1.1 物体是由大量分子组成的（课件PPT）-【优化指导】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册（教科版2019）

分子动理论 第1节　物体是由大量分子组成的 第一章 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （J）　 物理观念 科学思维 科学探究 1.知道物体是由大量分子组成的。 2．掌握阿伏伽德罗常量，并会进行相关计算、估算。 1.分子的球形模型和立方体模型。 2．利用阿伏伽德罗常量这一桥梁估算分子的大小和质量。 分子间存在间隙的例证。 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （J）　 一、分子的大小 1．分子：在热学范围内，由于分子、____或____遵循相同的热运动规律，故统称为分子。 2．分子的大小：分子大小的数量级为_________m。 二、阿伏伽德罗常量 1．定义：1 mol的任何物质都含有相同的______，用NA表示。 2．数值：通常取NA＝_______________mol－1。 3．意义：阿伏伽德罗常量是一个重要的常数。它把________、摩尔体积这些宏观物理量与分子质量、________等微观物理量联系起来。 必备知识 自主学习 原子 离子 10－10 粒子数 6.02×1023 摩尔质量 分子大小 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （J）　 三、分子之间存在间隙 1．分子有间隙的例证 (1)液体分子：______________________； (2)气体分子：________________； (3)固体分子：加压后油从钢桶壁上渗出。 2．理想化模型 在估算分子大小时，将固体、液体分子看作紧密排列的____。 必备知识 自主学习 水和酒精混合后体积变小 气体很容易被压缩 小球 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （J）　 ⁠ 1．(物理与生活)如图所示，为扫描隧道显微镜和拍摄的水分子图像。请判断下列说法的正误(对的画“√”，错的画“×”)。 必备知识 自主学习 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （J）　 (1)物体是由大量分子组成的，多数分子直径的数量级为10－10 m。(　　　　) (2)任何物质在任何状态下的阿伏伽德罗常量相同。(　　　　) (3)阿伏伽德罗常量是联系宏观量和微观量的桥梁。(　　　　) (4)为了便于研究，我们通常把固体和液体分子看作球形。(　　　　) (5)知道氧气的摩尔质量、氧气的密度及氧气分子的直径可以算出阿伏伽德罗常量。(　　　　) 必备知识 自主学习 √ √ √ √ × 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （J）　 2．问题探究 (1)一根头发丝的直径约为50 μm，则头发丝的直径约为分子大小数量级的多少倍？ 提示：一根头发丝的直径约为分子直径的50万倍。 (2)大米和小米混合后体积减小、面包很容易被捏扁能否说明分子间有间隙？ 提示：不能。大米和小米混合体积减小说明大米和小米间有空隙，面包被捏扁说明面包间有空隙，不能说明分子间有间隙，分子间的间隙很小，肉眼无法观察。 必备知识 自主学习 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （J）　 ⁠ 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。可见分子极其微小。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （J）　 ⁠ 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （J）　 ⁠ 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （J）　 ⁠ 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （J）　 ⁠ 关键能力 互动探究 物理量 物理意义 符号 微观量 分子体积 V0 分子直径 d 分子质量 m0 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （J）　 ⁠ 关键能力 互动探究 物理量 物理意义 符号 宏观量 物体体积 V 摩尔体积 Vmol 物体的质量 m 摩尔质量 Mmol 物体的密度 ρ 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （J）　 ⁠ 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （J）　 ⁠ 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （J）　 ⁠ 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （J）　 ⁠ 关键能力 互动探究 B 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （J）　 解析 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （J）　 ⁠ 关键能力 互动探究 B 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （J）　 解析 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （J）　 ⁠ 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （J）　 ⁠ 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （J）　 ⁠ 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （J）　 ⁠ 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （J）　 ⁠ 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （J）　 ⁠ 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （J）　 ⁠ 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （J）　 ⁠ 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （J）　 解析 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （J）　 解析 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （J）　 解析 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （J）　 解析 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （J）　 ⁠ 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （J）　 解析 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （J）　 解析 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （J）　 ⁠ 1．(多选)下列说法正确的是(　　) A．分子是保持物质化学性质的最小微粒 B．物质是由大量分子组成的 C．本节所说的“分子”，只包含化学中的分子，不包含原子和离子 D．无论是有机物质，还是无机物质，分子大小数量级都是10－10 m 素养训练 学业评价 AB 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （J）　 解析 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （J）　 ⁠ 2．(2023·甘肃天水高二期中)分子直径的数量级为(　　) A．10－10 m B．10－12 m C．10－26 m D．10－31 m 素养训练 学业评价 A 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （J）　 解析 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （J）　 ⁠ 3．下列事实中，能说明分子间有空隙的是(　　) A．用瓶子装满一瓶砂糖，反复抖动后总体积减小 B．手捏面包，体积减小 C．水很容易渗入沙土中 D．水和酒精混合后的总体积小于二者原来的体积之和 素养训练 学业评价 D 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （J）　 解析 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （J）　 ⁠ 素养训练 学业评价 AC 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （J）　 解析 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （J）　 ⁠ 素养训练 学业评价 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （J）　 解析 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （J）　 谢谢观看 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （J）　 探究点一___阿伏伽德罗常量 [问题设计] (1)我们曾经研究过物体的运动，那么，构成物体的微小分子会怎样运动呢？ (2)物理热学中所说的分子与化学中所说的分子有何不同？研究物体热运动性质和规律时的分子指的是什么？ 提示：(1)微小分子将会做无规则热运动。 (2)物理热学中所说的分子指的是：做热运动时遵从相同规律的微粒，包括组成物质的原子、离子或分子。而化学中讲的分子是：具有物质的化学性质的最小微粒。 1．分子 (1)化学中讲的分子是：具有物质的化学性质的最小微粒。 (2)物理热学中所说的分子指的是：做热运动时遵从相同规律的微粒，包括组成物质的原子、离子或分子。 2．NA的桥梁和纽带作用 (1)微观量和宏观量 (2)阿伏伽德罗常量是联系宏观世界和微观世界的一座桥梁。 阿伏伽德罗常量把摩尔质量M mol、摩尔体积V mol、物体的质量m、物体的体积V、物体的密度ρ等宏观量，跟单个分子的质量m0、单个分子的体积V0等微观量联系起来，如图所示。 其中密度ρ＝＝，但要切记对单个分子ρ＝是没有物理意义的。 3．常用的重要关系式 (1)分子的质量：m0＝。 (2)分子的体积：V0＝＝(适用于固体和液体)。 注意：对于气体分子只表示每个分子所占据的空间。 (3)质量为m的物体中所含有的分子数：N＝。 (4)体积为V的物体中所含有的分子数：N＝。 【例1】 一定量某种气体的质量为m，该气体的摩尔质量为M，摩尔体积为V，密度为ρ，每个分子的质量和体积分别为m0和V0，则阿伏伽德罗常量NA可表示为(　　) A．NA＝ B．NA＝ C．NA＝ D．NA＝ 由于气体分子间的距离较大，所以气体分子的体积V0远小于摩尔体积与阿伏伽德罗常量之比，即V0<，所以NA<，A错误；阿伏伽德罗常量等于气体的摩尔质量与气体分子质量之比，即NA＝＝，B正确，C错误；气体密度与单个分子体积的乘积不等于单个气体分子的质量，D错误。 [练1] 阿伏伽德罗常量是NA(mol－1)，铜的摩尔质量是 M(kg/mol)，铜的密度是ρ(kg/m3)，则下列说法正确的是(　　) A．1 m3铜中所含的原子数为 B．一个铜原子的质量是 C.一个铜原子所占的体积是 D．1 kg铜所含有的原子数目是ρNA 1 m3铜的质量为ρ(kg)，物质的量为(mol)，故原子个数为N＝×NA，A错误；铜的摩尔质量是M(kg/mol)，故一个铜原子的质量为m0＝，B正确；1 m3铜中所含的原子数为，故一个铜原子所占的体积是V0＝＝，C错误；1 kg铜的物质的量为(mol)，故含有的原子数目为×NA＝，D错误。 探究点二___分子的简化模型 观察模型，回答下面问题。 [问题设计] (1)固体、液体怎样建立分子模型？ (2)气体怎样建立分子模型？ 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＝。 1．分子的简化模型 实际分子的结构是很复杂的，且形状各异。但如果我们只关心分子的大小，而不涉及分子内部的结构和运动时，既可以把分子看成球形，也可以看成立方体。 2．不同状态的分子模型 (1)固体和液体分子模型：对于固体和液体，可认为分子紧密排列，分子间没有空隙，则VA＝NAV0(V0为一个分子的体积，VA为摩尔体积)。 ①球形分子模型：如图a所示，则直径 d＝＝。 ②立方体分子模型：认为每个分子占据一个相同的立方体空间，该立方体的边长即为分子间的平均距离，边长d＝，如图b所示。 (2)气体分子模型：对于气体来说，由于气体分子间的距离远大于气体分子的直径，故通过立方体分子模型(不采用球形分子模型)，可以估算得到每个气体分子平均占有的空间，而无法得到每个气体分子的实际体积。设每个气体分子占据的空间可看成一个边长为d、体积为V的正方体。气体分子间距离l＝d＝＝，如图c所示。(图中黑点代表气体分子所在的位置) 【例2】 (2023·河北邢台高二统考期中)某一体积为V的密封容器，充入密度为ρ、摩尔质量为M的理想气体，阿伏伽德罗常量为NA。求： (1)该容器中气体分子的总个数； (2)分子中心间的平均距离； (3)现将这部分气体压缩成液体，体积变为V0，分子直径大小。(将液体分子视为球体模型) 答案：(1)NA　(2)　(3) (1)气体的质量 m＝ρV 气体分子的总个数 N＝nNA＝NA＝NA。 (2)气体的摩尔体积 V mol＝ 每个气体分子平均占有的空间体积 V1＝＝ 设气体分子间平均距离为a，则有 V1＝a3， 则a＝＝ 分子中心间的平均距离为。 (3)该部分气体压缩成液体，分子个数不变，设每个液体分子的体积为V2，则 N＝ 又V2＝πr3，联立解得 d＝2r＝。 [练2] 金刚石俗称“金刚钻”，也就是我们常说的钻石，它是一种由纯碳组成的矿物，也是自然界中最坚硬的物质。已知金刚石的密度ρ＝4560 kg/m3，碳原子的摩尔质量为1.2×10－2 kg/mol，现有一块体积V＝5.7×10－8 m3的金刚石，阿伏伽德罗常量为6.02×1023 mol－1(保留2位有效数字)。 (1)它含有多少个碳原子？ (2)假如金刚石中碳原子是紧密地堆在一起的，把金刚石中的碳原子看成球体，试估算碳原子的直径。 答案：(1)1.3×1022个　(2)2.0×10－10 m (1)金刚石的质量 m＝ρV＝4560×5.7×10－8 kg＝2.6×10－4 kg 摩尔数为 n＝＝2.17×10－2 mol 碳原子数为 N＝nNA＝2.17×10－2×6.02×1023≈1.3×1022个。 (2)一个碳原子的体积为 V0＝＝m3≈4.4×10－30m3 把金刚石中的碳原子看成球体，则由公式 V0＝d3 代入数据可得碳原子直径为 d≈2.0×10－10m。 分子直径的数量级为10－10 m，A正确，B、C、D错误。 水和酒精混合后的总体积小于二者原来的体积之和，说明分子间有空隙，D正确；用瓶子装满一瓶砂糖，反复抖动后总体积减小；手捏面包，体积减小；水很容易渗入沙土中，这些都说明颗粒间有间隔，不是分子间有间隔，A、B、C错误。 4．(多选)钻石是首饰和高强度钻头、刻刀等工具中的重要材料，设钻石的密度为ρ(单位为kg/m3)，摩尔质量为M(单位为g/mol)，阿伏伽德罗常量为NA。已知1克拉＝0.2克，则(　　) A．a克拉钻石所含有的分子数为 B．a克拉钻石所含有的分子数为 C．每个钻石分子直径的表达式为(单位为m) D．每个钻石分子直径的表达式为(单位为m) a克拉钻石物质的量(摩尔数)为 n＝，所含分子数为N＝nNA＝，A正确，B错误；钻石的摩尔体积V＝(单位为m3/mol)，每个钻石分子体积为V0＝＝(单位为m3)，将钻石分子看作球体，设钻石分子直径为d，则V0＝3，联立解得d＝(单位为m)，C正确，D错误。 5．食盐晶体由钠离子和氯离子组成，其晶体结构可以用图示表示，图中相邻离子的中心用线连起来组成一个个大小相等的正立方体。已知食盐的密度为ρ，摩尔质量为M，阿伏伽德罗常量为NA，晶体中正方体数目为钠离子数的2倍。求： (1)食盐晶体的摩尔体积Vm； (2)相邻的钠离子与氯离子之间的平均距离D。 答案：(1)　(2) (1)食盐晶体的摩尔体积 Vm＝。 (2)相邻离子组成正立方体体积 V0＝ 则相邻的钠离子与氯离子之间的平均距离 a＝＝。 $$