第一篇:《物质是由大量分子组成的》教案
《物质是由大量分子组成的》教案
三维教学目标
1、知识与技能
(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、过程与方法:通过单分子油膜法估算测量分子大小,让学生体会到物质是由大量分子组成的。形成正确的唯物主义价值观。
3、情感、态度与价值观 教学重难点
(1)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;
(2)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。教学教具
(1)教学挂图或幻灯投影片: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(1:20O),滴管,直径约20cm圆形水槽,烧杯,画有方格线的透明塑料板。教学过程:
第一节 物质是由大量分子组成的
(一)热学内容简介
(1)热现象:与温度有关的物理现象。如热胀冷缩、摩擦生热、水结冰、湿衣服晾干等都是热现象。
(2)热学的主要内容:热传递、热膨胀、物态变化、固体、液体、气体的性质等。(3)热学的基本理论:由于热现象的本质是大量分子的无规则运动,因此研究热学的基本理论是分子动理论、量守恒规律。
(二)新课教学
1、分子的大小:分子是看不见的,怎样能知道分子的大小呢?(1)单分子油膜法是最粗略地说明分子大小的一种方法。
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。
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?(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)利用离子显微镜测定分子的直径。
看物理课本上彩色插图,钨针的尖端原子分布的图样:插图的中心部分亮点直接反映钨原子排列情况。经过计算得出钨原子之间的距离是2×10-10m。如果设想钨原子是一个挨着一个排列的话,那么钨原子之间的距离L就等于钨原子的直径d,如图2所示。
(3)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)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
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。)
提问:摩尔质量、摩尔体积的意义?
如果已经知道分子的大小,不难粗略算出阿伏伽德罗常数。例如,1mol水的质量是0.018kg,体积是1.8×10-5m3。每个水分子的直径是4×10-10m,它的体积是(4×10-10)m3=3×10-29m3。如果设想水分子是一个挨着一个排列的。
如何算出1mol水中所含的水分子数?
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)。
提问:1mol水的质量是M=18g,那么每个水分子质量如何求?
提问:若已知铁的相对原子质量是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)。又问:是否可以计算出铁原子的直径是多少来?
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。
课堂练习:
(1)体积是10-4cm3的油滴滴于水中,若展开成一单分子油膜,则油膜面积的数量级是(B)A.102cm2 B.104cm2
C.106cm2 D.108cm2
(2)已知铜的密度是8.9×103kg/m3,铜的摩尔质量是63.5×10-3kg/mol。体积是4.5cm3的铜块中,含有多少原子?并估算铜分子的大小。(3.8×1023,3×10-10m)
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10-10m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:
第二篇:物质是由大量分子组成的教案示例(之一)
物质是由大量分子组成的教案示例(之一)
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.教学挂图或幻灯投影片: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(1:20O),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
(一)热学内容简介
1.热现象:与温度有关的物理现象。如热胀冷缩、摩擦生热、水结冰、湿衣服晾干等都是热现象。
2.热学的主要内容:热传递、热膨胀、物态变化、固体、液体、气体的性质等。
3.热学的基本理论:由于热现象的本质是大量分子的无规则运动,因此研究热学的基本理论是分子动理论、量守恒规律。
(二)新课教学过程
1.分子的大小。分子是看不见的,怎样能知道分子的大小呢?(1)单分子油膜法是最粗略地说明分子大小的一种方法。
介绍并定性地演示: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。
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?
在学生回答的基础上,还要指出:
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)利用离子显微镜测定分子的直径。
看物理课本上彩色插图,钨针的尖端原子分布的图样:插图的中心部分亮点直接反映钨原子排列情况。经过计算得出钨原子之间的距离是2×10-10m。如果设想钨原子是一个挨着一个排列的话,那么钨原子之间的距离L就等于钨原子的直径d,如图2所示。
(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。
如果已经知道分子的大小,不难粗略算出阿伏伽德罗常数。例如,1mol水的质量是0.018kg,体积是1.8×10-5m3。每个水分子的直径是4×10-10m,它的体积是(4×10-10)m3=3×10-29m3。如果设想水分子是一个挨着一个排列的。
提问学生:如何算出1mol水中所含的水分子数? 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)。
提问学生:1mol水的质量是M=18g,那么每个水分子质量如何求?
提问学生:若已知铁的相对原子质量是56,铁的密度是7.8×10kg/m3,试求质量是1g的铁块中铁原子的数目(取1位有效数字)。又问:是否可以计算出铁原子的直径是多少来?
3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(曾经学过的万有引力常量也是一个重要常数)。物理常数是物理世界客观规律的反映。一百多年来,物理学家想出各种办法来测量它,不断地努力,使用一次比一次更精确的测量方法。现在测定它的精确值是NA=6.022045×1023/mol。
(三)课堂练习
1.体积是10-4cm3的油滴滴于水中,若展开成一单分子油膜,则油膜面积的数量级是
A.102cm2 B.104cm2 C.106cm2 D.108cm2 答案:B
2.已知铜的密度是8.9×103kg/m3,铜的摩尔质量是63.5×10-3kg/mol。体积是4.5cm3的铜块中,含有多少原子?并估算铜分子的大小。
答案:3.8×1023,3×10-10m
(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10-10m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
1.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。在课堂上让学生看到油膜散开现象和油膜面积的测量方法即可。
要想造成单分子油膜,必须选用脂肪酸类,如油酸C17H33COOH或棕榈酸C15H31COOH,这类脂肪酸分子的形状为长链形,它的羧基一端浸入水中,而烃链C17H33伸在水面上方,造成油73酸长分子在水面上垂直排列,如图3所示。
第三篇:高二物理教案11.1.物质是由大量分子组成的.doc
学习资 料
物质是由分子组成的
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.教学挂图或幻灯投影片: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
(一)热学内容简介
1.热现象:与温度有关的物理现象。如热胀冷缩、摩擦生热、水结冰、湿衣服晾干等都是热现象。
2.热学的主要内容:热传递、热膨胀、物态变化、固体、液体、气体的性质等。
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学习资 料
3.热学的基本理论:由于热现象的本质是大量分子的无规则运动,因此研究热学的基本理论是分子动理论、能的转化和守恒规律。
(二)新课教学过程
1.分子的大小。分子是看不见的,怎样能知道分子的大小呢?(1)单分子油膜法是最粗略地说明分子大小的一种方法。
介绍并定性地演示: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。
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? 在学生回答的基础上,还要指出:
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)利用离子显微镜测定分子的直径。
看物理课本上彩色插图,钨针的尖端原子分布的图样:插图的中心部分亮点直接反映钨原子排列情况。经过计算得出钨原子之间的距离是2×10-10m。如果设想钨原子是一个挨着一个排列的话,那么钨原子之间的距离L就等于钨原子的直径d,如图2所示。
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(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。
如果已经知道分子的大小,不难粗略算出阿伏伽德罗常数。例如,1mol水的质量是0.018kg,体积是1.8×10-5m3。每个水分子的直径是4 子是一个挨着一个排列的。
提问学生:如何算出1mol水中所含的水分子数?
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)。
提问学生:1mol水的质量是M=18g,那么每个水分子质量如何求?
提问学生: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)。又问:是否可以计算出铁原子的直径是多少来?
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学习资 料
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(曾经学过的万有引力恒量也是一个重要常数)。物理常数是物理世界客观规律的反映。一百多年来,物理学家想出各种办法来测量它,不断地努力,使用一次比一次更精确的测量方法。现在测定它的精确值是NA=6.022045×1023/mol。
(三)课堂练习
1.体积是10-4cm3的油滴滴于水中,若展开成一单分子油膜,则油膜面积的数量级是 [ ] A.102cm2 B.104cm2 C.106cm2 D.108cm2 答案:B 2.已知铜的密度是8.9×103kg/m3,铜的摩尔质量是63.5×10-3kg/mol。体积是4.5cm3的铜块中,含有多少原子?并估算铜分子的大小。
答案:3.8×1023,3×10-10米。
五、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
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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
六、说明
1.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。在课堂上让学生看到油膜散开现象和油膜面积的测量方法即可。
要想造成单分子油膜,必须选用脂肪酸类,如油酸C17H33COOH或棕榈酸C15H31COOH,这类脂肪酸分子的形状为长链形,它的羧基一端浸入水中,而烃链C17H33伸在水面上方,造成油酸长分子在水面上垂直排列,如图3所示。
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第四篇:7.1 物体是由大量分子组成的 (教案)
房山高级中学教案
高二物理学科
编号:001
第七章
7.1、物质是由大量分子组成的
教学目标:(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。重点、难点分析
1.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;
2.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。
分子是具有各种物质的化学性质的最小微粒,在热学中,原子、离子、分子这些微粒做热运动时,遵从相同的规律,所以,统称为“分子” 热学内容简介
1.热现象:与温度有关的物理现象。如热胀冷缩、摩擦生热、水结冰、湿衣服晾干等都是热现象。
2.热学的主要内容:热传递、热膨胀、物态变化、固体、液体、气体的性质等。3.热学的基本理论:由于热现象的本质是大量分子的无规则运动,因此研究热学的基本理论是分子动理论、量守恒规律。
新课教学过程
一.分子的大小。分子是看不见的,怎样能知道分子的大小呢?
(1)单分子油膜法是最粗略地说明分子大小的一种方法。
介绍并定性地演示: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。粗测:dv(单层、球形、空隙 1+1≠2根据估算得s出分子直径的数量级为10-10m。)
(2)利用离子显微镜测定分子的直径。
看物理课本上彩色插图,钨针的尖端原子分布的图样:插图的中心部分亮点直接反映钨原子排列情况。经过计算得出钨原子之间的距离是2×10-10m。如果设想钨原子是一个挨着一个排列的话,那么钨原子之间的距离L就等于钨原子的直径d,如图2所示。
(3)扫描隧道显微镜
(几亿倍)
注意:(1)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。
(2)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。
二.阿伏伽德罗常数
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
房山高级中学教案
高二物理学科
编号:001
例题
一、将1摩尔的油酸溶于酒精,制成200毫升的溶液。已知1毫升的溶液有50滴,取1滴滴在水面上,在水面上形成0.2平方米的油膜,估算油酸分子的直径
解:1 cm3的溶液中,酒精溶于水后,油酸的体积
-
V0 =1/200 cm3 =1/200×106m
31滴溶液中,油酸的体积v=Vo/50
-
得到油酸分子的直径为d = v / s=5×1010米
注:酒精的作用
(1)、提高扩散速度
(2)、油膜面积不致于很大,易于测量
例题
二、10克的氧气,在标准状况下(0 ℃,1 atm)
3210=n
6.021023n3210
(2)、占有多大体积?
=v
-3v22.410
(1)、含有多少个氧气分子?
来源:.]例题
三、估算标准状况下,气体分子和水分子的间距
1、气体分子间距
22.410-3v=6.02102把这个体积看成小立方体,其边长就是分子间距
r3v3.310-9m1、同理,水的摩尔体积v=18×10,r-
331810-3-10=3.110 236.0210r 注:
1、比较间距的大小
2、边长=间距
1、还可以看成球形模型v=4 π.3
-例题
四、空气的摩尔质量m=29×10 3 kg / mol,当V=45 m3时,求:气体的质量M=?
来源:.]
r 22.410-345=M58.3kg 解:
M2910-3房山高级中学教案
高二物理学科
编号:001
例题
五、水的质量为m,密度为ρ,变成蒸气后体积为V,求:
解:
蒸气分子所占空v1间?
水分子所占空v间2水分子空间v1=
mNAVv1V=NAv2m
蒸气分子空间v2=
课堂练习
v1V= v2m1.体积是10-4cm3的油滴滴于水中,若展开成一单分子油膜,则油膜面积的数量级是(B)
A.102cm2
B.104cm2
C.106cm2
D.108cm2
2.已知铜的密度是8.9×103kg/m3,铜的摩尔质量是63.5×10-3kg/mol。体积是4.5cm3的铜块中,含有多少原子?并估算铜分子的大小。
答案:3.8×1023,3×10-10m 教后感:
第五篇:第一节物质由大量分子组成的教学设计
一、教学目标
(一)知识与技能
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。
(二)过程与方法
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。
(三)情感态度与价值观
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,教给学生为了简化计算,突出主要因素的理想化方法。
二、教学重点与难点
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。
分子直径大小的计算是难点,运用阿伏伽德罗常数进行计算也是难点。
三、教学方法
PPT课件、讲授法、实验法。
四、学情分析
对于分子动理论的知识,学生记得比较牢固,所以相关知识讲授时还是比较顺利的。通过一些图片的介绍,学生很容易接受。这一节的难点在两个地方:一是用单分子油膜法测分子直径,其中一些方法是学生以前没有接触过的;另一个是运用阿伏伽德罗常数进行有关计算时,部分学生会犯难。好在两个班的学生都是学习化学的,应该难度不大。
五、教学过程
(一)新课引入
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(二)进行新课
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测量分子大小的一种方法。
[原理]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
用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
[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?
根据学生的回答明确:
1mol任何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。)
同时,向学生提出摩尔质量、摩尔体积的意义。
[例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6×1023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个。
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、阿伏伽德罗常数NA,计算出分子直径
(五)课后作业
课本P4“问题与练习”第2、3题,第1、4题课后思考。