分子动理论教案

龙文学校个性化辅导教案提纲教师：学生：年级：时间：年月日段一、授课目的与考点分析：1.分子动理论的基本概念和公式原理2.分子动理论的基本结论和应用3.分子动理论的基本解题二、授课内容：一、分子动理论的三个观点1.物体是有大量的分子组成的这里的分子是指构成物质的单元，可以是原子、离子，也可以是分子。在热运动中它们遵从相同的规律，所以统称为分子。一般情况来说,除有机物质的大分子外,分子直径的数量级均为10-10（1）这里建立了一个理想化模型：把分子看作是小球，所以求出的数据只在数量级上是有意义的。一般认为分子直径大小的数量级为10-10m（2）固体、液体被理想化地认为各分子是一个挨一个紧密排列的，每个分子的体积就是每个分子平均占有的空间。分子体积＝物体体积/分子个数。（3）气体分子仍视为小球，但分子间距离较大，不能看作一个挨一个紧密排列，所以气体分子的体积远小于每个分子平均占有的空间。每个气体分子平均占有的空间看作以相邻分子间距离为边长的正立方体。（4）阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023mol-1，是联系微观世界和宏观世界的桥梁。它把物质的摩尔质量、摩尔体积这些宏观物理量和分子质量、分子体积这些微观物理量联系起来了。(纳米技术1nm＝10-9m2.分子的热运动物体里的分子永不停息地做无规则运动，这种运动跟温度有关，所以通常把分子的这种运动叫做热运动。扩散现象和布朗运动都可以很好地证明分子的热运动。⑴扩散现象是两种不同物质接触时，没有受到外力影响而能彼此进入到对方里去的现象。扩散现象是分子的直接运动形式。气体、液体和固体都有扩散现象。扩散快慢除和温度有关外，还和物体的密度差、溶液的浓度有关。物体的密度差（或浓度差）越大，扩散进行得越快。而布朗运动是悬浮在液体（或气体）中的微粒所做的无规则运动，其运动的激烈程度与微粒的大小和液体（或气体）的温度有关，微粒越小，液体温度越高，布朗运动越明显。注意：微粒的尺寸一般在～m，只有在显微镜下才能观察到布朗运动，用眼睛直接看到的微小颗粒（如灰尘）则不做布朗运动。（2）布朗运动与扩散现象是不同的现象，但也有相同之处。首先它们都反映了分子永不停息地做无规则热运动；其次，扩散现象和布朗运动都随温度的升高表现得越明显。（3）重点在于把握布朗运动与分子运动之间的关系.布朗运动产生的原因是液体或气体分子无规则运动，从而对固体颗粒产生无规则撞击，这种频繁的撞击的不平衡性使得固体颗粒做无规则运动。因此，布朗运动间接地反映了液体或气体分子无规则运动。关于布朗运动，要注意以下几点：①形成条件是：只要微粒足够小；②温度越高，布朗运动越激烈；③观察到的是固体微粒（不是液体，不是固体分子）的无规则运动，反映的是液体分子运动的无规则性；④实验中描绘出的是某固体微粒每隔30秒的位置的连线，不是该微粒的运动轨迹；思考：为什么微粒越小，布朗运动越明显？解答：可以这样分析，在任何一个选定的方向上，同一时刻撞击固体微粒的液体分子个数与微粒的横截面积成正比，即与微粒的线度r的平方成正比，从而对微粒的撞击力的合力F与微粒的线度r的平方成正比；而固体微粒的质量m与微粒的体积成正比，即与微粒的线度r的立方成正比，因此其加速度a=F/m∝r–1，即加速度与微粒线度r成反比。所以微粒越小，运动状态的改变越快，布朗运动越明显。3.分子之间存在相互作用的分子力图11.分子之间同时存在着相互的引力和斥力，这种相互的作用力是由于组成物质的分子中有带正电的原子核和带负电的电子造成的。当分子间的距离为m时，分子间的引力与斥力大小相等，故合力为零，这个距离叫做平衡位置。当分子间距≥10时，分子间作用力已变得非常微弱，可以近似认为等于零。图12.随着分子间距离的逐渐增大，分子间的引力与斥力都减小，但斥力减小得快，；随着分子间距的减小，分子间的引力与斥力都增大，但斥力增大得快。所以，当分子间距＞时，引力大于斥力，分子间作用力表现为引力；当分子间距＜时，斥力大于引力，分子间作用力表现为斥力。分子间引力、斥力及其合力与分子间距的关系如图1所示。由图象可以看出，当分子间距由小到大变化的过程中，分子间引力与斥力的合力是先变小，再变大，然后再变小的规律。图23.分子势能则是组成物质的分子间由于有相互作用力而具有由它们的相对位置决定的势能。分子势能的大小与分子间的距离有关，即与物体的体积有关。分子势能的变化与分子间的距离发生变化时分子力做正功还是做负功有关。图2（1）当分子间的距离＞时，分子间作用力表现为引力，随着分子间距离的增大，分子力做负功，所以分子势能随分子间距离的增大而增大；（2）当分子间的距离＜时，分子间作用力表现为斥力，随着分子间距离的减小，分子力做负功，所以分子势能随分子间距离的减小而增大；（3）当分子间的距离＝时，分子间作用力合力为零，此时分子势能最小；（4）若取无穷远处（即分子间距≥10时，此时分子间作用力可忽略不计）分子势能为零，则分子势能与分子间距的关系图象如图2所示。注意：从本质上来说，分子力是电场力的表现。因为分子是由原子组成的，原子内有带正电的原子核和带负电的电子，分子间复杂的作用力就是由这些带电粒子间的相互作用而引起的。（也就是说分子力的本质是四种基本基本相互作用中的电磁相互作用）。二、温度和温标内能1．温度是分子平均动能的唯一标志物体内部各个分子的运动速度是不相同的，所以分子的动能也不相等，在研究热现象时，有意义的不是单个分子的动能，而是物体内部所有分子的动能的平均值——分子平均动能．rErEr0o2.物体的内能⑴做热运动的分子具有的动能叫分子动能。温度是物体分子热运动的平均动能的标志。温度越高，分子做热运动的平均动能越大。⑵由分子间相对位置决定的势能叫分子势能。分子力做正功时分子势能减小；分子力作负功时分子势能增大。（所有势能都有同样结论：重力做正功重力势能减小、电场力做正功电势能减小。）由上面的分子力曲线可以得出：当r=r0即分子处于平衡位置时分子势能最小。不论r从r0增大还是减小，分子势能都将增大。如果以分子间距离为无穷远时分子势能为零，则分子势能随分子间距离而变的图象如右。可见分子势能与物体的体积有关。体积变化，分子势能也变化。⑶物体中所有分子做热运动的动能和分子势能的总和叫做物体的内能。物体的内能跟物体的温度和体积都有关系：温度升高时物体内能增加；体积变化时，物体内能变化。决定物体内能大小的因素是:摩尔数、温度和体积.而对于一定质量的物体，其内能只与温度和体积有关，因此，内能是一个状态量.3.改变内能的两种方式改变内能的方式有两种:做功和热传递.（1）做功过程中，内能改变量的多少用功的大小来量度;热传递过程中，内能转移的多少用热量来量度.（2）做功和热传递都是过程量，内能则是状态量.理想气体的内能：理想气体就是分子间没有相互作用力的气体，这是一种理想模型；理想气体分子内无分子势能；理想气体的内能就是所有分子的动能之和，理想气体的内能只跟温度和摩尔数有关。需要特别指出的是：(1)功不是能量的一种形式，而是能量转化或转移多少的量度，功和能不能相互转化；(2)热量也不是能量的一种形式，而是内能转移多少的量度；(3)功和热量是过程量，能量是状态量.■考点分析一、用油膜法估测分子的大小根据最新考试大纲，高考对用油膜法估测分子的大小实验的要求是，要能明确实验目的，能理解实验原理和方法，能控制实验条件，会使用仪器（比如温度计），会观察、分析实验现象，会记录、处理实验数据，并得出结论，对结论进行分析和评价.1．实验思想：分子是球形，分子紧密排列无空隙，单分子层。2．实验原理：实验中设法测出一滴酒精油酸中纯油酸的体积，和这滴油酸在水面上形成单分子油膜的面积，由此求出的油膜的厚度可认为等于油酸分子的直径，即如图所示。例1将1cm3的油酸溶于酒精，制成200cm3的油酸酒精溶液。已知1cm3的溶液有50滴，今取一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层，已测出这一薄层的面积为0.2m2二、估算问题估算法是根据日常生活和生产中的一些物理数据对所求物理量的数值和数量级大致推算的一种近似方法。在估算某一物理量时，不要求精确严密地求解，但推算方法必须简易合理，使估算值有较高的可信度。注意：计算过程中能正确运用近似处理的方法，使答案合理，估算的结果不要求精确，一般只要求一位或两位有效数字，但数量级必须准确。1．估算问题常用关系式阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023mol-1，是联系微观物理量和宏观物理量的桥梁。微观物理量指的是：分子的体积、分子的直径d、分子的质量；宏观物理量指的是：物质的体积V、摩尔体积、物质的质量m、摩尔质量、物质的密度。它们的关系如下：①一个分子的质量：；②一个分子的体积（只适用于固、液体，不适用于气体）；③一摩尔物质的体积：；④单位质量中所含分子数：；⑤单位体积的固体或液体中所含分子数：；⑥质量为的物质中所含的分子数：；⑦体积为V的物质中所含的分子数：。2．常见模型实际的物理问题所涉及的因素较多，为了对这些问题方便地求解，需要突出主要因素，忽略次要因素，将研究对象进行科学抽象，使其成为理想化模型后进行近似估算。（1）球体模型由于固体和液体分子间距离很小，因此，在估算分子直径数量级的计算中，常常把固体和液体的分子看成是紧密挨在一起的球体。（2）立方体模型对气体而言，在一般情况下分子间距离很大，气体分子均匀分布，可把每个气体分子平均占有空间想象成一个小立方体，任意一瞬间所有气体分子处于各个小立方体的中心，并根据这一微观模型来进行相关计算。值得注意的是，这种立方体模型也适用于计算离子晶体的两个相邻离子之间的距离。（3）单分子层模型在用油膜法测量分子直径时，油酸分子在液体表面形成一层油膜，由于这时的油酸分子是尽量散开的，所形成的油膜为单分子层油膜，故可用公式d＝V/S来计算油酸分子的直径。例2水的分子量是18，水的密度是kg/m3，阿伏加德罗常数/mol，则：（1）水的摩尔质量为M=____________g/mol或kg/mol；（2）水的摩尔体积____________m/mol；（3）一个水分子的质量____________kg；（4）一个水分子的体积____________m；（5）把水分子看成一个球体，水分子的直径____________m，一般分子的直径数量级是____________m。解析：（1）某种物质的摩尔质量用g/mol做单位时，其数值与该物质的原子量相同，所以水的摩尔质量是M=18g/mol，若以kg/mol做单位，则就要换算成国际制单位，即M=1.8kg/注意：若将水分子视为小正立方体，则可求出d=3.1×10-10m，可见，不论把分子看做球体，还是看做立方体，都只是一种简化的模型，是一种近似处理的方法。由于建立的模型不同，得出的结果稍有不同，但数量级都是点评：进行微观量的计算时要注意，对于固体或液体的总体积可以近似看作所有分子体积的总和，但对气体则不适用。总结：求解估算问题的关键是选择恰当的物理模型，解答过程需要把握以下几个要点：1.建立适当的物理模型。将题给的现象突出主要因素，忽略次要因素，将研究对象抽象成理想化模型。2.挖掘赖以进行估算的隐含条件。有的估算题文字叙述很简洁，已知条件比较隐蔽，只有通过认真审题，仔细推敲，才能从字里行间中挖掘出隐蔽的已知条件。3.寻找估算的依据。根据所建立的物理模型，寻找相关的物理规律，揭示出题设条件与要求回答的问题之间存在的物理关系，作为估算的依据。4.阿伏加德罗常数是联系宏观量（如体积、质量、密度）和微观量（如分子的直径、体积、质量）的桥梁，用它可以估算分子直径、分子质量以及固体或液体分子的体积。三、分子热运动与布朗运动的理解问题分子永不停息地做无规则热运动的重要实验事实是扩散现象和布朗运动，高考重在对布朗运动理解的考查。例3关于布朗运动，下列说法中不正确的是（）A.布朗运动是微观粒子的运动，运动定律不再适用B.布朗运动是液体分子无规则运动的反映C.强烈的阳光射入较暗的房间内，在光束中可以看到有悬浮在空气中的微尘不停地做无规则运动，这也是一种布朗运动D.因为布朗运动的激烈程度跟温度有关，所以布朗运动也叫做热运动点评：布朗运动指的是固体小颗粒的运动，人眼直接观察到的不是布朗运动。永不停息的布朗运动，反映了液体分子的运动永不停息；分子永不停息的热运动与温度有关。四、对分子力的理解例4两个分子从相距较远（分子力可忽略）开始靠近，直到不能再靠近的过程中（）A.分子力先做负功后做正功B.分子力先做正功后做负功C.分子间的引力和斥力都增大D.两分子从r0处再靠近，斥力比引力增加得快五、对内能的理解1.物体的内能是指物体中所有分子的热运动的动能及分子势能的总和。物体的内能与物体的温度和物体的体积有关，温度越高，分子热运动越剧烈，分子的平均动能就越大；物体的体积发生变化，分子势能也发生变化。另外，物体的内能还与物体中分子数有关。2.温度是物体分子平均动能的标志，但不是分子平均速率的标志，在相同温度下，各种物质的平均动能都相同，而平均速率一般是不同的。温度越高，物体中分子平均动能就越大，与物体的种类、形态无关。3.物体的内能与机械能是两个不同的概念，是完全不同的两种能量形式，任何物体、在任何情况下都有内能，但物体的机械能可以为零。机械能与内能在一定条件下可以相互转化，但能的总量将保持不变。例5下列有关物体内能的说法正确的是（）