选修3-3 教案.doc

从这节课开始我们研究热学，下面对热学内容做简单介绍（1）热现象：与温度有关的物理现象。如热胀冷缩、摩擦生热、水结冰、湿衣服晾干等都是热现象。（2）热学的主要内容：热传递、热膨胀、物态变化、固体、液体、气体的性质等。（3）热学的基本理论：由于热现象的本质是大量分子的无规则运动，因此研究热学的基本理论是分子动理论、能量守恒规律。这节课我们来学习第一节-物体是由大量分子组成的教案：物体是由大量分子组成的5一、教学目标： 1、知道物体是由大量分子组成的2、知道油膜法测分子大小的原理，并能进行测量和计算。通过油膜法实验知道科学研究中的一种方法：利用宏观量求微观量 3、知道分子的球形模型，知道分子直径的数量级。初步认识到微观世界是可以认知的。人类探究微观世界经历了漫长的过程，而且意识到这种探索还将持续下去。4、知道阿伏加德罗常数的物理意义、数值和单位。重点难点： 重点：知道分子大小的数量级；用阿伏伽德罗常数进行有关计算或估算的方法；难点：理解和学会用单分子油膜法估算分子大小（直径）的方法二、教学过程：教师教法：课堂前十分钟各小组讨论学案内容，组长将本组问题记下来。接下来师生共同研究本节课内容，注意小组都没问题的课一代而过，不必细讲，但有疑问的要留足够时间答疑（可教师也可请学生代表），教师可适时补充一些问题。一、分子的大小及油膜法估测分子的大小问题：在研究物质的化学组成时，我们认为物质是如何组成的？而本书又是如何认定的呢？在研究物质的化学性质时，我们认为组成物质的微粒是由原子、分子、离子组成，但是在热学中，我们研究的是它们运动的规律，不必区分它们在化学变化中所起的不同作用，因此在这里我们把原子、分子、离子统统看成分子。（本知识点学生预习可从书上注释找到，教师课堂上不必解释，略过）油膜法估测分子大小的原理？教师方法类比介绍：微小量的测量必须借助适当的物理模型：在初中我们学习过了用分度值为毫米的刻度尺测量一页纸的厚度，采用的办法是先测出一叠纸的厚度，数出纸的页数，再求平均值，这个平均值就是一页纸的厚度，即通过测量较大量来研究较小量。分子看不见，摸不着，怎样才能用这种“测出总量求平均”的方法去测呢？用宏观的方法测微观量，必须建立必要的物理模型。实际分子的结构是很复杂的，我们可以把单个分子看成是一个立方体，也可以看成是一个小球，这样就把分子当成了宏观的理想模型，使其具体化，形象化。通常情况下把分子当作一个小球来处理（气体分子所占的空间往往当作一个立方体）（教师讲解，注意让学生理解做笔记）对于液体和固体，分子间距比较小，在估算分子大小和推算阿伏伽德罗常数时，可以认为分子是一个一个紧挨着的，设分子体积为V，则分子直径d=由于气体分子的间距比较大，是分子直径的数十倍甚至上百倍，此时常把分子占据的空间视为立方体，从而计算出气体分子间的平均距离为d=我们一般情况把分子简化成 小球 ，这是对分子的一个简化。 课本第3页图7.1-3用扫描隧道显微镜拍摄的石墨表面原子照片， 图中亮斑 反映碳原子，这同时进一步说明把分子看成是球形，仅仅是对分子的简化。（学生完成）教师过渡语：测定分子大小的方法有好多种，下面介绍油膜法测分子大小的原理。学生再次结合课本实验部分完成以下问题：问题1：油酸分子的特性？问题2：测量的原理？问题3：如何测量一滴油酸酒精溶液中油酸的体积？问题4：如何测量油酸的面积？问题5：完成用油膜法估测分子的大小所用的实验仪器都有哪些？问题6：该实验的实验步骤是什么？问题7：该实验的实验误差主要来自哪些方面？（教师讲解）问题8：本实验的操作要领是？（教师讲解）答案：1：油酸的分子式为C17H33COOH,在常温下为液态，它的分子是长形的（理想化处理，认为是球形的），一端是具有亲水性的羧基COOH，另一端是具有憎水性的羟基C17H33，当油酸在水面上形成有自由边界的油膜时，每个分子都是直立的，羟基在油膜表面，成为一个单分子层，如图所示2：通过实验测出油膜的体积和面积，可以算出膜的厚度，它就是单个油酸分子的长度d，d=V/S3：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（mL）】时的滴数n，算出一滴油酸酒精溶液的体积；再根据油酸酒精溶液中油酸的体积比，算出一滴油酸酒精溶液中油酸的体积4：待油酸薄膜稳定后将玻璃板平放在浅盘上，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（以坐标纸上的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数，注意不总半个的舍去，多于半个的算一个，把正方形的个数乘以单个正方形的面积就得到油膜的面积）5：配制好的油酸酒精溶液、浅盘、痱子粉（或石膏粉）、注射器量筒、玻璃板、彩笔、铅笔、坐标纸。6：、用注射器（或滴管）测出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V、形成油膜-在浅盘中倒入约2cm深的水，待水稳定后，将适量痱子粉均匀地洒在水面上，再用注射器将事先配置好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，一会就会在水面上形成一层形状不规则的油酸薄膜。、测油酸薄膜的面积、估算出油酸分子的大小7：油酸酒精溶液的实际浓度和理论值之间存在偏差；一滴油酸酒精溶液的实际体积和理论值之间存在偏差；油酸在水面上的实际分布情况和理想中的“均匀”“单分子纯油酸层”间存在偏差；采用“互补法（即不足半个舍去，多于半个的算一个）”计算获得的油膜面积与实际的油膜面积间存在偏差8：油酸酒精溶液配制比例恰当；计量滴数时应尽量使每滴大小相同；滴入量筒的中油酸酒精溶液的体积应为整毫升数，这样求平均值误差较小；浅盘里水离盘口面的距离应较小，并要水平放置（以便准确地画出薄膜的形状，画轮廓必须在滴入溶液稳定后再画而且划线时视线应与板面垂直）；往水面上洒滑石粉时要适量、均匀且在水面撒痱子粉后，再不要触动盘中的水；计数面积时要耐心细致。教师过渡语：实验表明除了一些有机大分子外，多数分子尺寸的数量级为 10-10 m。这只是一个粗略的数量级，反映了分子所占的空间的大小。二、阿伏伽德罗常数阿伏加德罗常数是指任何1mol物质中含有的分子（微粒）数，用符号NA表示。阿伏加德罗常数是一个很重要的常数，它把 摩尔质量 、 摩尔体积 这些宏观量与分子质量，分子大小（体积）等微观量联系起来了。即阿伏伽德罗常数是联系微观量和宏观量的桥梁【应用】通过宏观量结合阿伏伽德罗常数求出以下微观量设微观量为：单个分子的体积为，分子线度（直径）为d，分子质量为；宏观量为：物质的体积为、摩尔体积是，物质的质量为、摩尔质量为(某物质的摩尔质量，如果用作单位，在数值上等于该物质的分子量)，物质的密度为，物质所含分子数为，物质的量为。则可用阿伏伽德罗常数N进行以下计算。计算分子质量计算分子体积(对气体，应为气体分子占据的空间大小)计算物质所含的分子数。由于M=rV的公式不适应于单个气体分子，所以上述导出式子中不适应于气体，只适用于固体和液体。计算分子的线度（直径），分子的模型有两种：球模型和立方体模型，前者常用来讨论分子间的相互作用及分子的运动，后者常用来讨论分子占有的空间及分子的线度（直径），当分子看为球体模型时，分子线度（直径）；立方体模型时。【导练1】将1cm3的油酸溶于酒精，制成200 cm3的油酸酒精溶液，已知1cm3的溶液有50滴。现在取1滴油酸酒精溶液滴到水面上，随着酒精溶液溶于水，油酸在水面上形成以单分子薄层，已测出这一薄层的面积为0.2m2，由此估算油酸分子的大小。 答案：510-10m【点拨】本题关键是知道分子的球形模型，理解用油膜法测分子直径的原理，运用公式【导练2】水的分子量是18，水的密度=1.0103kg/m3，阿伏加德罗常数NA=6.021023mol-1。在标准状况下，水蒸气的摩尔体积是22.410-3m3、mol，则水蒸气分子的平均间距大约是水分子直径的（ ）A、1倍 B、10倍. C、100倍 D、1000倍【点拨】固体和液体分子，是紧密排列的，分子间距可看成分子直径；看成是球体而气体分子间的距离远大于分子直径，在标准状况下，用摩尔体积除以阿伏加德罗常数，得到的是一个分子占有周围空间的体积，而不是一个分子的体积。分割气体空间时必须分割成紧密相连的立方体，而不应该是球体。易错题：1、某气体的摩尔质量为M，摩尔体积为V，密度为，每个分子的质量和体积分别为m和V0，则阿伏加德罗常数NA可表示为A B C D解析：由于气体分子间距很大，不能用来计算NA，A错误；气体密度是宏观量，对于单个气体分子不能用m=V0来计算，故D错误。答案：BC。误点警示：NA是联系宏观量与微观量之间的桥梁和纽带。处理此类问题，关键是要熟记相关公式，理解宏观量之间、微观量之间以及宏观量与微观量之间的数量关系，明确NA在联系宏观量与微观量的过程中的具体作用。1已知铜的密度为8.9103kg/m3，原子量为64，通过估算可知铜中每个铜原子所占体积为A7106m3 B11029m3 C11026m3 D81024m3解析：铜的摩尔体积V=7106m3，每个铜原子所占体积V=11029m3答案：B2若以表示