.021027 个第七章 第一节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-3 2014年4月19日，韩国“岁月”号客轮，由于故障而发生原油泄漏。如果泄漏的原油有9t，原油密度为9102kg/m3，海面上风平浪静时，这些原油造成的污染面积最大可达到多少？答案：1011m2解析：泄漏的原油的体积为 Vm10m3，而油分子直径的数量级为 1010m，所以这些原油造成的污染总面积最大为 SVd1011m2。第七章 第一节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-3 易错案例剖析第七章 第一节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理
23、 选修3-3 易错点：将两种分子模型混淆案例：如果用 M 表示某物质的摩尔质量，m 表示分子质量，表示物质的密度，V 表示摩尔体积，V表示分子体积，N 为阿伏加德罗常数，则下列关系中正确的是()A分子间距离 d3 VB单位体积内分子的个数为NMC分子的体积一定是 MND物质的密度一定是 mV第七章 第一节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-3 易错分析：本题易错选项及错误原因分析如下：易错选项错误原因A、C误认为分子是紧密排列的，而实际上气体分子间的距离大于分子直径D物质的密度是摩尔质量(质量)跟摩尔体积(体积)的比值，分子质量跟分子体积的比值无实际意义第七章 第一节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-3 正确解答：固体、液体分子是紧密排列的，气体分子间的距离远大于分子直径，故分子的直径不一定等于分子间距离，A 错；分子的摩尔体积 VM，分子占有的空间一定是 MN，而不一定是分子的体积，单位体积内分子的个数为NM，B 正确、C 错误；物质的密度 MV，而不是 mV，D 错误。正确答案：B第七章 第一节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-3 课 时 作 业（点此链接）
