2019-2020年高中物理 第1章 分子動理論教案 魯科版選修3-3.doc

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2019-2020年高中物理 第1章 分子動理論教案 魯科版選修3-3 第1節(jié)分子動理論的基本觀點(diǎn) (教師用書獨(dú)具) ●課標(biāo)要求 知識與技能 1.認(rèn)識分子動理論的觀點(diǎn)，知道其實(shí)驗(yàn)依據(jù)．知道阿伏伽德羅常數(shù)的意義． 2.通過對布朗運(yùn)動的觀察和分析，了解分子的熱運(yùn)動． 3.知道分子間存在引力和斥力及其特點(diǎn)． 過程與方法 1.通過估測油酸分子大小，體會建立物理模型和估測方法在研究問題中的應(yīng)用． 2.通過對布朗運(yùn)動產(chǎn)生原因的探尋，體會如何根據(jù)物理現(xiàn)象尋找物理規(guī)律． 情感、態(tài)度與價值觀 通過對微觀世界一些知識的了解，引發(fā)對微觀世界其他現(xiàn)象的好奇，激發(fā)探求微觀世界奧秘的興趣. ●課標(biāo)解讀 1．了解油膜法測分子大小的原理，并能進(jìn)行測量和計(jì)算，通過油膜法使學(xué)生知道科學(xué)研究中的基本方法，利用宏觀量求微觀量． 2．知道阿伏伽德羅常數(shù)的物理意義、數(shù)值和單位． 3．理解布朗運(yùn)動的成因，通過實(shí)驗(yàn)和分析、邏輯推理的過程，使學(xué)生知道擴(kuò)散現(xiàn)象與布朗運(yùn)動，理解布朗運(yùn)動的成因． 4．知道分子間引力和斥力的作用特點(diǎn)，尤其是分子力隨分子間距變化的規(guī)律． ●教學(xué)地位 分子動理論基本觀點(diǎn)是熱現(xiàn)象微觀理論的基礎(chǔ)，貫穿在本模塊的各章之中．對微觀世界建立起與宏觀世界相似的物理模型，并利用所測宏觀量，推算出微觀值，從物理學(xué)研究來說，有十分重要的意義. (教師用書獨(dú)具) ●新課導(dǎo)入建議 將生活中常見現(xiàn)象“切洋蔥流淚”移入課堂，讓學(xué)生親身感受．當(dāng)看到同學(xué)們“淚流滿面”時，及時設(shè)疑：“在切洋蔥時并沒有用手接觸眼睛，為什么會流淚呢？”鼓勵學(xué)生大膽的發(fā)表見解，使學(xué)生產(chǎn)生強(qiáng)烈的探究欲望，引導(dǎo)學(xué)生提出與分子有關(guān)的問題，從而引入新課． ●教學(xué)流程設(shè)計(jì) ???步驟3：師生互動完成“探究1”互動方式(除例1外可再變換命題角度，補(bǔ)充一個例題以拓展學(xué)生思路 ? ?? ? ? ?? 課　標(biāo)　解　讀 重　點(diǎn)　難　點(diǎn) 1.認(rèn)識分子動理論的基本觀點(diǎn)，知道其實(shí)驗(yàn)依據(jù)． 2.通過探究與實(shí)驗(yàn)，估測油酸分子的直徑，知道阿伏伽德羅常數(shù)并進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算． 3.認(rèn)識布朗運(yùn)動，理解布朗運(yùn)動產(chǎn)生的原因及影響因素，了解分子的熱運(yùn)動． 4.知道分子間相互作用力的特點(diǎn)及變化規(guī)律. 1.建立分子的簡化模型，用油膜法估測分子的大?。?重點(diǎn)) 2.掌握阿伏伽德羅常數(shù)的相關(guān)計(jì)算．(重、難點(diǎn)) 3.對擴(kuò)散現(xiàn)象、布朗運(yùn)動、熱運(yùn)動本質(zhì)的理解．(重點(diǎn)) 4.分子間作用力隨分子間距離的變化規(guī)律．(難點(diǎn)) 物體由大量分子組成 1.基本知識 (1)分子的大小 ①分子直徑的數(shù)量級為10－10 m. ②分子質(zhì)量的數(shù)量級在10－27～10－25kg范圍之內(nèi)． (2)分子大小的估測 ①油膜法：此方法是一種粗略測定分子大小的方法，其方法是把油滴滴到水面上，油在水面上散開，可近似認(rèn)為形成單分子油膜，如果把分子看成球形，單分子油膜的厚度就等于分子的直徑． ②原理：如果油滴的體積為V，單分子油膜的面積為S，則分子的大小(即直徑)為d＝.在此忽略了分子間的空隙． ③一般分子直徑的數(shù)量級為10－10m.物理學(xué)中用各種不同的方法測定分子的大小．用不同方法測出的分子大小不同，但數(shù)量級相同． (3)阿伏伽德羅常數(shù) ①定義：1 mol任何物質(zhì)含有分子的數(shù)目都相同，為常數(shù)．這個常數(shù)叫做阿伏伽德羅常數(shù)，用NA表示． ②數(shù)值：NA＝6.021023mol－1. ③意義：阿伏伽德羅常數(shù)是一個重要的基本常量，它是宏觀量與微觀量聯(lián)系的橋梁． 2．思考判斷 (1)測定分子大小的方法有多種，油膜法只是其中的一種方法．(√) (2)所有分子的直徑都相同．() (3)1 mol的固態(tài)物質(zhì)(如鐵)和1 mol的氣態(tài)物質(zhì)(如氧氣)所含分子數(shù)不同．() 3．探究交流 我們在初中已經(jīng)學(xué)過，物體是由大量分子組成的．一個1 μm大小的水珠，尺寸與細(xì)菌差不多，其中分子的個數(shù)竟比地球上人口的總數(shù)還多上好多倍！ 圖1－1－1 我們可以通過什么途徑觀察分子的大小呢？ 【提示】　用電子顯微鏡觀察. 分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動 1.基本知識 (1)擴(kuò)散現(xiàn)象 ①定義：不同的物質(zhì)相互接觸而彼此進(jìn)入對方的現(xiàn)象． ②普遍性：氣體、液體和固體都能夠發(fā)生擴(kuò)散現(xiàn)象． ③規(guī)律：溫度越高，擴(kuò)散越快． ④意義：擴(kuò)散現(xiàn)象表明分子在永不停息的運(yùn)動，溫度越高，分子的運(yùn)動越劇烈． (2)布朗運(yùn)動 ①定義：懸浮在液體中的微粒所做的永不停息的無規(guī)則運(yùn)動． ②產(chǎn)生的原因：微粒在液體中受到液體分子的撞擊的不平衡引起的． ③影響布朗運(yùn)動的因素 a．顆粒大?。侯w粒越小，布朗運(yùn)動越明顯． b．溫度高低：溫度越高，布朗運(yùn)動越劇烈． ④意義：反映了分子在永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動． (3)熱運(yùn)動 ①定義：分子的無規(guī)則運(yùn)動． ②影響因素：溫度越高，分子的無規(guī)則運(yùn)動越劇烈． 2．思考判斷 (1)布朗運(yùn)動的激烈程度跟溫度有關(guān)，布朗運(yùn)動也叫熱運(yùn)動．() (2)布朗運(yùn)動可以用肉眼直接觀察．() (3)布朗運(yùn)動反映了分子做永不停息的熱運(yùn)動．(√) 3．探究交流 在一鍋水中撒一點(diǎn)胡椒粉，加熱時發(fā)現(xiàn)水中的胡椒粉在翻滾．這說明溫度越高，布朗運(yùn)動越劇烈，這種說法對嗎？ 【提示】　不對．首先，胡椒粉不是布朗微粒，做布朗運(yùn)動的微粒用肉眼是看不到的；其次，水中的胡椒粉在翻滾，這是由于水的對流引起的，并不是水分子撞擊的結(jié)果. 分子間存在著相互作用力 1.基本知識 (1)分子間的引力和斥力是同時存在的，實(shí)際表現(xiàn)出的分子力是引力和斥力的合力． (2)分子間的引力和斥力都隨分子間距離的增大而減小，隨分子間距離的減小而增大，但斥力比引力隨距離變化的快． 2．思考判斷 (1)當(dāng)分子間距為r0時，它們之間既無引力也無斥力．() (2)當(dāng)物體被壓縮時，分子間的引力增大，斥力減?。?) (3)當(dāng)分子間的距離大于10r0時，分子力可忽略不計(jì)．(√) 3．探究交流 如圖1－1－2所示，兩個接觸面平滑的鉛柱壓緊后懸掛起來，下面的鉛柱不脫落，主要原因是什么？ 圖1－1－2 【提示】　壓緊后的鉛分子之間的距離可以達(dá)到分子之間存在相互作用力的距離范圍，故不脫落的主要原因是分子之間的引力作用．  宏觀量與微觀量的關(guān)系 【問題導(dǎo)思】　 1．固體、液體、氣體其分子都是緊密排列嗎？ 2．如何理解阿伏伽德羅常數(shù)的橋梁作用？ 3．與阿伏伽德羅常數(shù)有關(guān)的公式有哪些？ 1．兩種模型 圖1－1－3 (1)球形分子模型：對于固體和液體，其分子間距離比較小，在估算分子大小及分子的個數(shù)時，可以認(rèn)為分子是緊密排列的，分子間的距離等于分子的直徑．如圖1－1－3所示． 其分子直徑d＝ . 圖1－1－4 (2)立方體分子模型：對于氣體，其分子間距離比較大，是分子直徑的數(shù)十倍甚至上百倍，此時可把分子平均占據(jù)的空間視為立方體，立方體的邊長即為分子間的平均距離．如圖1－1－4所示． 其分子間的距離d＝. 2．阿伏伽德羅常數(shù)的應(yīng)用 (1)一個分子的質(zhì)量m＝＝. (2)一個分子的體積V0＝＝(對固體和液體)． (3)單位質(zhì)量中所含分子數(shù)n＝. (4)單位體積中所含分子數(shù)n＝＝. (5)氣體分子間的平均距離d＝＝. (6)固體、液體分子直徑d＝ ＝. 　 1．V0＝對固體、液體指分子體積，對氣體則指每個分子所占據(jù)空間的體積，即無法求解氣體分子的大小． 2．對于分子模型，無論是球形模型還是立方體模型，都是一種簡化的理想模型．實(shí)際的分子是有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的，在用不同的模型計(jì)算分子的大小時，所得結(jié)果會有差別，但數(shù)量級應(yīng)當(dāng)都是10－10. 　(xx濟(jì)南高二檢測)很多轎車中設(shè)有安全氣囊以保障駕乘人員的安全．轎車在發(fā)生一定強(qiáng)度的碰撞時，利用疊氮化鈉(NaN3)爆炸產(chǎn)生氣體(假設(shè)都是N2)充入氣囊．若氮?dú)獬淙牒蟀踩珰饽业娜莘eV＝56 L，囊中氮?dú)饷芏圈眩?.5 kg/m3，已知氮?dú)饽栙|(zhì)量M＝0.028 kg/mol，阿伏伽德羅常數(shù)NA＝61023 mol－1.試估算： (1)囊中氮?dú)夥肿拥目倐€數(shù)N； (2)囊中氮?dú)夥肿娱g的平均距離．(結(jié)果保留一位有效數(shù)字) 【審題指導(dǎo)】　解答本題應(yīng)把握以下兩點(diǎn)： (1)聯(lián)系微觀量和宏觀量的橋梁是阿伏伽德羅常數(shù)． (2)估算氣體分子間的距離宜采用立方體模型． 【解析】　(1)設(shè)N2的物質(zhì)的量為n，則n＝ 氮?dú)獾姆肿涌倲?shù)N＝NA 代入數(shù)據(jù)得N＝31024. (2)每個分子所占的空間為V0＝ 設(shè)分子間平均距離為a，則有V0＝a3，即a＝＝ 代入數(shù)據(jù)得a≈310－9 m. 【答案】　(1)31024　(2)310－9 m 求解與阿伏伽德羅常數(shù)有關(guān)問題的思路 1．標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下1 cm3的水蒸氣中有多少個水分子？相鄰兩個水分子之間的距離是多少？ 【解析】　1 mol的任何氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，占有的體積都為22.4 L，則1 cm3水蒸氣內(nèi)所含有的分子數(shù)為 n′＝NA＝6.021023個≈2.71019個， 設(shè)水蒸氣分子所占據(jù)的空間為正方體，分子間距為d′，則有V′0＝＝d′3， 所以d′＝＝ m≈3.310－9 m. 【答案】　2.71019個　3.310－9 m 對布朗運(yùn)動的理解 【問題導(dǎo)思】　 1．布朗運(yùn)動有哪些特點(diǎn)？ 2．布朗運(yùn)動的產(chǎn)生原因是什么？ 3．為什么布朗運(yùn)動是無規(guī)則的？ 4．為什么微粒越小，溫度越高，布朗運(yùn)動越明顯？ 1．布朗運(yùn)動的產(chǎn)生 (1)布朗運(yùn)動的無規(guī)則性．懸浮微粒受到液體分子撞擊的不平衡是形成布朗運(yùn)動的原因，由于液體分子的運(yùn)動是無規(guī)則的，使微粒受到較強(qiáng)撞擊的方向也不確定，所以布朗運(yùn)動是無規(guī)則的． (2)微粒越小，布朗運(yùn)動越明顯．懸浮微粒越小，某時刻與它相撞的分子數(shù)越少，它來自各方向的沖擊力越不平衡；另外，微粒越小，其質(zhì)量也就越小，相同沖擊力下產(chǎn)生的加速度越大，因此微粒越小，布朗運(yùn)動越明顯． (3)溫度越高，布朗運(yùn)動越劇烈．溫度越高，液體分子的運(yùn)動(平均)速率越大，對懸浮于其中的微粒的撞擊作用也越大，微粒越不易平衡，產(chǎn)生的加速度也越大，因此溫度越高，布朗運(yùn)動越劇烈． 2．布朗運(yùn)動與擴(kuò)散現(xiàn)象的比較 項(xiàng)目 擴(kuò)散現(xiàn)象 布朗運(yùn)動 不 同 點(diǎn) (1)兩種不同物質(zhì)相互接觸而彼此進(jìn)入對方的現(xiàn)象，沒有受到外力作用 (2)擴(kuò)散快慢，除與溫度有關(guān)外，還與物體的密度、溶液的濃度有關(guān) (3)由于固體、液體、氣體在任何狀態(tài)下都能發(fā)生擴(kuò)散，從而證明任何物體的分子不論在什么狀態(tài)下都在永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動 (1)布朗運(yùn)動指懸浮在液體中的固體微粒的無規(guī)則運(yùn)動，而不是分子的無規(guī)則運(yùn)動，并且是在周圍液體分子無規(guī)則運(yùn)動的撞擊下運(yùn)動的 (2)布朗運(yùn)動的劇烈程度除與液體的溫度有關(guān)，還與微粒的大小有關(guān) 相 同 點(diǎn) (1)布朗運(yùn)動和擴(kuò)散現(xiàn)象都隨溫度的升高而表現(xiàn)的越明顯 (2)它們產(chǎn)生的根本原因相同，都是由于分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動產(chǎn)生的，因而都能證明分子是永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動這一事實(shí) 3.布朗運(yùn)動和熱運(yùn)動的比較 布朗運(yùn)動 熱運(yùn)動 區(qū)別 運(yùn)動對象是固體顆粒，顆粒越小，布朗運(yùn)動越明顯 運(yùn)動對象是分子，任何物體的分子都做無規(guī)則運(yùn)動 相同點(diǎn) (1)無規(guī)則運(yùn)動　(2)永不停息　(3)與溫度有關(guān) 聯(lián)系 周圍液體(或氣體)分子的熱運(yùn)動是布朗運(yùn)動產(chǎn)生的原因，布朗運(yùn)動是熱運(yùn)動的宏觀表現(xiàn) 　 做布朗運(yùn)動的微粒用肉眼是看不到的，只能在顯微鏡下看到．布朗微粒不是分子，而是由大量分子組成的，布朗運(yùn)動也不是分子的運(yùn)動，而是分子運(yùn)動的間接反映．凡是能用肉眼直接看到的粒子的運(yùn)動，都不能稱為布朗運(yùn)動． 　(xx濟(jì)南高二檢測)關(guān)于懸浮在液體中的固體微粒的布朗運(yùn)動，下面說法中正確的是(　　) A．微粒的無規(guī)則運(yùn)動就是分子的運(yùn)動 B．微粒的無規(guī)則運(yùn)動是固體微粒分子無規(guī)則運(yùn)動的反映 C．微粒的無規(guī)則運(yùn)動是液體分子無規(guī)則運(yùn)動的反映 D．因?yàn)椴祭蔬\(yùn)動的劇烈程度跟溫度有關(guān)，所以布朗運(yùn)動也叫做熱運(yùn)動 【審題指導(dǎo)】　―→―→ 【解析】　懸浮在液體中的固體微粒雖然很小，需要用顯微鏡來觀察，但它并不是固體分子，而是千萬個固體分子組成的分子團(tuán)體，布朗運(yùn)動是這千萬個分子團(tuán)體的一致行動，不能看成是分子的運(yùn)動，故A錯誤；產(chǎn)生布朗運(yùn)動的原因是固體微粒受到周圍液體分子的撞擊力，由于液體分子運(yùn)動的無規(guī)則性，固體微粒受到撞擊力的合力也是無規(guī)則的．因此，固體微粒的運(yùn)動也是無規(guī)則的．可見，小顆粒的無規(guī)則運(yùn)動不能證明固體微粒分子做無規(guī)則運(yùn)動，而只能說明液體分子在做無規(guī)則運(yùn)動，因此B錯誤；熱運(yùn)動是指分子的無規(guī)則運(yùn)動，由于布朗運(yùn)動不是分子的運(yùn)動，所以不能說布朗運(yùn)動是熱運(yùn)動，故D錯誤． 【答案】　C 布朗運(yùn)動中的“顆?！? 1．布朗運(yùn)動的研究對象是小顆粒，而不是分子，屬于宏觀物體的運(yùn)動． 2．布朗小顆粒中含有大量的分子，它們也在做永不停息的無規(guī)則運(yùn)動． 3．液體分子熱運(yùn)動的平均速率比我們所觀察到的布朗運(yùn)動的速率大許多倍． 4．導(dǎo)致布朗運(yùn)動的本質(zhì)原因是液體分子的熱運(yùn)動． 2．(xx大綱全國高考)下列關(guān)于布朗運(yùn)動的說法，正確的是(　　) A．布朗運(yùn)動是液體分子的無規(guī)則運(yùn)動 B．液體溫度越高，懸浮微粒越小，布朗運(yùn)動越劇烈 C．布朗運(yùn)動是由于液體各個部分的溫度不同而引起的 D．布朗運(yùn)動是由液體分子從各個方向?qū)腋∥⒘Ｗ矒糇饔玫牟黄胶庖鸬? 【解析】　布朗運(yùn)動的研究對象是固體小顆粒，而不是液體分子，故A選項(xiàng)錯誤；布朗運(yùn)動的影響因素是溫度和顆粒大小，溫度越高、顆粒越小，布朗運(yùn)動越明顯，故B選項(xiàng)正確；布朗運(yùn)動是由于固體小顆粒受液體分子的碰撞作用不平衡而引起的，而不是由液體各部分的溫度不同而引起的，故C選項(xiàng)錯誤，D選項(xiàng)正確． 【答案】　BD 分子間相互作用力的理解 【問題導(dǎo)思】　 1．如何區(qū)分分子間引力、斥力和分子力？ 2．分子間距離變化時，分子間引力、斥力和分子力如何變化？ 1．在任何情況下，分子間總是同時存在著引力和斥力，而實(shí)際表現(xiàn)出來的分子力，則是分子引力和斥力的合力． 2．分子力與分子間距離變化的關(guān)系 (1)分子間的引力和斥力都隨分子間距離r的變化而變化，但變化情況不同，如圖1－1－5所示．其中，虛線分別表示引力和斥力隨分子間距離r的變化，實(shí)線表示它們的合力F隨分子間距離r的變化． 圖1－1－5 當(dāng)r＝r0時，f引＝f斥，F(xiàn)＝0. 當(dāng)r＜r0時，f引和f斥都隨分子間距離的減小而增大，但f斥增大得更快，分子力表現(xiàn)為斥力． 當(dāng)r＞r0時，f引和f斥都隨分子間距離的增大而減小，但f斥減小得更快，分子力表現(xiàn)為引力． 當(dāng)r≥10r0(10－9 m)時，f引和f斥都十分微弱，可認(rèn)為分子間無相互作用力(F＝0)． (2)r0的意義 分子間距離r＝r0時，分子力為零，所以分子間距離等于r0(數(shù)量級為10－10 m)的位置叫平衡位置． 注意：①r＝r0時，分子力等于零，并不是分子間無引力和斥力． ②r＝r0時，即分子處于平衡位置時，并不是靜止不動，而是在平衡位置附近振動． 　 圖1－1－6 分子間相互作用力隨距離的變化可借助“彈簧分子模型”形象類比．如圖1－1－6所示，用兩個小球中間連有一個彈簧的模型來比喻分子及分子力：小球代表分子，彈簧的彈力代表分子斥力和引力的合力．當(dāng)彈簧處于原長時(r＝r0)，象征著分子力的合力為零；當(dāng)彈簧處于壓縮狀態(tài)時(r＜r0)，象征著分子力的合力表現(xiàn)為斥力；當(dāng)彈簧處于拉伸狀態(tài)時(r＞r0)，象征著分子力的合力表現(xiàn)為引力． 　如圖1－1－7所示，縱坐標(biāo)表示兩個分子間引力、斥力的大小，橫坐標(biāo)表示兩個分子間的距離，圖中兩條曲線分別表示兩分子間引力、斥力的大小隨分子間距離的變化關(guān)系，e為兩曲線的交點(diǎn)，則下列說法正確的是(　　) 圖1－1－7 A．a(chǎn)b為斥力曲線，cd為引力曲線，e點(diǎn)橫坐標(biāo)的數(shù)量級為10－10m B．a(chǎn)b為引力曲線，cd為斥力曲線，e點(diǎn)橫坐標(biāo)的數(shù)量級為10－10m C．若兩個分子間距離大于e點(diǎn)的橫坐標(biāo)，則分子間作用力表現(xiàn)為斥力 D．若兩個分子間距離越來越大，則分子力越來越大 【審題指導(dǎo)】　判斷分子力與分子間距離的變化關(guān)系時，要明確：分子間的引力和斥力同時存在，且都隨分子間距離的增大而減小，分子力是引力和斥力的合力． 【解析】　分子間同時存在著引力和斥力，且都隨r的增大而減小，斥力變化得比引力快，故A錯．當(dāng)r＝r0＝10－10m(數(shù)量級)時引力和斥力相等，故B項(xiàng)正確．當(dāng)r>10－10m(數(shù)量級)時引力大于斥力，分子力表現(xiàn)為引力，故C錯．當(dāng)rr0時，r增大，分子力先增大后減小，當(dāng)r>10r0時，分子力已很微弱，可以忽略不計(jì)，故D項(xiàng)錯． 【答案】　B 3．(xx廣東高考)清晨，草葉上的露珠是由空氣中的水汽凝結(jié)成的水珠．這一物理過程中，水分子間的(　　) A．引力消失，斥力增大 B．斥力消失，引力增大 C．引力、斥力都減小 D．引力、斥力都增大 【解析】　當(dāng)水汽凝結(jié)成水珠時，水分子之間的距離減小，分子間的引力和斥力同時增大，只是斥力比引力增加得更快一些． 【答案】　D 實(shí)驗(yàn)：用油膜法測量油酸分子的 　　 大小 【問題導(dǎo)思】　 1．為什么用單分子油膜法可測分子直徑？ 2．怎樣測量一滴油酸溶液中所含油酸的體積？ 3．如何測量油膜的面積？ 1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 用油膜法估測分子的大?。? 2．實(shí)驗(yàn)原理 把一定體積的油酸滴在水面上使其形成單分子油膜，如圖1－1－8所示，不考慮分子間的間隙，把油酸分子看成球形模型，計(jì)算出1滴油酸中含有純油酸的體積V并測出油膜面積S，通過計(jì)算求出油膜的厚度d，即d＝就是油酸分子的直徑． 圖1－1－8 3．實(shí)驗(yàn)器材 油酸、酒精、注射器或滴管、量筒、淺水盤、玻璃板、坐標(biāo)紙、彩筆、痱子粉或細(xì)石膏粉． 4．實(shí)驗(yàn)步驟 (1)在淺盤中倒入約2 cm深的水，將痱子粉或細(xì)石膏粉均勻撒在水面上． (2)取1毫升(1 cm3)的油酸溶于酒精中，制成200毫升的油酸酒精溶液． (3)用注射器往量筒中滴入1 mL配制好的油酸酒精溶液(濃度已知)，記下滴入的滴數(shù)N，算出一滴油酸酒精溶液的體積. (4)將一滴油酸酒精溶液滴在淺盤的液面上． (5)待油酸薄膜形狀穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，用彩筆畫出油酸薄膜的形狀． (6)將玻璃板放在坐標(biāo)紙上(或者玻璃板上有邊長為1 cm的方格)，通過數(shù)方格個數(shù)，算出油酸薄膜的面積S.計(jì)算方格數(shù)時，不足半個的舍去，多于半個的算一個． (7)根據(jù)已配制好的油酸酒精溶液的濃度，算出一滴溶液中純油酸的體積V. (8)計(jì)算油酸薄膜的厚度d＝，即為油酸分子直徑的大?。? 5．實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) (1)油酸溶液配制后不要長時間放置，以免改變濃度，而使實(shí)驗(yàn)誤差增大． (2)注射器針頭高出水面的高度應(yīng)為1 cm之內(nèi)，當(dāng)針頭靠近水面很近(油酸未滴下之前)時，會發(fā)現(xiàn)針頭下方的粉層已被排開，是由于針頭中酒精揮發(fā)所致，不影響實(shí)驗(yàn)效果． (3)實(shí)驗(yàn)之前要訓(xùn)練好滴法． (4)待測油酸擴(kuò)散后又收縮，要在穩(wěn)定后再畫輪廓．?dāng)U散后又收縮有兩個原因：第一，水面受油酸滴的沖擊凹陷后又恢復(fù)；第二，酒精揮發(fā)后液面收縮． (5)當(dāng)重做實(shí)驗(yàn)時，水從盤的一側(cè)邊緣倒出，在這一側(cè)邊緣會殘留少許油酸，可用少量酒精清洗，并用脫脂棉擦去，再用清水沖洗，這樣可保持盤的清潔． (6)從盤的中央加痱子粉，使粉自動擴(kuò)散均勻，這是由于以下兩種因素所致：第一，加粉后水的表面張力系數(shù)變小，水將粉粒拉開；第二，粉粒之間的排斥．這樣做，比將粉撒在水面上實(shí)驗(yàn)效果好． (7)本實(shí)驗(yàn)只要求估算分子大小，實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)量級符合要求即可． 6．?dāng)?shù)據(jù)處理 (1)一滴油酸溶液的平均體積 ＝. (2)一滴溶液中含純油酸的體積V V＝油酸溶液的體積比　(體積比＝)． (3)油膜的面積S＝n1 cm2(n為有效格數(shù)，小方格的邊長為1 cm)． (4)分子直徑d＝(代入數(shù)據(jù)時注意單位的統(tǒng)一)． 7．誤差分析 產(chǎn)生原因 減小方法 偶然誤差 數(shù)不完整格數(shù)時，對不足半個的判斷存在誤差 數(shù)出全部不完整的格數(shù)n，它們相當(dāng)于有個完整的格數(shù) 系統(tǒng)誤差 油酸分子(C17H33COOH)的形狀為長鏈形，將其視為球體則與實(shí)際分子形體有區(qū)別，所以實(shí)驗(yàn)只能得到分子直徑的數(shù)量級，而不能得到準(zhǔn)確值 　(xx福州高二檢測)在做用油膜法估測分子大小的實(shí)驗(yàn)中，酒精油酸的濃度約為每104 mL溶液中有純油酸6 mL.用注射器測得1 mL上述溶液為75滴，把1滴該溶液滴入盛水的淺盤里，待水面穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，用彩筆在玻璃板上描出油酸的輪廓，再把玻璃板放在坐標(biāo)紙上，其形狀和尺寸如圖1－1－9所示，坐標(biāo)紙中正方形方格的邊長為1 cm.試求： 圖1－1－9 (1)油酸膜的面積是多少？ (2)每滴酒精油酸溶液中含有純油酸的體積？ (3)按以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)估測出油酸分子的直徑． 【審題指導(dǎo)】 【解析】　(1)根據(jù)圖中的輪廓可知，油膜面積S＝1061 cm2＝106 cm2. (2)由1 mL溶液為75滴可知1滴溶液的體積為 mL，又已知每104 mL溶液中有純油酸6 mL. 則1滴溶液中含純油酸的體積為 V＝ mL＝810－6 mL＝810－6 cm3. (3)油酸分子直徑 d＝＝ cm≈7.510－8 cm＝7.510－10 m. 【答案】　(1)106 cm2　(2)810－6 cm3 (3)7.510－10 m 計(jì)算方格個數(shù)的方法 在計(jì)算方格的格數(shù)時，可以畫一個最大的內(nèi)接矩形，先求出矩形內(nèi)的格數(shù)，再數(shù)矩形外輪廓內(nèi)多于半個的格數(shù)和整格數(shù)． 4．(xx上海高考)在“用單分子油膜估測分子大小”實(shí)驗(yàn)中 (1)某同學(xué)操作步驟如下： ①取一定量的無水酒精和油酸，制成一定濃度的油酸酒精溶液； ②在量筒中滴入一滴該溶液，測出它的體積； ③在蒸發(fā)皿內(nèi)盛一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散開穩(wěn)定； ④在蒸發(fā)皿上覆蓋透明玻璃，描出油膜形狀，用透明方格紙測量油膜的面積． 改正其中的錯誤：______________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ (2)若油酸酒精溶液體積濃度為0.10%，一滴溶液的體積為4.810－3mL，其形成的油膜面積為40 cm2，則估測出油酸分子的直徑為__________m. 【解析】　(1)②由于一滴溶液的體積太小，直接測量時相對誤差太大，應(yīng)用微小量累積法減小測量誤差． ③液面上不撒痱子粉時，滴入的油酸酒精溶液在酒精揮發(fā)后剩余的油膜不能形成一塊完整的油膜，油膜間的縫隙會造成測量誤差增大甚至實(shí)驗(yàn)失?。? (2)由油膜的體積等于一滴油酸酒精溶液內(nèi)純油酸的體積可得： d＝＝m ＝1.210－9m. 【答案】　(1)②在量筒中滴入N滴溶液 ③在水面上先撒上痱子粉 (2)1.210－9 【備課資源】(教師用書獨(dú)具) 為什么用油酸進(jìn)行測分子大小的實(shí)驗(yàn) 油酸是一種脂肪酸，其分子式為C17H33COOH，這類脂肪酸分子的形狀為長鏈形，它的羧基一端浸入水中，而烴鏈C17H33伸出水面上方，造成油酸長分子在水面上垂直排列，如圖教1－1－1所示，所以用油酸進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．在形成單分子油膜這一點(diǎn)上符合實(shí)驗(yàn)的要求，而將分子視為球 體卻與理想化模型有區(qū)別．所以實(shí)驗(yàn)只能得到分子直徑的數(shù)量級，而不能得到準(zhǔn)確值． 圖教1－1－1 1．用油膜法估測分子直徑實(shí)驗(yàn)的科學(xué)依據(jù)是(　　) A．將油膜看成單分子油膜 B．不考慮各油分子間的間隙 C．考慮了各油分子間的間隙 D．將油膜分子看成球形 【解析】　該實(shí)驗(yàn)的原理就是把油酸分子視為球形，且認(rèn)為是一個一個緊挨著單層分布，不考慮分子間隙，故A、B、D選項(xiàng)正確． 【答案】　ABD 2．下列現(xiàn)象不能說明分子做無規(guī)則運(yùn)動的是(　　) A．香水瓶打開蓋，香味充滿房間 B．汽車駛過后揚(yáng)起灰塵 C．糖放入水中，一會兒整杯水變甜了 D．衣箱里衛(wèi)生球不斷變小，衣服充滿衛(wèi)生球味 【解析】　A、C、D都是擴(kuò)散現(xiàn)象，都是由于分子的無規(guī)則運(yùn)動產(chǎn)生的，汽車駛過后揚(yáng)起灰塵是由于風(fēng)的作用引起的，故B正確． 【答案】　B 3．關(guān)于布朗運(yùn)動，下列說法正確的是(　　) A．布朗運(yùn)動就是分子的運(yùn)動 B．布朗運(yùn)動是組成固體微粒的分子無規(guī)則運(yùn)動的反映 C．布朗運(yùn)動是液體分子無規(guī)則運(yùn)動的反映 D．觀察時間越長，布朗運(yùn)動就越顯著 【解析】　布朗運(yùn)動是懸浮在液體中的固體微粒的無規(guī)則運(yùn)動，不是分子本身的運(yùn)動，A錯；布朗運(yùn)動是由于液體分子在無規(guī)則運(yùn)動中碰撞固體微粒的不平衡產(chǎn)生的，因此布朗運(yùn)動間接反映了液體分子的無規(guī)則運(yùn)動，B錯，C正確；布朗運(yùn)動的劇烈程度與溫度和固體微粒的大小有關(guān)，與觀察時間的長短無關(guān)，D錯誤． 【答案】　C 4．分子間相互作用力由兩部分F引和F斥組成，下列說法錯誤的是(　　) A．F引和F斥同時存在 B．F引和F斥都隨分子間距增大而減小 C．分子力指F引和F斥的合力 D．隨分子間距增大，F(xiàn)斥減小，F(xiàn)引增大 【解析】　F引和F斥在分子間同時存在，而且都隨分子間距離增大而減小，隨分子間距離減小而增大，顯現(xiàn)出來的分子力是F引和F斥的合力． 【答案】　D 5．只要知道下列哪一組物理量，就可以估算出氣體分子間的平均距離(　　) A．阿伏伽德羅常數(shù)，該氣體的摩爾質(zhì)量和質(zhì)量 B．阿伏伽德羅常數(shù)，該氣體的摩爾質(zhì)量和密度 C．阿伏伽德羅常數(shù)，該氣體的質(zhì)量和體積 D．該氣體的密度、體積和摩爾質(zhì)量 【解析】　氣體分子間的平均距離可由摩爾體積和阿伏伽德羅常數(shù)關(guān)系求出．摩爾體積可由摩爾質(zhì)量和密度求出． 【答案】　B 1．分子直徑和分子的質(zhì)量都很小，它們的數(shù)量級分別為(　　) A．d＝10－10 m，m＝10－26 kg B．d＝10－10 cm，m＝10－29 kg C．d＝10－10 m，m＝10－29 kg D．d＝10－8 m，m＝10－26 kg 【解析】　可以查閱資料，記住分子直徑和分子質(zhì)量的數(shù)量級． 【答案】　A 2．(xx文昌高二檢測)下列關(guān)于熱運(yùn)動的說法中，正確的是(　　) A．熱運(yùn)動是物體受熱后所做的運(yùn)動 B．溫度高的物體中的分子做的無規(guī)則運(yùn)動 C．單個分子做永不停息的無規(guī)則運(yùn)動 D．大量分子做永不停息的無規(guī)則運(yùn)動 【解析】　熱運(yùn)動是指物體內(nèi)大量分子做無規(guī)則運(yùn)動，不是單個分子做無規(guī)則運(yùn)動，在物體內(nèi)的分子，運(yùn)動速率一般不同，即使是同一個分子在不同時刻其速率也不同．熱運(yùn)動在宏觀上表現(xiàn)的是溫度，當(dāng)分子的平均速率變化時，物體的溫度變化，不僅高溫物體中的分子在做無規(guī)則運(yùn)動，低溫物體內(nèi)的分子也同樣做無規(guī)則運(yùn)動，只是其平均速率(對同種物質(zhì)而言)不同而已，故A、B、C是錯誤的． 【答案】　D 3．把墨汁用水稀釋后取出一滴放在顯微鏡下觀察，如圖1－1－10所示，下列說法中正確的是(　　) 圖1－1－10 A．在顯微鏡下既能看到水分子也能看到懸浮的小炭粒，且水分子不停地撞擊炭粒 B．小炭粒在不停地做無規(guī)則運(yùn)動，這就是所說的布朗運(yùn)動 C．越小的炭粒，運(yùn)動越明顯 D．在顯微鏡下看起來連成一片的液體，實(shí)際上是由許許多多的靜止不動的水分子組成的 【解析】　在光學(xué)顯微鏡下，只能看到懸浮的小炭粒，看不到水分子，故A錯；在顯微鏡下看到小炭粒不停地做無規(guī)則運(yùn)動，這就是布朗運(yùn)動，且看到的炭粒越小，運(yùn)動越明顯，故B、C正確，D顯然是錯誤的． 【答案】　BC 4．從下列哪一組數(shù)據(jù)可以算出阿伏伽德羅常數(shù)(　　) A．水的密度和水的摩爾質(zhì)量 B．水的摩爾質(zhì)量和水分子的體積 C．水分子的體積和水分子的質(zhì)量 D．水分子的質(zhì)量和水的摩爾質(zhì)量 【解析】　A項(xiàng)：無論設(shè)水的體積、水的物質(zhì)的量還是水的質(zhì)量，都不能將ρ、Mmol與NA聯(lián)系起來，故無法求出NA.同理可判斷B、C兩項(xiàng)均不能求出NA.D項(xiàng)：設(shè)取n摩爾水為研究對象，則其質(zhì)量m＝nMmol，水的分子總數(shù)N＝＝，故NA＝＝，其中m0為水分子質(zhì)量．故D正確，A、B、C錯誤． 【答案】　D 5．關(guān)于分子間相互作用的引力F引、斥力F斥及引力和斥力的合力F隨分子間距離r的變化情況，下列說法中正確的是(　　) A．r越大，F(xiàn)引越大，F(xiàn)斥越小，F(xiàn)越大 B．r越大，F(xiàn)引越小，F(xiàn)斥越小，F(xiàn)越小 C．r越小，F(xiàn)引越大，F(xiàn)斥越大，F(xiàn)越大 D．以上說法都不對 【解析】　分子間的作用力F引和F斥都是隨分子間距離r的增大而減?。欢肿恿Φ暮狭隨r的變化則比較復(fù)雜：在r由零逐漸增大的過程中，F(xiàn)是先減小到零，然后反向增大，最后再減小并趨近于零，即分子力的合力F隨r的變化不是單調(diào)的． 【答案】　D 6．下列關(guān)于布朗運(yùn)動、擴(kuò)散現(xiàn)象和對流的說法正確的是(　　) A．三種現(xiàn)象在月球表面都能進(jìn)行 B．三種現(xiàn)象在宇宙飛船里都能進(jìn)行 C．布朗運(yùn)動、擴(kuò)散現(xiàn)象在月球表面能夠進(jìn)行，而對流則不能進(jìn)行 D．布朗運(yùn)動、擴(kuò)散現(xiàn)象在宇宙飛船里能夠進(jìn)行，而對流則不能進(jìn)行 【解析】　布朗運(yùn)動和擴(kuò)散現(xiàn)象都是分子無規(guī)則熱運(yùn)動的結(jié)果，而對流需要在重力作用的條件下才能進(jìn)行．由于布朗運(yùn)動、擴(kuò)散現(xiàn)象是由于分子熱運(yùn)動而形成的，所以二者在月球表面、宇宙飛船里均能進(jìn)行．由于月球表面仍有重力存在，宇宙飛船里的微粒處于完全失重狀態(tài)，故對流可在月球表面進(jìn)行，而不能在宇宙飛船內(nèi)進(jìn)行，故選A、D兩項(xiàng)． 【答案】　AD 7．兩個分子從靠近得不能再靠近的位置開始，使二者之間的距離逐漸增大，直到大于分子直徑的10倍，在這一過程中，關(guān)于分子間的相互作用力的下列說法中正確的是(　　) A．分子間的引力和斥力都在減小 B．分子間的斥力在減小，引力在增大 C．分子間的作用力在逐漸減小 D．分子間的作用力先減小后增大，再減小到零 【解析】　分子間同時存在著引力和斥力，當(dāng)距離增大時，二力都在減小，只是斥力比引力減小得快．當(dāng)分子間距離r＜r0時，分子間的斥力大于引力，因而表現(xiàn)為斥力；在r＝r0時，合力為零；當(dāng)r＞r0時，分子間的斥力小于引力，因而表現(xiàn)為引力；當(dāng)距離大于10r0時，分子間的作用力可視為零，所以分子力的變化是先減小后增大，再減小到零，A、D正確． 【答案】　AD 8．(xx漢中檢測)“用油膜法測定分子的大小”的實(shí)驗(yàn)中，體積為V的油滴，在水面上形成近似圓形的單分子油膜，油膜直徑為d，則油酸分子直徑大小約為(　　) A.　　　B.　　　C.　　　D. 【解析】　油膜面積S＝π()2，則油酸分子直徑d′＝＝. 【答案】　A 9．做布朗運(yùn)動實(shí)驗(yàn)，得到某個觀測記錄如圖1－1－11.圖中記錄的是(　　) 圖1－1－11 A．分子無規(guī)則運(yùn)動的情況 B．某個微粒做布朗運(yùn)動的軌跡 C．某個微粒做布朗運(yùn)動的速度—時間圖線 D．按等時間間隔依次記錄的某個運(yùn)動微粒位置的連線 【解析】　布朗運(yùn)動是懸浮在液體中的固體顆粒的無規(guī)則運(yùn)動，而非分子的運(yùn)動，A錯誤；既然無規(guī)則，所以微粒沒有固定的運(yùn)動軌跡，B錯誤；對于某個微粒而言，在不同時刻的速度大小和方向均是不確定的，所以無法確定其在某一時刻的速度，也就無法描繪其速度—時間圖線，C錯誤． 【答案】　D 10．(xx濟(jì)寧高二檢測)某同學(xué)在“用油膜法估測分子直徑”的實(shí)驗(yàn)中，計(jì)算結(jié)果明顯偏大，可能是由于(　　) A．油酸未完全散開 B．油酸中含有大量的酒精 C．計(jì)算油膜面積時舍去了所有不足一格的方格 D．求每滴溶液的體積時，1 mL的溶液的滴數(shù)誤多記了10滴 【解析】　油酸分子的直徑d＝，計(jì)算結(jié)果明顯偏大，可能是V取大了或S取小了，油酸未完全散開，所測S偏小，d偏大，A正確；油酸中含有大量酒精不影響結(jié)果，B錯；計(jì)算油膜面積時舍去了所有不足一格的方格，使S變小，d變大，C正確；求每滴溶液的體積時，1 mL的溶液的滴數(shù)誤多記了10滴，使V變小，d變小，D錯誤． 【答案】　AC 11．(xx寧波效實(shí)中學(xué)檢測)利用油膜法估測分子的大小實(shí)驗(yàn)時，現(xiàn)有按體積比為n∶m配制好的油酸酒精溶液置于容器中，還有一個充入約2 cm深水的淺盤，一支滴管，一個量筒． 請補(bǔ)充下述估測分子大小的實(shí)驗(yàn)步驟： (1)________．(需測量的物理量自己用字母表示) (2)用滴管將1滴油 圖1－1－12 酸酒精溶液滴入淺盤，等油酸薄膜穩(wěn)定后，將薄膜輪廓描繪在坐標(biāo)紙上，如圖1－1－12所示，(已知坐標(biāo)紙上每個小方格面積為S，求油膜面積時，半個以上方格面積記為S，不足半個舍去)則油膜面積為________． (3)估算油酸分子直徑的表達(dá)式為d＝________. 【解析】　(1)用滴管向量筒內(nèi)加注N滴油酸酒精溶液，讀其體積V. (2)由圖可查得面積為105S. (3)1滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積為V′＝， 油膜面積S′＝105S，由d＝，得d＝. 【答案】　(1)見解析　(2)105S　(3) 12．(xx岳陽一中檢測)隨著“嫦娥一號”的成功發(fā)射，中國探月工程順利進(jìn)行．假設(shè)未來在月球建一間實(shí)驗(yàn)室，長a＝8 m，寬b＝7 m，高c＝4 m，實(shí)驗(yàn)室里的空氣處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)．為了估算出實(shí)驗(yàn)室里空氣分子的數(shù)目，有兩位同學(xué)各提出了一個方案： 方案1　取分子直徑D＝110－10 m，算出分子體積V1＝πD3，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)空氣的體積V＝abc，算得空氣分子數(shù)為：n＝＝. 方案2　根據(jù)化學(xué)知識，1 mol空氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積V0＝22.4 L＝22.410－3 m3.由實(shí)驗(yàn)室內(nèi)空氣的體積，可算出實(shí)驗(yàn)室內(nèi)空氣的摩爾數(shù)nmol＝＝；再根據(jù)阿伏伽德羅常數(shù)算得空氣分子數(shù)為：n＝nmolNA＝NA. 請對這兩種方案做一評價，并估算出實(shí)驗(yàn)室里空氣分子的數(shù)目． 【解析】　方案1把實(shí)驗(yàn)室里的空氣分子看成是一個個緊挨在一起的，沒有考慮空氣分子之間的空隙，不符合實(shí)際情況．通常情況下氣體分子間距的數(shù)量級為10－9 m，因此分子本身體積只是氣體所占空間的極小一部分，常?？梢院雎圆挥?jì)，方案1錯誤；方案2的計(jì)算方法是正確的，根據(jù)方案2計(jì)算結(jié)果如下：n＝NA＝6.021023個＝6.021027個． 【答案】　方案1錯誤，方案2正確　6.021027個 第2節(jié)氣體分子運(yùn)動與壓強(qiáng) (教師用書獨(dú)具) ●課標(biāo)要求 知識與技能 1.了解分子運(yùn)動速率的統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律． 2.從微觀角度了解氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因，并能用分子動理論和統(tǒng)計(jì)觀點(diǎn)解釋氣體壓強(qiáng)． 過程與方法 通過活動、調(diào)查、了解統(tǒng)計(jì)規(guī)律，體會如何從看似毫無規(guī)律的事件中尋找出規(guī)律． 情感、態(tài)度與價值觀 通過對統(tǒng)計(jì)規(guī)律的了解，體會微觀世界與宏觀世界在某些規(guī)律上也有相似性，增強(qiáng)對科學(xué)的好奇心與未知欲. ●課標(biāo)解讀 1．知道大量偶然事件的統(tǒng)計(jì)規(guī)律． 2．了解分子運(yùn)動的特點(diǎn)以及分子運(yùn)動速率的統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律． 3．理解氣體壓強(qiáng)的產(chǎn)生原因，知道氣體壓強(qiáng)、體積、溫度的關(guān)系；能用分子動理論的觀點(diǎn)，來解釋有關(guān)現(xiàn)象以及與實(shí)際生產(chǎn)和生活相關(guān)的問題． ●教學(xué)地位 本節(jié)內(nèi)容是分子動理論基本觀點(diǎn)的深化，氣體壓強(qiáng)的產(chǎn)生原因及影響因素的分析能很好的鞏固上節(jié)知識，同時也為學(xué)習(xí)氣體奠定基礎(chǔ)．其中氣體分子速率分布規(guī)律是微觀世界的規(guī)律，有重要意義． (教師用書獨(dú)具) ●新課導(dǎo)入建議 教師組織學(xué)生完成“拋硬幣實(shí)驗(yàn)”，記錄出現(xiàn)正、反面的次數(shù)，然后在全班進(jìn)行交流和評價，讓學(xué)生親身經(jīng)歷“統(tǒng)計(jì)規(guī)律”的發(fā)現(xiàn)過程． ●教學(xué)流程設(shè)計(jì) ???步驟3：師生互動完成“探究1”互動方式(除例1外可再變換命題角度，補(bǔ)充一個例題以拓展學(xué)生思路??? ? ? ? 課　標(biāo)　解　讀 重　點(diǎn)　難　點(diǎn) 1.初步了解什么是“統(tǒng)計(jì)規(guī)律”． 2.理解氣體分子運(yùn)動的特點(diǎn)，知道氣體分子速率分布規(guī)律． 3.理解氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生的微觀意義，知道影響壓強(qiáng)的微觀因素. 1.氣體分子運(yùn)動的特點(diǎn)．(重點(diǎn)) 2.氣體分子速率分布規(guī)律．(重點(diǎn)) 3.氣體壓強(qiáng)的產(chǎn)生與微觀解釋．(難點(diǎn)) 4.掌握氣體壓強(qiáng)的決定因素．(難點(diǎn)) 偶然中的必然——統(tǒng)計(jì)規(guī)律 1.基本知識 (1)氣體分子運(yùn)動的特點(diǎn) 氣體分子都在永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動，每個分子的運(yùn)動狀態(tài)瞬息萬變，每一時刻的運(yùn)動情況完全是偶然的、不確定的． (2)現(xiàn)象 某一事件的出現(xiàn)純粹是偶然的，但大量的偶然事件卻會表現(xiàn)出一定的規(guī)律． (3)定義 大量偶然事件表現(xiàn)出來的整體規(guī)律． (4)氣體分子速率分布規(guī)律 ①圖象 圖1－2－1 ②規(guī)律 在一定溫度下，不管個別分子怎樣運(yùn)動，氣體的多數(shù)分子的速率都在某個數(shù)值附近，表現(xiàn)出“中間多、兩頭少”的分布規(guī)律．當(dāng)溫度升高時，該分布規(guī)律不變，氣體分子的速率增大，分布曲線的峰值向速率大的一方移動． 2．思考判斷 (1)氣體的溫度升高時，所有氣體分子的速率都增大．() (2)某一時刻氣體分子向任意一個方向運(yùn)動的分子數(shù)目近似相等．(√) (3)某一溫度下大多數(shù)氣體分子的速率不會發(fā)生變化．() 3．探究交流 氣體分子運(yùn)動的統(tǒng)計(jì)規(guī)律有幾個特點(diǎn)？ 【提示】　(1)氣體分子沿各個方向運(yùn)動的機(jī)會(幾率)相等． (2)大量氣體分子的速率分布呈現(xiàn)中間多(占有分子數(shù)目多)、兩頭少(速率大或小的分子數(shù)目少)的規(guī)律. 氣體的壓強(qiáng) 1.基本知識 (1)產(chǎn)生原因 大量氣體分子頻繁撞擊器壁，對器壁產(chǎn)生一個穩(wěn)定的壓力，從而產(chǎn)生壓強(qiáng)． (2)壓強(qiáng)特點(diǎn) 氣體內(nèi)部壓強(qiáng)處處相等． (3)決定因素 ①氣體的溫度．②單位體積內(nèi)的分子數(shù)． 2．思考判斷 (1)氣球內(nèi)氣體壓強(qiáng)是由于氣體重力作用產(chǎn)生的．() (2)影響氣體壓強(qiáng)的因素有溫度、體積．(√) (3)當(dāng)溫度升高時，氣體壓強(qiáng)一定變大．() 3．探究交流 圖1－2－2 用小滾珠作空氣分子模型，把裝有滾珠的杯子拿到秤盤上方某處，把1粒滾珠倒在秤盤上，秤的指針會擺動一下．再在相同的高處把100粒或更多的滾珠快速倒在秤盤上，秤的指針會在一個位置附近擺動，如圖1－2－2，如果使這些滾珠從更高的位置倒在秤盤上，可以觀察到秤的指針?biāo)甘镜膲毫Ω螅胍幌?，為什么? 【提示】　秤盤除支持滾珠的重力外，還要支持滾珠碰撞時的“沖力”. 對氣體分子運(yùn)動的理解 【問題導(dǎo)思】　 1．氣體分子的微觀結(jié)構(gòu)模型是怎樣的？ 2．麥克斯韋氣體分子速率分布規(guī)律是什么？ 1．氣體的微觀結(jié)構(gòu)特點(diǎn) (1)氣體分子間的距離較大，大于10r0(10－9m)，氣體分子可看成無大小的質(zhì)點(diǎn)． (2)氣體分子間的分子力很微弱，通常認(rèn)為氣體分子除了相互碰撞或與器壁碰撞外，不受其他力的作用． 2．氣體分子運(yùn)動的特點(diǎn) (1)氣體分子可以在空間自由移動而充滿它所能到達(dá)的任何空間． (2)氣體分子間頻繁發(fā)生碰撞 一個空氣分子在1 s內(nèi)與其他分子的碰撞達(dá)6.5億次之多，分子的頻繁碰撞使每個分子速度的大小和方向頻繁地發(fā)生改變，造成氣體分子雜亂無章地做無規(guī)則運(yùn)動． (3)某時刻，氣體分子沿各個方向運(yùn)動的概率相同．某時刻，沿任何方向運(yùn)動的分子都有，且沿各個方向運(yùn)動的分子數(shù)目是相等的． 麥克斯韋氣體分子速率分布規(guī)律： 從大量實(shí)例中可以看出，在一定溫度下，中等速率的分子所占的比例最大．理論和大量實(shí)驗(yàn)表明，在一定溫度下，不管個別分子怎樣運(yùn)動，氣體多數(shù)分子的速率都在某個數(shù)值附近，表現(xiàn)出“中間多、兩頭少”的分布規(guī)律．當(dāng)溫度升高時，“中間多、兩頭少”的分布規(guī)律不變，氣體分子的速率增大，分布曲線的峰值向速率大的一方移動． 　 溫度升高時，并不是所有分子的速率都增大，而是分子的平均速率增大，具體到某一個分子具有不確定性． 　(xx龍巖檢測)氣體分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動，同一時刻都有向不同方向運(yùn)動的分子，速率也有大有?。卤硎茄鯕夥謩e在0 ℃和100 ℃時，同一時刻在不同速率區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比，由表能得出結(jié)論(　　) 按速率大小劃分 的區(qū)間(m/s) 各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比(%) 0 ℃ 100 ℃ 100以下 1.4 0.7 100～200 8.1 5.4 200～300 17.0 11.9 300～400 21.4 17.4 400～500 20.4 18.6 500～600 15.1 16.7 600～700 9.2 12.9 700～800 4.5 7.9 800～900 2.0 4.6 900以上 0.9 3.9 A.氣體分子的速率大小基本上是均勻分布的，每個速率區(qū)間的分子數(shù)大致相同 B．大多數(shù)氣體分子的速率處于中間值，少數(shù)分子的速率較大或較小 C．隨著溫度升高，氣體分子的平均速率不變 D．氣體分子的平均速率基本上不隨溫度的變化而變化 【審題指導(dǎo)】　(1)統(tǒng)計(jì)規(guī)律是建立在大量觀測數(shù)據(jù)基礎(chǔ)之上的． (2)統(tǒng)計(jì)規(guī)律只能在有大量事件的情況下才顯示出來． 【解析】　根據(jù)表格數(shù)據(jù)，逐項(xiàng)分析如下： 選項(xiàng) 分析 結(jié)論 A 兩種溫度下，速率低于200 m/s和高于700 m/s的分子數(shù)比例明顯較小 B 分子速率在200 m/s～700 m/s之間的分子數(shù)比例較大 √ C 比較0 ℃和100 ℃兩種溫度下，分子速率較大的區(qū)間，100 ℃的分子數(shù)所占比例較大，而分子速率較小的區(qū)間，0 ℃的分子數(shù)所占比例較大．氣體分子的平均速率隨溫度升高而增大 D 比較0 ℃和100 ℃兩種溫度下，可看到氣體分子的平均速率隨溫度的變化而變化 【答案】　B 氣體分子速率分布規(guī)律 表中只是給出了氧氣在0 ℃和100 ℃兩個溫度下的速率分布情況，通過分析比較可得出： 1．在一定溫度下，氣體分子的速率都呈“中間多、兩頭少”的分布． 2．溫度越高，速率大的分子比例較多．這個規(guī)律對任何氣體都是適用的． 1．(xx上海高考)某種氣體在不同溫度下的氣體分子速率分布曲線如圖1－2－3所示，圖中f(v)表示v處單位速率區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)百分率，所對應(yīng)的溫度分別為TⅠ、TⅡ、TⅢ，則(　　) 圖1－2－3 A．TⅠ>TⅡ>TⅢ　　　　　　B．TⅢ>TⅡ>TⅠ C．TⅡ>TⅠ，TⅡ>TⅢ D．TⅠ＝TⅡ＝TⅢ 【解析】　一定質(zhì)量的氣體，溫度升高時，速率增大的分子數(shù)目增加，曲線的峰值向速率增大的方向移動，且峰值變小，由此可知正確選項(xiàng)為B. 【答案】　B 氣體壓強(qiáng)的產(chǎn)生及其決定因素 【問題導(dǎo)思】　 1．氣體壓強(qiáng)是如何產(chǎn)生的？ 2．氣體壓強(qiáng)大小由哪些因素決定？ 1．產(chǎn)生原因 大量做無規(guī)則熱運(yùn)動的分子對器壁頻繁、持續(xù)地碰撞產(chǎn)生了氣體的壓強(qiáng)．單個分子碰撞器壁的沖力是短暫的，但是大量分子頻繁地碰撞器壁，就對器壁產(chǎn)生持續(xù)、均勻的壓力．所以從分子動理論的觀點(diǎn)來看，氣體的壓強(qiáng)就是大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力． 2．決定氣體壓強(qiáng)大小的因素 (1)微觀因素 ①氣體分子的密度：氣體分子密度(即單位體積內(nèi)氣體分子的數(shù)目)大，在單位時間內(nèi)，與單位面積器壁碰撞的分子數(shù)就多，氣體壓強(qiáng)就大． ②氣體分子的平均速率：氣體的溫度高，整體上分子運(yùn)動更加劇烈，氣體分子與器壁的碰撞(可視為彈性碰撞)給器壁的沖力就大；從另一方面講，分子的平均速率大，在單位時間里器壁受氣體分子撞擊的次數(shù)多，累計(jì)沖力就大，氣體壓強(qiáng)就大． (2)宏觀因素 ①氣體的體積：一定質(zhì)量氣體的體積越大，氣體的分子密度越小，氣體的壓強(qiáng)越?。? ②氣體的溫度：氣體的溫度越高，氣體的分子平均動能越大(平均動能下節(jié)課學(xué)習(xí))，氣體的壓強(qiáng)越大． 　 因密閉容器中氣體的密度一般很小，由于自身重力產(chǎn)生的壓強(qiáng)極小，可忽略不計(jì)，故氣體壓強(qiáng)由大量氣體分子碰撞器壁產(chǎn)生，與地球引力無關(guān)，且氣體壓強(qiáng)處處相等． 　(xx泰安檢測)對一定量的氣體，若用N表示單位時間內(nèi)與器壁單位面積碰撞的分子數(shù)，則(　　) A．當(dāng)體積減小時，N必定增加 B．當(dāng)溫度升高時，N必定增加 C．當(dāng)壓強(qiáng)不變而體積和溫度變化時，N必定變化 D．當(dāng)壓強(qiáng)不變而體積和溫度變化時，N可能不變 【審題指導(dǎo)】　―→ 【解析】　單位時間內(nèi)與器壁單位面積相碰的分子數(shù)N既與分子密度有關(guān)，還與分子的平均速率有關(guān)．當(dāng)氣體體積減小時，分子密度增加，但若溫度降低，分子平均速率變小，N也不一定增加，A錯；當(dāng)溫度升高時，分子的平均速率增大，但若體積增大，分子密度減小，N也不一定增加，B錯；當(dāng)氣體壓強(qiáng)不變，則器壁單位面積受到的壓力不變，由于溫度變化，平均每個分子對器壁的沖力變化，N只有變化才能保持壓強(qiáng)不變，故C正確，D錯誤． 【答案】　C 氣體壓強(qiáng)決定因素 氣體的壓強(qiáng)是氣體分子對器壁頻繁碰撞產(chǎn)生的 1．從微觀的角度看，氣體的壓強(qiáng)大小是由氣體分子的平均動能和其密集程度共同決定的． 2．從宏觀看，一定質(zhì)量的氣體的壓強(qiáng)是由氣體的溫度和體積共同決定的．與液體、固體的壓強(qiáng)不同，氣體壓強(qiáng)與重力無關(guān)． 2．封閉在氣缸內(nèi)一定質(zhì)量的氣體，如果保持氣體體積不變，當(dāng)溫度升高時，以下說法正確的是(　　) A．氣體的密度增大 B．氣體的壓強(qiáng)增大 C．氣體分子的平均速率減小 D．每秒撞擊單位面積器壁的氣體分子數(shù)不變 【解析】　氣體的體積不變，對一定質(zhì)量的氣體，單位體積內(nèi)的分子數(shù)不變，當(dāng)溫度升高時，分子的平均速率增大，每秒內(nèi)撞擊單位面積器壁的分子數(shù)增加，撞擊力增大，壓強(qiáng)必增大，所以B項(xiàng)正確，A、C、D均不正確． 【答案】　B 綜合解題方略——?dú)怏w壓強(qiáng)與 　　 大氣壓強(qiáng)的區(qū)別 　在某一容器中封閉著一定質(zhì)量的氣體，對此氣體的壓強(qiáng)，下列說法中正確的是(　　) A．氣體壓強(qiáng)是由重力引起的，容器底部所受的壓力等于容器內(nèi)氣體所受的重力 B．氣體壓強(qiáng)是由大量氣體分子對器壁的頻繁碰撞引起的 C．容器以9.8 m/s2的加速度向下運(yùn)動時，容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)為零 D．由于分子運(yùn)動無規(guī)則，所以容器內(nèi)壁各處所受的氣體壓強(qiáng)不一定相等 【審題指導(dǎo)】　(1)明確氣體壓強(qiáng)與大氣壓強(qiáng)的產(chǎn)生原因． (2)當(dāng)容器失重時，內(nèi)部氣體分子的運(yùn)動如何． 【規(guī)范解答】　氣體壓強(qiáng)是由大量氣體分子對器壁的頻繁碰撞引起的，它由氣體的溫度和單位體積內(nèi)的分子數(shù)決定，故A、C、D錯誤，B正確． 【答案】　B 氣體壓強(qiáng)與大氣壓強(qiáng)的產(chǎn)生原因?qū)Ρ? 1．密閉容器中的氣體密度一般很小，由氣體自身重力產(chǎn)生的壓強(qiáng)可忽略不計(jì)，密閉氣體的壓強(qiáng)是由于氣體分子頻繁地撞擊器壁產(chǎn)生的，大小是由溫度和體積決定的，與地球引力無關(guān)，所以說，密閉氣體對上下、左右、前后器壁的壓強(qiáng)大小都相等，不隨高度而變化，測量氣體壓強(qiáng)用壓強(qiáng)計(jì)． 2．大氣壓強(qiáng)是由于包圍著地球的空氣受到重力作用，而對浸在其中的物體產(chǎn)生的壓強(qiáng)，其數(shù)值隨高度的增加而減?。髿鈮簭?qiáng)最終還是通過分子碰撞實(shí)現(xiàn)對浸入其中的物體產(chǎn)生的壓強(qiáng)，大氣壓強(qiáng)的測量用氣壓計(jì)． 【備課資源】(教師用書獨(dú)具) 大氣壓與天氣預(yù)報(bào) 大氣壓與天氣預(yù)報(bào)有什么關(guān)系呢？地球表面上的風(fēng)、云、雨、雪，萬千氣象，都跟大氣運(yùn)動有關(guān)系，而造成大氣運(yùn)動的動力就是大氣壓分布的不平衡和氣壓分布的經(jīng)常變化．由于地球表面各處在太陽照射下受熱情況不同，各地的空氣溫度就有較大差別．溫度高的地方，空氣膨脹上升，空氣變得稀薄，氣壓就低；溫度低的地方，空氣收縮下沉，密度增大，氣壓就高．另外，大氣流動也是