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1、、分子的热运动一、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
2、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（1200），滴管，直径约 20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
3、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：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
4、 的乘方数，如 310们把 10 的乘方数叫做数量级，那么 11010量级都是 10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 102）利用离子显微镜测定分子的直径。，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 210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如水分子直径是 4
5、10分子直径是 04）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1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 示此常数， 023 个/略计算可用 1023 个/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，1积是 0个水分子的直径是 4子是一个挨
6、着一个排列的。提问学生：如何算出 1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）。：1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 03kg/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？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
7、（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023/三）课堂练习1体积是 10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 A10 2 B10 4 C10 6 D10 82已知铜的密度是 03kg/的摩尔质量是 0积是 有多少原子？并估算铜分子的大小。：0 23，310 。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
8、依据。分子直径大约有 10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 到 m=M/过物质摩尔质量 M、密度 、阿伏伽德罗常数 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 棕榈酸类
9、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 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。 二、分子的热运动 讲、演结合教学目的 布朗运动形成的原因教学重点布朗运动形成的原因教 具 墨汁、冷水、热水各一杯、显微镜、花粉悬浊液等教学过程一、复习提问提问：分别将墨汁滴入冷水和热水中，看到什么现象？这个现象说明了什么问题？（看到了扩散现象，说明了组成物质的大量分子是在不停地做无规则运动）又问：两杯水中扩散快慢不同的原因是什么？（水温不同）这说明了分子热运动的剧烈程度与温度有关。二、新课教学这一节课我们来研究一个更加明显地证明分子在不停地做无规则运动的现象布朗运动。（一）布朗
10、运动1 定义在 1827 年，英国植物学家布朗用显微镜观察悬浮在水中的植物花粉时，发现这些小颗粒永不停息地做无规则运动，这种运动叫做布朗运动。2观察布朗运动问：看到了什么现象？（小颗粒不停地运动）问：这些颗粒的运动情况是怎样？（有的运动得快些，有的较慢，颗粒越小，运动越明显。）3观察 104说明：图中记录了三个小颗粒每隔 30 秒的位置后用直线连接起来的，并不是小颗粒的运动径迹。但从这个图也可反映出小颗粒的运动规律是极不规则的。4布朗运动的成因由于大量分子不停地做无规则运动，它们和小颗粒相撞，每个水分子和小颗粒碰撞都使小颗粒受到一个冲力，而每一瞬间各个方向都有大量水分子碰撞小颗粒，哪个方向的冲
11、力小些，小颗粒就向那个方向运动。下一瞬间另一方向冲力小，小颗粒就向那个方向运动。由于小颗粒受到冲力的无规律性，使得它的运动也变得杂乱无章，这样就形成了布朗运动。5讨论带领学生阅读课文 后提出问题：为什么颗粒越小布朗运动就越剧烈，较大颗粒甚至不运动？由于颗粒越小，来自各方向的水分子冲力越不平衡，故布朗运动越剧烈，颗粒较大时，这种不平衡的机率就越小，故颗粒运动不激烈，甚至不动。问题 2：滴入热水后布朗运动加剧了，这说明了什么？说明布朗运动的激烈程度与温度的关。也即就是布朗运动的激烈程度随着温度的升高而增加。（二）热运动分子动能通常把分子这种无规则的运动叫做热运动。6分子子热运动的平均动能象一切运动
12、的物体一体，做热运动的分子也具有动能。由于分子热运动的无规则性，因此每一个分子的动能是各不相同的。我们大量分子动能的平均值叫做分子热运动的平均动能。7温度的微观含义我们已知道，温度升高分子热运动加剧，即分子热运动的平均动能增加。因此，温度是分子平均动能的标志。三、小结（1）做布朗运动小颗粒本身不是分子，它的无规则运动是液体分子无规则运动的反映。（2）扩散现象、布朗运动的激烈程度与温度有关。（3）扩散现象直接证实了组成物质的分子总是不停地作无规则运动；布朗运动却是间接地证实了组成物质的分子总是不停地作无规则运动。四、布置作业五、板书设计二、分子的热运动（一）布朗运动1、定义：悬浮在液体中的小颗粒不停地做无规则的运动，这种运动就叫布朗运动。2、成因3、物理意义（1）做布朗运动小颗粒本身不是分子，它的无规则运动是液体分子无规则运动的反映。（2）扩散现象、布朗运动的激烈程度与温度有关，温度越高，运动就越激烈；布朗运动的激烈程度还与颗粒的大小有关，颗粒越小，运动就越激烈。（3）扩散现象直接证实了组成物质的分子总是不停地作无规则运动；布朗运动却是间接地证实了组成物质的分子总是不停地作无规则运动。（二）热运动分子动能1、热运动2、分子平均动能3、温度是分子平均动能的标志。
