10.1 分子的大小 教学案-2025-2026学年高二下学期物理沪科版选择性必修第三册

该高中物理导学案围绕分子动理论展开，涵盖油膜法测油酸分子大小实验及阿伏伽德罗常数知识点，通过实验原理、步骤及误差分析引导学生理解分子微观量测量，结合摩尔质量、摩尔体积公式建立宏观与微观物理量的联系，辅以思维导图梳理知识脉络。 突出科学探究与科学思维，实验环节详细说明器材使用、面积测量等操作要点，强调单分子油膜等理想化模型建构，通过考向例题及变式训练强化公式应用，填空版思维导图助力知识系统化，利于学生自主学习与教师教学评估，提升物理观念与科学论证能力。

第10章 分子动理论 知识点01 实验：油膜法测油酸分子大小 1. 常见的物质是由极其微小的粒子——分子、原子构成的。 (1) 无论是生命体还是非生命体，无论物体是大还是小，都是由分子、原子等粒子构成的。 (2) 分子和原子非常小，若把分子看成球形，一般分子的直径以10-10 m 为单位来量度。 (3) 构成物质的分子数量非常巨大。例如：体积为1 cm3 的空气中分子数大约为2.7×1019 个。 (4) 构成物质的分子间有间隙。 2.实验原理：a毫升油酸配制成V毫升溶液，1毫升溶液有N滴，油膜面积S，则 d=a/VNS 物理思想：(1)建立模型进行估测 ：三点理想化处理： ①把滴在水面上的油酸层当作单分子油膜层。 ②把分子看成球形。 ③油分子一个紧挨一个整齐排列。 （2）累计法（单摆周期测量同理）：积累法是测量微小量的一种科学方法，又称累计法。它是将微小量积累成一个可测的、较大的量后再取平均值，这一方法可以减小测量误差。例如：测量一枚邮票的质量、细铜丝的直径、单摆的周期都可以用这样的方法。 （3） 估算法：估测是一种常用的科学研究方法。通过建立模型将问题合理简化，获得对复杂问题的粗略估计。 3.实验器材： 盛水方盘、注射器(或胶头滴管)、坐标纸、玻璃板、痱子粉、酒精油酸溶液、量筒、彩笔 4.实验步骤： （1）测一滴油酸酒精溶液中油酸的体积 1) 配制一定浓度的油酸酒精溶液； 2) 用注射器吸取一段油酸酒精溶液，由注射器上的刻度读取该段溶液的总体积V，再把它一滴一滴地滴入烧杯中，记下液滴的总滴数N； 3) 用它们的总体积除以总滴数V/N，得到1滴油酸酒精溶液的体积V液=V/N； 4) 根据溶液浓度C计算其所含纯油酸的体积V0=CV液=CV/N。 练习：取1mL油酸混合一定酒精，配成200mL油酸酒精溶液。假设1mL溶液可以50滴，求1滴溶液中纯油酸含量V0 （2）测量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S 1) 在方盘中盛入适量的水(约2cm深)，使水处于稳定状态后，将痱子粉均匀地撒在水面上； 2) 用注射器向水面上滴1滴油酸酒精溶液形成一块有轮廓的油膜； 3)待油膜形状稳定后，将带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描下薄膜的形状； 4)根据画有油膜轮廓的玻璃板上的坐标方格，计算轮廓范围内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个； 5)把正方形的个数乘单个正方形的面积就得到油膜的面积S。 5.注意事项： (1) 酒精的作用是稀释，溶入水中对测量无影响，不能用没有稀释或浓度高的油酸溶液。 (2) 只滴1滴溶液。 (3) 痱子粉的作用是使轮廓清晰，便于计算面积。 （4）为了使滴到水面的油酸尽量少，除了把油酸稀释外，应尽量选用出口特别细的注射器或滴管，最好使用滴下100滴以上溶液才有lmL体积的滴管； （5）向水面滴下酒精油酸溶液时，注意使滴管竖直于水面，管口靠近水面，轻轻地滴下，油膜扩散后再收缩，稳定后形成边缘圆滑的油膜； 6.误差分析： 使用分子直径的理论计算公式d=a/VNS ，进行误差分析。 (1) 方格的计数偏多，S偏大，测量值偏小。 (2) 主要误差是分子排列不是单层，多层导致面积S偏小，测量值偏大。 (3) 计算1ml的溶液的滴数时，多数了一滴，体积大于1ml，导致测量值偏小。 （4）油酸酒精溶液配制后长时间放置，由于酒精的挥发会导致溶液的浓度改变，从而给实验带来较大的误差； 例1.在做“用油膜法估测分子的大小”实验时，每103mL油酸酒精溶液中有纯油酸1mL。用注射器测得58滴这样的溶液为1mL。把1滴这样的溶液滴入到浅盘里，等油膜稳定后，把玻璃板盖在浅盘上并描画出油酸膜的轮廓，如图所示。图中正方形小方格的边长为1cm。 (1)1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是多少? (2)油酸膜的面积是多少?（257格） (3)按以上数据，估算油酸分子的大小。 知识点02 物质的量 阿伏伽德罗常数 1. 物质的量定义：粒子的数量，用n表示。 2. 单位：摩尔（mol） 国际单位制中7个基本单位之一。 1 摩尔（mol）的任何物质都含有相同的粒子数，称为阿伏伽德罗常数，即 NA＝6.02×1023mol－1 物理含义：1mol的任何物质含有6.02×1023个粒子！ 3. 计算公式 ① N=nNA 由摩尔数可计算粒子个数。 ➁ n= 由粒子数可计算其物质的量，即摩尔数。 4. 摩尔质量：指单位物质的量的物质所具有的质量，即1mol物质的质量，用符号Mmol表示。 ① 根据定义： m0为分子质量 摩尔质量单位：g/mol，在数值上等于该物质的相对原子质量或相对分子质量。 对于某一纯净物来说，它的摩尔质量是固定不变的，而物质的质量则随着摩尔数不同而发生变化。 ➁ m=nMmol 5. 摩尔体积：指单位物质的量的物质所具有的体积，即1mol物质的体积，用符号Vmol表示。 ① 根据定义： V0为分子体积 ➁ V=nVmol 但气体的体积与压强、温度有关，标准状况指1大气压，温度为0摄氏度。 标准状况下任何气体摩尔体积VA=22.4L/mol。 6. 阿伏伽德罗常数，即NA是联系微观和宏观的桥梁。 ①宏观物理量：质量m、体积V、密度ρ、摩尔质量Mmol、摩尔体积Vmol ➁微观物理量：分子质量m0、分子体积V0、分子直径d、分子数N ➂例：已知某个物体的质量，该物质的摩尔质量，即可算出分子数 解题思路： ① 分子数量：N=n×NA 关键是先求出摩尔数 ② 质量=体积×密度：m=V×ρ Mmol=Vmol×ρ ③ 考向01 阿伏加德罗常数 例1. （22-23高二下·上海徐汇·期中）某气体摩尔质量为μ，摩尔体积为，密度为ρ，每个分子的质量和体积分别为m和v，则阿伏加德罗常数可表示为（　　） A． B． C． D． 【变式训练1】仅利用下列某一组数据，可以计算出阿伏加德罗常数的是（ ） A.水的密度和水的摩尔质量 B.水分子的体积和水分子的质量 C.水的摩尔质量和水分子的体积 D.水的摩尔质量和水分子的质量 考向02 求分子数 例1. 已知标准状态下气体的摩尔体积 VA＝22.4 L/mol，阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023 mol-1，估算标准状态下，1 cm3 气体中的分子数最接近（ ） A.2.7×1018 B.2.7×1019 C.2.7×1020 D.2.7×1021 【变式训练1】 空调在制冷过程中，室内空气中的水蒸气接触蒸发器(铜管) 液化成水，经排水管排走，空气中水分越来越少，人会感觉干燥．某空调工作一段时间后，排出液化水的体积为V，水的密度为ρ，摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，则液化水中分子的总数N和水分子的直径d分别为(　　) A．N＝，d＝ B．N＝，d＝ C．N＝，d＝ D．N＝，d＝ 【变式训练2】已知阿伏伽德罗常数为 NA（mol﹣1），铜的摩尔质量为 M（kg/mol），铜的密度为ρ（kg/m3），则可估算 1 个铜原子占有的体积为 m3，m千克铜中所含的原子数目为 。 1 学科网（北京）股份有限公司 $