高三物理选修3-3(理科生)_《物体是由大量分子组成的》学案

1、1 / 31.1物体是由大量分子组成的学案【学习要求 】1认识物体是由大量分子组成的。了解一般分子大小的数量级。2知道用油膜法测定分子大小的原理，通过实验估测分子的大小，体会建立模型和估测方法在研究物理问题中的应用。3知道阿伏加德罗常数及其意义，会用阿伏伽德罗常数进行计算或估算。【学习重点】知道物体是由大量分子组成的，知道分子的模型、大小、质量【学习重点】结合阿伏加德罗常数对分子大小、质量进行计算时， 分子的排列模式处理 （是球形还是立方体）。【学习过程】看到今天的标题，我们就会想到化学中关于物质组成的知识。事实上，今天的课差不多就是这部分知识的复习，只是某些素材和研究的途径略有不同。一、分子

2、的大小人们在认识物质组成方面的历史，我们已经知道得比较多了，这里不再赘述。设问：什么是分子？学生：分子是物质保持化学性质的最小单位，它可以包括单个或多个原子。我们下面从物理学的角度介绍一下人们认识分子组成的典型事实：1相关事实扫描隧道显微镜观察（教材图1-1-1）根据放大率反推分子大小*电子显微镜（照片）根据放大率反推分子大小单分子油膜法a、原理：以油酸分子呈立方体排列“估算”关系：d = svb、操作：油酸稀释滴入酒精溶解撒石膏粉（或痱子粉）取膜面积计算。例题：将 1cm3的油酸溶于酒精，制成200cm3的的油酸酒精溶液。已知1cm3溶液有 50 滴，现取其 1 滴，将它滴在水面上，随着酒精

3、溶于水，油酸在水面上形成一单分子薄层。现已测得这个薄层的面积为0.2m2，试由此估算油酸分子的直2 / 3径。解：d = sv= 2.050200/1016= 510-10 m 答：略。用不同的途径测量，发现不同的分子，其大小虽然各不相同，但它们的数量级是相同的。2分子的大小： 10-10 m 数量级10-10 m 在波动光学中也称之为1 埃（oa ） ，它是纳米的十分之一。过渡：分子的线度是如此之小，那么组成物体的分子个数必然是巨大的。分子的线度和组成物体的分子个数除了实验测量之外，还有没有理论的方法寻求呢？二、阿伏加德罗常数（化学知识复习）一摩尔的任何物质都含有相同的1阿伏加德罗常数： 1

4、mol 的任何物质所含的粒子数， 即：na = 6.021023 mol1（精确值为 6.0221367 1023 mol1）显然，有了阿伏加德罗常数、摩尔质量，我们就能将宏观量和微观量联系起来进行计算。阿伏加德罗常数是联系宏观世界和微观世界的重要纽带。2分子大小和质量的计算当然，在计算方面，除了重复化学科目已经做过的一些处理外，还有一个分子怎么排布的问题。有关这方面的详细知识，在下一章会具体介绍。今天，我们会用到一些相对“模糊”的处理。具体怎么个模糊法，看下面的例题：例题：已知金刚石的密度= 3.5103 kg/m3，碳的摩尔质量为1210-3kg/mol。现有一块体积v = 5.710-8

5、 m3的金刚石，它含有多少个碳原子？如果认为碳原子是紧密地排列在一起的，试求碳原子的直径。解：第一问很常规，属化学知识复习。n = n na = molmmna = amolnmv= 3831012107.5105 .36.021023 = 1.0010223 / 3解第二问，可以先求每个碳原子所占据的空间v =nv=annv=amolnmvv=amolnm=23331002.6105.31012=5.7010-30 m3如果认为碳原子呈立方体排列，碳原子的直径d = 3v= 1.7910-10 m 如果认为碳原子呈球形排列， 则 v =34（2d）3，故，碳原子的直径 d =3v6= 2.2

6、210-10 m 这两种算法导致的结果差异较大，第二种看起来似乎更精确，但只要稍做思考，就会发现这样的问题：如果把每个分子所占的空间作为每个分子的体积，那么，分子之间的间隙不是不存在了吗？。所以，第一种算法事实上更为符合事实。从本题的第一问可以看到，57mm3的钻石（相当于钻戒上的一颗小钻石）所含的碳原子居然有1022个！这个数字是庞大的，也就是说，物体是由大量分子组成的。建立起这样的观念非常重要。第二问则告诉我们，遇到分子间距和质量的问题，除了化学的知识复习之外，还要进行物理的思考：。三、小结本节我们学习了两部分内容： （1）；（2）。知识的重点还在对化学知识的复习，建立起“物体是由大量分子组成的”