第1章 第1～2节 物体是由大量分子组成的 实验：用油膜法估测油酸分子的大小（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第三册（教科版2019）

第1节　物体是由大量分子组成的 第2节　实验：用油膜法估测油酸分子的大小 课程内容要求 核心素养提炼 1.知道物体是由大量分子组成的.了解分子的大小，知道阿伏伽德罗常量及应用. 2.学会用油膜法估测油酸分子的大小. 1.物理观念：分子的大小，阿伏伽德罗常量. 2.科学思维：建立分子模型，估算分子大小和分子数目等. 3.科学探究：用油膜法估测油酸分子的大小. [对应学生用书P1] 1.分子：在热学范围内，由于分子、原子或离子遵循相同的热运动规律，因此在讨论热运动时，往往不再区分分子、原子或离子，而把它们统称为分子. 2.分子的大小：多数分子大小的数量级为10－10 m. 3.阿伏伽德罗常量 (1)定义：1 mol的任何物质都含有相同的粒子数，用符号NA表示. (2)数值：通常计算取NA＝6.02×1023/mol. 4.分子之间存在间隙 (1)气体很容易被压缩，表明气体分子间有很大的间隙. (2)半试管水和半试管酒精混合后的总体积小于整个试管的容积，说明液体分子之间存在着间隙. (3)给装在钢筒中的油施加很大的压强，将有油从钢筒壁上渗出，这说明固体分子之间也是有间隙的. [判断]　(对的画“√”，错的画“×”) (1)热运动中所说的分子与化学上所说的分子意义是相同的.(×) (2)在阳光照射下，看到在空气中飞舞的尘埃就是分子.(×) (3)1 mol的任何物质所含的粒子数都是6.02×1023个.(√) (一)实验目的 1.用油膜法估测油酸分子的大小. 2.学会间接测量微观量的方法. (二)实验原理 1.理想化：认为油酸分子在水面上形成单层的油膜，且油酸分子间紧密排列. 2.模型化：把油酸分子简化为球形，油膜的厚度就是油酸分子的直径. (三)实验器材 油酸酒精溶液、注射器、量筒、浅盘、玻璃板、坐标纸、细彩笔、痱子粉或滑石粉、水. (四)实验操作 1.用注射器吸入一定体积(如1 mL)事先配制好的油酸酒精溶液，再均匀地滴到玻璃杯中，记下滴出的总滴数，即可算出一滴油酸酒精溶液的体积V0. 2.在边长30～40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水，然后将痱子粉或滑石粉均匀地撒在水面上，用注射器将事先配制好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待其散开. 3.当油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板轻放在浅盘上，用细彩笔仔细地把油酸薄膜边缘的形状画在玻璃板上. (五)数据处理 1.将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，用数格的方法算出油酸薄膜的面积S.先数出玻璃板上油酸薄膜轮廓所包含的小方格的个数，大于半个格的计为1个格，小于半个格的略去不计，总格数乘以每小格的面积，即为油酸薄膜的面积S. 2.根据油酸酒精溶液的浓度和已测出的一滴油酸酒精溶液的体积V0，算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V. 3.用公式D＝计算得到油酸分子的大小. (六)误差分析 1.若油酸酒精溶液配制好后长时间放置，则会因酒精的挥发而导致溶液的浓度改变，从而给实验带来较大的误差. 2.利用量筒测量油酸酒精溶液的体积时，没有使用正确的观察方法而产生误差. 3.若浅盘中水面面积过小，会导致油酸分子堆积在一起形成叠层油膜，不能形成单分子油膜. 4.描绘油膜轮廓时的绘图误差. 5.利用小正方形数计算油膜轮廓的面积时，油膜轮廓的不规则性容易带来计算误差. 6.不考虑油酸分子的间隙，计算分子直径时存在误差. [对应学生用书P2] 探究点一　分子模型和微观量的估算 观察图示模型，回答下面问题. (1)对固体、液体应怎样建立分子模型？ (2)对气体应怎样建立分子模型？ 提示　(1)固体、液体分子可以看作球形，分子体积V0＝πr3，分子直径d＝2r，则d＝ . (2)气体分子占据的空间可以看作正方体，每个分子占据的体积为V0，则分子之间平均距离d＝. 阿伏伽德罗常量的应用 (1)分子的质量：m0＝(M表示摩尔质量)(适用于固体、液体和气体). (2)分子的体积：V0＝＝(只适用于固体和液体，Vmol表示摩尔体积). (3)单位质量中所含有的分子数：n＝. (4)单位体积中所含有的分子数：n＝＝. (5)气体分子间的平均距离：d＝＝ (V0为气体分子所占据空间的体积). (6)固体、液体分子的直径：d＝ ＝ 水的摩尔质量是18 g·mol－1，水的密度是ρ＝1.0×103 kg/m3，阿伏伽德罗常量NA＝6.02×1023 mol－1，求：(结果取两位有效数字) (1)水分子的质量； (2)100 g水中所含的水分子数. 解析　(1)由题意知，水的摩尔质量M＝18 g/mol，阿伏伽德罗常量NA＝6.02×1023 mol－1 所以一个水分子的质量 m＝＝ kg≈3.0×10－26 kg. (2)100 g水所含的水分子数为 n＝·NA＝×6.02×1023≈3.3×1024(个).