第1章 素养拓展课(一) 微观量估算、分子力和分子势能(课件PPT)-【优化指导】2020-2021学年新教材高中物理选择性必修第三册(人教版)

分子动理论 第一章 素养拓展课(一)　 微观量估算、分子力和分子势能 栏目索引 知识方法 探究 随堂达标 训练 第一章　分子动理论 物理 选择性必修 第三册 R 返回导航 学习目标 1．掌握分子微观量的估算方法，进一步理解阿伏加德罗常数的桥梁作用． 2．应用分子力曲线和分子势能曲线对比分析解决问题. 第一章　分子动理论 物理 选择性必修 第三册 R 返回导航 拓展点一　微观量估算问题 知识方法 探究 阿伏加德罗常数NA是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁，在已知宏观物理量的基础上往往可借助NA计算出某些微观物理量，有关计算主要有： 1．已知物质的摩尔质量MA，借助于阿伏加德罗常数NA，可以求得这种物质的分子质量m0＝eq \f(MA,NA). 第一章　分子动理论 物理 选择性必修 第三册 R 返回导航 2．已知物质的摩尔体积VA，借助于阿伏加德罗常数NA，可以计算出这种物质的一个分子所占据的体积V0＝eq \f(VA,NA). 3．若物体是固体或液体，可把分子视为紧密排列的球形分子，可估算出分子直径d＝ eq \r(3,\f(6VA,πNA)). 第一章　分子动理论 物理 选择性必修 第三册 R 返回导航 4．依据求得的一个分子占据的体积V0，可估算分子间距，此时把每个分子占据的空间看作一个小立方体模型，所以分子间距d＝eq \r(3,V0)，这对气体、固体、液体均适用． 5．已知物质的体积V和摩尔体积VA，求物质的分子数N，则N＝eq \f(V,VA)NA． 6．已知物质的质量m和摩尔质量MA，求物质的分子数N，则N＝eq \f(m,MA)NA． 第一章　分子动理论 物理 选择性必修 第三册 R 返回导航 在标准状况下，有体积为V的水和体积为V的水蒸气．已知水的密度为ρ，阿伏加德罗常数为NA，水的摩尔质量为MA，在标准状况下水蒸气的摩尔体积为VA． (1)说明标准状况下水分子与水蒸气分子热运动的平均动能的大小关系； (2)它们中各有多少水分子； (3)它们中相邻两个水分子之间的平均距离为多大． 第一章　分子动理论 物理 选择性必修 第三册 R 返回导航 解析　(1)在标准状况下温度相同，所以分子热运动的平均动能相同． (2)体积为V的水，质量为m＝ρV， 分子个数为N1＝eq \f(m,MA)NA＝eq \f(ρV,MA)NA． 对体积为V的水蒸气，分子个数为N2＝eq \f(V,VA)NA． 第一章　分子动理论 物理 选择性必修 第三册 R 返回导航 (3)设相邻的两个水分子之间的平均距离为d，将水分子视为球形，每个水分子的体积为eq \f(V,n1)＝eq \f(MA,ρNA)， 分子间距等于分子直径d＝ eq \r(3,\f(6MA,ρNAπ)). 设水蒸气中相邻的两个水分子之间的距离为d′，将水分子占据的空间视为正方体，则d′＝ eq \r(3,\f(VA,NA)). 答案　(1)相同　(2)eq \f(ρV,MA)NA　eq \f(V,VA)NA　(3)eq \r(3,\f(6MA,ρNAπ))　eq \r(3,\f(VA,NA)) 第一章　分子动理论 物理 选择性必修 第三册 R 返回导航 [题后总结]　微观量估算的技巧 (1)针对不同的问题适当建立分子模型 (2)分析问题中的微观量与宏观量，已知量和未知量． (3)利用阿伏加德罗常数、摩尔质量、摩尔体积等建立关系，解决问题． 第一章　分子动理论 物理 选择性必修 第三册 R 返回导航 [训练1]　PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5 μm的颗粒物，它能较长时间悬浮在空气中，其在空气中的含量(浓度)越高，就代表空气污染越严重，PM2.5也是形成雾霾天气的主因．北京曾经出现严重雾霾，PM2.5指标数高达300 μg/m3.已知该颗粒物的平均摩尔质量为40 g/mol，试估算该地区1 m3空气中含有这种颗粒物的数目．(阿伏加德罗常数取6.0×1023 mol－1，结果保留一位有效数字) [思路点拨] (1)由m＝ρV计算1 m3空气中含有PM2.5的质量． (2)由n＝eq \f(m,M)计算物质的量． (3)由N＝nNA计算分子数． 第一章　分子动理论 物理 选择性必修 第三册 R 返回导航 答案　5×1018个 解析　根据密度公式求出1 m3的空气中PM2.5的颗粒物的质量 m＝ρV＝300 μg， 物质的量为n＝eq \f(m,M)＝eq \f(300×10－6,40) mol， 总数目为N＝nNA＝eq \f(300×10－6,40)×6.0×1023个≈5×1018个． 第一章　分子动理论 物理 选择性必修 第三册 R 返回导航 分子力F、分子势能Ep与分子间距离r的关系如图所示