高中物理 第七章 分子动理论教案 新人教版3-3 精

1 第七章 分子动理论 目录 物体是由大量分子组成的 ------------------------------------------------------------------------ 1 考点一：用油膜法估测分子的大小 --------------------------------------------------------------- 1 考点二：分子的大小 --------------------------------------------------------------------------- 4 考点三：阿伏加德罗常数 ----------------------------------------------------------------------- 5 分子热运动 ------------------------------------------------------------------------------------ 9 考点一、扩散现象 ----------------------------------------------------------------------------- 9 考点二、布朗运动 ---------------------------------------------------------------------------- 11 考点三、热运动 ------------------------------------------------------------------------------ 14 分子间的作用力 ------------------------------------------------------------------------------- 16 考点一、分子间的作用力 ---------------------------------------------------------------------- 17 考点二、分子动理论 -------------------------------------------------------------------------- 22 温度和温标 ----------------------------------------------------------------------------------- 25 考点一、状态参量与平衡态 -------------------------------------------------------------------- 25 考点二、热平衡与温度 ------------------------------------------------------------------------ 26 考点三、温度计与温标 ------------------------------------------------------------------------ 28 内能 ----------------------------------------------------------------------------------------- 33 考点一、分子动能 ---------------------------------------------------------------------------- 33 考点二、分子势能 ---------------------------------------------------------------------------- 36 考点三、内能 -------------------------------------------------------------------------------- 39 专题提升 ------------------------------------------------------------------------------------- 42

第七章 分子动理论  物体是由大量分子组成的 2

[目标定位] 1.知道物体是由大量分子组成的及分子的大小.2.能够用单分子油膜法估算出油酸分子的大小.3.知道阿伏加德罗常数，会用这个常数进行相关的计算或估算．

考点一：用油膜法估测分子的大小 1．理想化：把很小的一滴油酸滴在水面上，水面上会形成一块油酸薄膜，薄膜是由单层的油酸分子组成的． 2．模型化：在估测油酸分子大小的数量级时，可以把它简化为球形，认为油膜的厚度就是油酸分子的直径． 3．需要解决的两个问题：一是获得很小的一小滴油酸并测出其体积；二是测量这滴油酸在水面上形成的油膜面积． 4．油膜法测分子的大小 (1)实验原理 把一滴油酸(事先测出其体积V)滴在水面上，在水面上形成油酸薄膜，认为是单分子层，且把分子看成球形．油膜

的厚度就是油酸分子的直径d，测出油膜面积S，则分子直径d＝VS. 油膜法估测分子直径分三个过程： 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V. 用数格子法不足半个的舍去，多于半个的算一个，即“四舍五入”法求出油膜面积S.

由公式d＝VS计算结果.其中V和S的单位均采用国际单位制中的单位，即体积V的单位是m3，面积S的单位是m2.

例1 在做“用油膜法估测分子的大小”实验中，油酸酒精溶液的浓度为每104 mL溶液中有纯油酸6 mL，用注射器测得1 mL上述溶液中有液滴50滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描出油膜的轮廓，随后把玻璃板放在坐标纸上，其形状如图2所示，坐标纸中正方形小方格的边长为20 mm，则：

图2 (1)油膜的面积是多少？ (2)每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是多少？ (3)根据上述数据，估测出油酸分子的直径是多少？ 答案 (1)2.32×10－2 m2 (2)1.2×10－11m3 (3)5.2×10－10 m 解析 (1)油膜轮廓包围的方格数约58个，则油膜的面积S＝58×(20×10－3)2 m2＝2.32×10－2 m2.

(2)每滴溶液中含纯油酸的体积V＝150×6104 mL 3

＝1.2×10－5 mL＝1.2×10－11 m3 (3)油酸分子的直径d＝VS＝1.2×10－112.32×10－2 m ≈5.2×10－10 m. 题组一 用油膜法估测分子的大小 1.在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，以下给出的是可能的操作步骤，把你认为正确的步骤前的字母按合理的顺序填写在横线上________，并请补充实验步骤D的计算式． A．将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，以坐标纸上边长1 cm的正方形为单位，计算出轮廓内正方形的个数n. B．将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形状稳定． C．用浅盘装入约2 cm深的水，然后将痱子粉均匀地撒在水面上． D．用测量的物理量估算出油酸分子的直径d＝______. E．用滴管将事先配好的体积浓度为0.05%的油酸酒精溶液逐滴滴入量筒，记下滴入的溶液体积V0与滴数N. F．将玻璃板放在浅盘上，用笔将薄膜的外围形状描画在玻璃板上．

答案 ECBFAD 5V0Nn 解析 根据实验步骤可知合理的顺序为ECBFAD. 一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V0N×0.05%， S＝n×10－4 m2

所以分子的直径d＝V0NS×0.05%＝5V0Nn 2.(多选)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．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格 D．求每滴体积时，1 mL的溶液的滴数多记了10滴 答案 AC

解析 油酸分子直径d＝VS.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；若计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，使S变小，d变大，C正确；若求每滴体积时，1 mL的溶液的滴数多记了10滴，使V变小，d变小，D不正确． 3.某种油剂的密度为8×102 kg/m3，取这种油剂0.8 g滴在水面上，最后形成油膜的最大面积约为( ) A．10－10 m2 B．104 m2 C．1010 cm2 D．104 cm2 答案 B

解析 由d＝VS，得S＝Vd＝mρd＝8×10－48×102×10－10 m2＝104 m2. 4.某同学在进行“用油膜法估测分子的大小”的实验前，查阅数据手册得知：油酸的摩尔质量M＝0.283 kg·mol－1，密度ρ＝0.895×103 kg·m－3.若100滴油酸的体积为1 mL，则1滴油酸所能形成的单分子油膜的面积约是4

________m2.(取NA＝6.02×1023 mol－1，球的体积V与直径D的关系为V＝16πD3，结果保留两位有效数字) 答案 10

解析 一个油酸分子的体积V＝MρNA，又V＝16πD3，得分子直径D＝ 36MπρNA 最大面积S＝VDD，解得S＝10 m2. 考点二：分子的大小 1．分子的简化模型：为了研究问题方便，把具有复杂内部结构的分子看做球体或立方体． (1)球体模型 对固体和液体，分子间距比较小，可以认为分子是一个一个紧挨着的球．

设分子的体积为V，由V＝43πd23，可得分子直径d＝36Vπ. (2)立方体模型

图3 由于气体分子间距比较大，是分子直径的10倍以上，此时常把分子占据的空间视为立方体，认为分子处于立方体

的中心(如图3所示)，从而计算出气体分子间的平均距离为a＝3V. 2．分子的大小：用不同方法测量时结果有差异，但数量级是一致的．大多数分子大小的数量级是10－10_m. 3．观察方法：用肉眼和高倍的光学显微镜都无法看到，可以用扫描隧道显微镜观察到．

例2 下列说法中正确的是( ) A．物体是由大量分子组成的 B．无论是无机物质的分子，还是有机物质的大分子，其分子大小的数量级都是10－10 m C．本节中所说的“分子”，只包含化学中的分子，不包括原子和离子 D．分子的质量是很小的，其数量级为10－10 kg 答案 A 解析 物体是由大量分子组成的，故A正确．一些有机物质的大分子大小的数量级超过10－10 m，故B错误．本节中把化学中的分子、原子、离子统称为分子，故C错误．分子质量的数量级一般为10－26 kg，故D错误． 题组二 分子大小的估算 1.(多选)关于分子，下列说法中正确的是( ) A．把分子看做球形是对分子的简化模型，实际上，分子的形状并不真的都是球形