1、第十章 1 认识分子 一、教学目标 1. 知识目标 （1） 知道物质是由大量分子组成的。 （2） 知道油膜法测分子大小的原理。 （3） 知道分子的球形模型，知道分子直径的数量级。 （4） 知道阿伏伽德罗常数的物理意义、数值和单位。 2. 能力目标 （1） 油膜法测分子直径原理、方法的掌握。 （2） 利用阿伏伽德罗常数估算固体、液体分子的质量、体积等微观量。 二、重点、难点分析 教学重点：油膜法测分子直径大小的原理、过程以及分子直径的数量级。 教学难点：油膜法测分子直径数量级。 三、教学方法与教具 方法：试验研究法、问题解决法、互动探究法 教具：油膜法整套器具、绿豆、多媒体课件 四、教学过程 （
2、）引入新课 在前面的课我们主要研究的是力学部分的知识，包括力和运动两部分。从这节课 开始我们要研究热学部分的知识，热学是物理学里另一个很重要的分支。新的内容必 然涉及到新的规律、新的形式、新的规律。我们这节课就先研究“物质的组成” 。 【板书】10.1 认识分子 （二）进行新课 物质，指的是客观存在的东西。物质形形色色，生活中常见的物质有固体、气体和液 体三种形态。有的物质很大，有的物质很小，包括我们肉眼看不见的空气，都是物质。看 到各种各样的物质，自然会想到这样一个问题物质是由什么组成的？ 介绍部分古代的物质结构理论：我国古代关于物质组成的部分理论。 “一尺之棰，日 取其半，万世不竭。 ”（
3、庄子天问 ）这是一种物质可以无限分割的思想。 “至大无外， 谓之大一；至小无内，谓之小一。 ”（惠施） “端，体之无厚而最前者也。 ”（墨经经上 ） 这两个观点和现代原子理论非常相似。两千多年前的古希腊哲学家德谟克利特说：万物 都是由极小的微粒组成。 科学发展到现在，人们已经证实了构成物质的单元有分子、原子、离子等。当我们研 究这些粒子的热运动时，发现它们遵循着同样的规律。因此，在热学中我们把这些粒子通 称为分子。 【板书】物质是由大量分子组成的 分子非常的小，肉眼是不能直接观察到的。那么分子到底有多小，我们又如何去测定 分子的大小呢？ 【板书】分子的大小的测定方法 （1）观察微小物质的方法显
4、微镜。 普通的光学显微镜无法观察到分子，必须采用放大倍数更高的离子显微镜。 【课件演示】离子显微镜下的硅表面硅原子的排列。 只要从放大的图中得到放大后的硅原子的直径，再比上显微镜的放大倍数，就可以得 到硅院子的直径。这是一种精确的测量方法。 （2）单分子油膜法是最粗略地说明分子大小的一种方法。 提问这里一颗绿豆，同学们有没有什么办法测定它的直径？ 可能的方法：游标卡尺测量、100 颗绿豆排列成直线测总长度再取平均值等。 设疑绿豆毕竟还比较大，如果是沙子呢？而分子更小，又该如何？ 介绍放大法：将绿豆彼此靠紧排列，没有重叠，此时根据柱体公式 V=Sh，h 就是绿 豆直径，体积可用量筒读出，面积可用
5、坐标纸画其轮廓得出。然后根据公式求解。 【实验】介绍并定性地演示：分子的直径也可仿效这种方法，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。 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就可以根据 d=V/S 求 出直径。 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。 在此基础上，还要指出： 介绍数量级这个数学名词，一些数据太大
6、，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 310-10m。我们把 10 的乘方数叫做数量级，那么 110-10m 和 910-10m，数量级都是 10-10m。 如果分子直径为 d，油滴体积是 V，油膜面积为 S，则 d=VS，根据估算得出分子 直径的数量级为 10-10m。 【板书】分子直径的数量级是 10-10m 【过渡】由分子数量级可以看出，分子非常的小。以往我们认为很小的量：1g 水、 1cm3 水，但要算里面的分子个数的话，又是非常巨大的数字。有没有一种方法，可以将这 些宏观量和微观量联系起来？ 【板书】阿伏伽德罗常数 lmol 物质中含有的微粒数（包括原
7、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，N A=6.021023 个 /mol。粗略计算可用 NA=61023 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 它更精确的数值。） 数据体会：10 6（一百万） 108（一亿） 1016（一亿亿） 1023（大量） 提问 既然有了 NA 这样一个常数，那么同学们能否利用阿伏伽德罗常数来估算一个水 分子的质量呢？ 取 1mol 水研究，1mol 水的质量（18g）在数值上等于水的分子量，而 1mol 水含有的 分子个数就是 NA 个，可解得 m02.9910 26 k
8、g。这样又得到了分子质量的数量级。同样 的方法，利用水的密度，求解水的摩尔体积，再利用阿伏伽德罗常数还可以求解出一个水 分子的体积。 以上计算单个分子质量、分子的体积（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。 （三）课堂小结 一种思路油膜法测分子直径。利用宏观量求解微观量。 一种模型分子看成球形。尽管科学已经十分发达，但仍然无法在课堂上将分子的 具体外观展现给同学们，因为分子非常小，而分子的外观又非常的复杂。 一座桥梁阿伏伽德罗常数。它是连接宏观量和微观量的桥梁
