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  同步课程 - 物理 - 高二物理 - 浏览课程 - 物体是由分子组成的  
物体是由分子组成的
http://www.ksbs.cn  2007/11/6 17:21:23  浏览人次:2537
一、教学目标

1.在物理知识方面的要求:

(1)知道一般分子直径和质量的数量级;

(2)知道阿伏伽德罗常数的含义,记住这个常数的数值和单位;

(3)知道用单分子油膜方法估算分子的直径。

2.培养学生在物理学中的估算能力,会通过阿伏伽德罗常数估算固体和液体分子的质量、分子的体积(或直径)、分子数等微观量。

3.渗透物理学方法的教育。运用理想化方法,建立物质分子是球形体的模型,是为了简化计算,突出主要因素的理想化方法。

二、重点、难点分析

1.重点有两个,其一是使学生理解和学会用单分子油膜法估算分子大小(直径)的方法;其二是运用阿伏伽德罗常数估算微观量(分子的体积、直径、分子数等)的方法。

2.尽管今天科学技术已经达到很高的水平,但是在物理课上还不能给学生展现出分子的真实形状和分子的外观。这给讲授分子的知识带来一定的困难,也更突出了运用估算方法和建立理想模型方法研究固体、液体分子的体积、直径、分子数的重要意义。

三、教具

1.幻灯投影片或课件:水面上单分子油膜的示意图;离子显微镜下看到钨原子分布的图样。

2.演示实验:演示单分子油膜:油酸酒精溶液(1∶200),滴管,直径约20cm圆形水槽,烧杯,画有方格线的透明塑料板。

四、主要教学过程

[导入]

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“a-tomos”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。

[利用多媒体,逐张播放一片树叶被不断放大的图片]放大6倍时,可以看到清晰的叶脉;放大20000倍时,可以看到它是由细胞所组成的;放大到50000000倍时,就可以看到他的分子结构了

[提议学生想象] 一张光盘、一片陶瓷或一块布片不断放大的情景

[展示图片] 扫瞄隧道显微镜下的硅片表面原子的图像

[总结][板书] 物体是由大量分子所组成的

[新课教学]

[过渡]上面分析知道:分子的体积是极其微小的,用肉眼和光学显微镜都不能

看到;放大到几十亿倍的扫描隧道显微镜才能看到。既然分子小得看不见,那怎样能知道分子的大小呢?怎样测量呢?

1.分子的大小。

(1)单分子油膜法是最粗略地说明分子大小的一种方法。

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.

[介绍演示]如果油在水面上尽可能地散开,可认为在水面上形成单分子油膜,可以通过幻灯观察到,并且利用已制好的方格透明胶片盖在水面上,用于测定油膜面积。如图1所示。


当然,这个实验要做些简化处理:(1)把分子看成一个个小球;

(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.

[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

[FLASH课件模拟演示] 油膜法测分子直径

[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。

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?明确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NA表示此常数,NA=6.02×1023个/mol,粗略计算可用NA=6×1023个/mol。(阿伏伽德罗常数是一个基本常数,科学工作者不断用各种方法测量它,以期得到它精确的数值。)

[再问学生]摩尔质量、摩尔体积的意义。

[例题分析] 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6×1023个;

(3)1升氧气中含氧分子数是6×1023个;

(4)1摩氧气中所含有的氧分子数是6×1023

3.微观物理量的估算

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)。

[例题分析] 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m0 =_____________

(4)一个水分子的体积V0 =_____________

(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。

阿伏伽德罗常数是自然科学的一个重要常数。现在测定它的精确值是NA=6.022045×1023/mol。

(三)课堂练习

1、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。

2、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.

(四)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NA,得到m=M/NA。通过物质摩尔质量M、密度ρ、阿伏伽德罗常数NA,计算出分子直径


(五)说明

由于课堂内时间限制,单分子油膜法测定分子直径的实验不可能在课堂上完成全过程。在课堂上通过课件的演示,让学生看到油膜散开现象和油膜面积的测量方法。

      五、教后记

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;同时用FLASH课件演示油膜法测分子直径的实验操作过程和分析方法,形象生动,有助于学生的理解和掌握;

2、在分析分子直径的过程中还应用比喻的手法加以强调突出;

3、对阿夫加德罗常数的理解,则注重从具体例题入手。先以例题分析NA的含义和用途,再由学生当堂练习,在实践中掌握应用NA分析问题的基本思路。
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