分子动理论的基本观点

分子动理论的基本观点教学设计

沿河民族中学物理组：冯健

一、三维教学目标

1．知识与技能：

（1）知道物体是由大量分子组成的；

（2）知道用油膜方法测定分子大小的原理，知道分子直径和质量的数量级，理解油膜法中对分子模型的处理方法；

（3）知道阿伏伽德罗常数的含义，记住这个常数的数值和单位；

（4）掌握用阿伏加德罗常数进行有关分子大小、分子质量、分子数等物理量的估算。

2．过程与方法

（1）通过课件的展示和对重点内容的分析及对例题的点拨，引导学生获得知识，提升能力；

（2）通过学生的自主探究及学生间的合作讨论，掌握涉及阿伏加德罗常数的宏观量与微观量互求的计算方法。

3．情感态度与价值观

（1）通过油膜法测分子大小的实验，培养学生用宏观量的测定求出微观量的思维方法；

（2）运用理想化方法建立分子是球体模型，并用优美的语言，精美的图象把学生引入到精彩奇妙的微观世界。

二、重点与难点

1.用单分子油膜法估算分子大小的方法；

2.阿伏加德罗常数及其应用；

3.用估算法和建立理想模型法求分子质量、体积、直径大小；

4.物体质量、摩尔质量、分子质量，物体体积、摩尔体积、分子体积等物理量之间的区别与联系。

三、教具

多媒体辅助设备、课件

四、主要教学过程

[导入] 1.引导学生回忆初中学习过的分子动理论的初步知识（用课件将分子动理论包含的内容投影在屏幕上）；

2.古代人类对物质的组成的思考：

①公元前5世纪，古希腊哲学家留基波和他的学生的争论：把一块金子切成两半，接着把其中一块金子再切成两半，这样继续下去，能分割到什么程度，要么这种分割能够永远继续下去，要么有一个限度，不能进一步分割了。也就是说，物质要么是连续的，可以无限分割下去，要么物质是由不可分的粒子构成的。在他们看来，第一种说法是荒谬的，因此，他们的结论是：物质是由小得不被察觉的粒子（即原子）构成。

②我国古代的一种说法：“一尺之椎，日取其半，万世不竭”——古代，人们对物质组成的认识更多的是体现了一种哲学思想，而在今天，我们则更多的建立在严密的实验基础上。

3.利用多媒体，逐张播放一片树叶被不断放大的图片，播放用扫描隧道显微镜放大几十亿倍后拍摄的硅原子图片。

[讲述新课]（用课件将问题投影在屏幕上，让学生讨论交流）

1.在测量中如何用毫米刻度尺测量细导线的直径？

2.如何用毫米刻度尺测量油菜籽的直径？

点拨：（1）将细导线缠绕在铅笔上，记下缠绕的圈数N，测出线圈的长度L，导线的直径d=L/N （这是测量中的累积法）

（2）用量筒测出一小堆油菜籽的体积V，再把它们平辅在平板上，紧密排列着组成一个一个的单个的油菜籽层的平面，设法测出平面的面积S，则油菜籽的直径d=V/S.

【诱思导学】1.分子的大小

[过渡]分子是非常微小的，用肉眼和光学显微镜都看不到，要用扫描隧道显微镜才能看到。分子这么小，怎样才能知道它的大小呢？怎样测量呢？

（1）单分子油膜法是粗略测量分子大小的一种方法。

[介绍油膜法测量油酸分子直径，用课件展示]

将一滴体积已知的小油滴, 滴在水面上, 在重力作用下尽可能的散开形成一

层极薄的油膜, 此时油膜可看成

单分子油膜,油膜的厚度看成是

油酸分子的直径, 所以只要再测

定出这层油膜的面积, 就可求出

油分子直径的大小.如图1所示。

[讨论与交流]

做怎样的处理，油膜的厚度才约

等于油分子的直径？

当然，这个实验要做些简化处理：(1)把分子看成一个一个的小球;

(2)油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.

又一理想化模型

[提问]已知一滴油的体积V和水面上油膜面积S，那么这种油分子的直径是多少？

[学生回答]d=V/S

[在此基础上，进一步指出]

①介绍数量级这个数学名词，一些数据太大，或很小，为了书写方便，习惯上用科学记数法写成10的乘方数，如3×10-10m。我们把10的乘方数叫做数量级，那么1×10-10m和9×10-10m，数量级都是10-10m。

②如果分子直径为d，油滴体积是V，油膜面积为S，则d=V/S，根据估算得出分子直径的数量级为10-10m。

（2）利用扫描隧道显微镜测定分子的直径。

（3）物理学中还有其他不同方法来测量分子的大小，用不同方法测量出分子的大小并不完全相同，但是数量级是相同的。测量结果表明，一般分子直径的数量级是10-10m。例如水分子直径是4×10-10m，氢分子直径是2.3×10-10m。

（4）指出认为分子是小球形是一种近似模型，是简化地处理问题，实际分子结构很复杂，但通过估算分子大小的数量级，对分子的大小有了较深入的认识。[学以致用]（用课件投影）

体积为1x10-3cm 3的油滴，滴在水面形成面积为4m 2的单分子油膜，试估算油分子的直径？

【诱思导学】2．阿伏伽德罗常数

[向学生提问]在化学课上学过的阿伏伽德罗常数是什么意义？数值是多少？

1mol 物质中含有的微粒数（包括原子数、分子数、离子数……）都相同，此数叫阿伏伽德罗常数，可用符号N A 表示此常数，N A =6.02×1023个/mol ，粗略计算

可用N A =6×1023个/mol 。

[再问学生]摩尔质量、摩尔体积的意义。

【诱思导学】3．微观物理量的估算（师生互动，引导学生推导表达式）

若已知阿伏伽德罗常数，可对液体、固体的分子大小进行估算。事先我们假定近似地认为液体和固体的分子是一个挨一个排列的，气体不能这样假设，因为气体分子之间的距离较大。

宏观量：物体的质量、体积、密度、摩尔质量、摩尔体积；

微观量：分子质量、分子体积、分子直径；

连接桥梁：阿伏加德罗常数。 密度：mol mol M M V V ρ== 分子质量：mol A M m N ==mol A

V N ρ 分子体积：mol A V v N ==mol A M N ρ

分子直径：d ==物体所含的分子数： N=A A mol

M nN N M = [学以致用] （用课件投影）

水的分子量18，水的密度为103kg/m3,阿伏加德罗常数为NA=6.02×1023个/ mol ，则：

（1）水的摩尔质量M=__________

（2）水的摩尔体积V=__________

（3）一个水分子的质量m =_____________

（4）一个水分子的体积v =_____________

（5）将水分子看作球体，分子直径d=_______________

（6）10g 水中含有的分子数目N=___________________

[归纳总结] 以上计算分子的数量、分子的直径，都需要借助于阿伏伽德罗常数，因此可以说，阿伏伽德罗常数是联系微观世界和宏观世界的桥梁，它把摩尔质量、摩尔体积等这些宏观量与分子质量、分子体积（直径）等这些微观量联系起来。

[强调] 阿伏伽德罗常数是一个基本常数，要记住它的数值和单位，这个数字十分巨大，所以，一般物体中的分子数大得惊人，如1cm 3水中含有的分子数，假如全世界60亿人不分昼夜地数，也需要17万年左右的时间才能数完；再如，把1克酒精倒入100亿立方米的水库中，酒精分子均匀分布在水中后，1cm 3水的中含有的酒精分子仍然在100万个以上。

【课堂练习】（用课件投影在屏幕上）

1.下列叙述中正确的是：

（1）1cm3的氧气中所含有的氧分子数为6.02×1023个

（2）1克氧气中所含有的氧分子数为6.02×1023个

（3）1升氧气中含氧分子数是6.02×1023个；

（4）1摩尔氧气中所含有的氧分子数是6.02×1023个

2.已知氢气的摩尔质量是2×10-3kg/mol,水的摩尔质量是1.8×10-2kg/mol,计算1个氢分子和水分子的质量。

3.若已知铁的原子量是56,铁的密度是7.8×103kg ／m3,试求质量是1g 的铁块中铁原子的数目(取1位有效数字)及一个铁原子的体积.

【课堂小结】

1．物体是由体积很小的分子组成的，这一结论有坚实的实验基础，单分子油膜实验等实验是上述结论的有力依据，分子直径大约有10-10米的数量级。

2．阿伏伽德罗常数是物理学中的一个重要常数，它的意义和常数数值应该记住。

3．学会计算微观世界的物理量（如分子数目、分子质量、分子直径等）的一般方法。由于微观量是不能直接测量的，人们可以测定宏观物理量，用阿伏伽德罗常数作为桥梁，间接计算出微观量来。如分子质量m ，可通过物质摩尔质量M 和阿伏伽德罗常数N A ，得到m=M/N A 。通过物质摩尔质量M 、密度ρ、阿伏伽德罗常

数N A ，计算出分子直径：

五、板书设计

物体是由大量分子组成的

1. 分子的大小:油膜法测分子直径

球体模型： d=v/s 数量级：10-10m

2. 阿伏加德罗常数: N A =6.02×1023个/mol

3. 微观量的估算 分子质量：mol A M m N ==mol A M N ρ 分子体积：mol A V v N ==mol A

V N ρ

分子直径：d ==物体所含的分子数： N=A A mol

M nN N M =

六、教学后记

1、本课采用多媒体教学手段，通过丰富的图片的比较和展示，让学生对分子的大小有一个感性的认识；

2、在分析分子直径的过程中应用理想化方法建立球体模型加以强调突出；

3、对阿伏加德罗常数的理解，则注重从具体例题入手，以例题分析N A 的含义和

用途，再由学生当堂练习，在实践中掌握应用N A 分析问题的基本思路。

七、课后作业（将试卷发给学生）

1、某种物质摩尔质量为m ，密度为ρ，阿伏加德罗常数为N A ，则每个分子的质量为

__________，1m 3这种物质包含的分子数为___________，平均每个分子占据的空间是____________。

2、氢分子的直径为d 0，质量为m 0，则质量为m 的氢分子个数约为_________________个，

总体积为_________________。（阿伏加德罗常数为N A ）

3、在标准状况下，水蒸气的摩尔体积V=22.4×10-3m 3/mol ，则水蒸气分子的间距约是水分子直径的（ ）

A 、1倍

B 、10倍

C 、100倍

D 、1000倍

4、一个房间的地面面积是15㎡、高3m ，已知空气的平均摩尔质量是2.9×10-2kg/mol ，则该

房间内空气的质量约为（ ）

A 、40kg

B 、50kg

C 、60kg

D 、70kg

5、已知铜的密度为8.9×103kg/m 3，摩尔质量为6.4×10-2kg/mol ，通过估算可知在铜中每个铜

原子所占的体积约为（ ）

A 、7×10-6m 3

B 、1×10-29m 3

C 、1×10-24m 3

D 、8×10-24m 3

6、冰的密度为0.9×103kg/m 3，摩尔质量为 1.8×10-2kg/mol ，则1cm 3冰中的分子数约为

( )

A 、3.01×1022

B 、3.34×1021

C 、5.88×1022

D 、3.34×1022

7、若已知阿伏加德罗常数、物质的摩尔质量、摩尔体积，则可以计算出（ ）

A 、固体物质分子的大小和质量

B 、液体物质分子的大小和质量

C 、气体分子的大小和质量

D 、气体分子的质量和平均分子间距

8、设1克氢气的分子数为N 1，10克氧气的分子数为N 2，10克氮气的分子数为N 3，它们的分子数相比较（ ）

A 、N 1> N 2> N 3

B 、N 1> N 3> N 2

C 、N 3> N 2> N 1

D 、N 1> N 2= N 3

9、某气体的摩尔质量为M ，摩尔体积为V ，密度为ρ，每全分子的质量和体积分别为m 和V 0，则阿伏加德罗常数N A 可表示为（ ）

A 、0

A V N V =

B 、A V N m ρ=

C 、A M N m =

D 、0A M N V ρ= 10、已知水银的摩尔质量为200.5×10-3kg/mol ，密度为13.6×103kg/m 3，取阿伏加德罗常数N A =6.0×1023/mol ，求：（1）水银原子的质量是多少？（2）水银原子的直径是多少？