1.1物质是由大量分子组成的 教学设计-2021-2022学年高二下学期物理粤教版（2019）选择性必修第三册

《物质是由大量分子组成的》教学设计

云浮市云安区云安中学  蒋贤才

教学目标：

1. 知道用分子的球形建立水面上油酸的单分子油膜的模型，能利用油膜法估测油酸分子的大小；
2. 知道物质是由大量分子组成的，能运用阿伏伽德罗常数进行相应计算；
3. 通过油膜法测量油酸分子直径的实验过程，体会用宏观量测量微观量的模型计算方法。

教学重点：

1、构建单分子油膜模型；

2、利用宏观量的测量推算出微观粒子的大小；

3、分子大小的数量级。

教学难点：

1、通过油膜法测量油酸分子直径的实验过程；

2、用宏观量测量微观量的模型计算方法。

教学方法：

实验，讨论与交流、练习、讲授。

课时安排：1课时

情境引入：

如果我们把地球的大小与一个苹果的大小相比，那就相当于将直径为1 cm的球与分子相比。可见，分子是极其微小的。

分子十分微小。以水为例，一个直径为10-3 mm 左右的水珠，它的大小与细菌差不多，用肉眼无法观察，就是在这样小的水珠里，分子的个数竟比地球上人口的总数还多上好几倍！

新课教学：

一、分子的大小

1、分子大小的数量级通常是10-10 m。

 

【思考问题】有一堆油菜籽，如何用米尺测出1粒油菜籽的直径。

1粒油菜籽的直径：

 

情境：油酸的分子式C17H33COOH，在常温下为液态。它的分子是长条形的，一端是具有亲水性的羧基—COOH，另一端是具有憎水性的烃基C17H33—。当油酸在水面上形成有自由边界的油膜时，每个分子都是直立的，羟基在油膜表面，形成一个单分子层。

单个油酸分子的直径：

【实验与探究】利用油膜法估测油酸分子的大小。

问题1：1第油酸中分子太多了，平铺在水面上时面积太大了，怎么办？

问题2：油酸分子平铺在水面上，要测量面积就要显示轮廓，如何来显示轮廓？

问题3：面积不规则，怎么测量？

 

（一）测量一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积

（1）配置油酸酒精溶液；

（2）利用滴管、量筒测算一滴溶液中油酸体积的平均值。

 

（二）测量一滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积

（1）在浅盘中倒入水，将适量痱子粉均匀撒在水面上；

（2）用滴管滴一滴油酸溶液在水面，形成油膜；

（3）通过痱子粉观察油膜的轮廓；

（4）油膜形状稳定后，记录轮廓，估算面积

 

练习1：在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，实验用的盛水浅盘长为40 cm，宽为30 cm。若将油酸分子所占空间视作立方体，其所占体积的边长为1.12×10-9 m，将一滴体积为0.05 mL的纯油酸滴在水面上。

（1）若该滴油酸形成单分子层油膜，则面积有多大？

（2）要想这1滴油酸在水中时，油酸的油膜能最大限度地展开，同时油膜展开后又不会占满整个盛水浅盘，则至少要将该滴油酸稀释多少倍？

 

练习2：在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，所用油酸酒精溶液的体积分数为0.05%，用小量筒测得180滴该溶液约为3 mL。现把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将带有网格线的透明塑料盖板放在浅盘上，用彩笔在塑料盖板上描出油膜的轮廓，其形状和尺寸如图所示，塑料盖板上的小方格边长为1 cm，试求：

（1）油酸膜的面积。

（2）1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积。

（3）按以上实验数据估测出油酸分子的直径。

 

二、阿伏伽德罗常数

例题：已知水分子的直径约为4.0×10-10  m，请尝试设计一个案例能让人直观地感受到水分子数目的巨大。如果要数出这些分子，需要多少年才能数完？