1.1 物质是由大量分子组成的 课件-2026-2027学年高二下学期物理粤教版选择性必修第三册

该高中物理课件聚焦“物质由大量分子组成”，核心内容包括分子大小的数量级、单分子油膜法估测分子大小及阿伏伽德罗常数的应用。课堂导入从生活实例出发，结合古希腊哲学猜想过渡到分子动理论，以问题链搭建宏观现象到微观本质的学习支架。 其亮点在于以油膜法实验为核心，通过模型建构（小球、立方体模型）和误差分析培养科学思维与探究能力。例题结合露珠、口水等生活情境，帮助学生理解微观量与宏观量的联系，提升物理观念，教师可借助完整实验方案与习题资源优化教学。

粤教版—物理 选择性必修三第一章 物质是由大量分子组成的 生活中，人们每天都需要各种各样的食物 实验室中，有物质有各种各样的试剂 各种物质是由什么组成的？ 【引入新课】 两千多年前，古希腊哲学家德谟克里特说：万物都是由不可再分割的微粒组成的。 科学技术发展到现在，这种猜想已被证实。构成物质的单元多种多样，如：原子、离子和分子等，在热学中，由于原子、离子、分子这些微粒做热运动时遵从相同的规律，为了简化，通常统称为分子。统称为分子。 分子动理论认为：物体是由大量分子组成的。 分子有多大呢？ 【引入新课】 1.仪器观测:20世纪80年代，人类首次使用可放大上亿倍的扫描隧道显微镜观察到单个的分子或原子。 扫描隧道显微镜 一.分子的大小 硅晶体表面原子排列 2.分子大小的数量级 一般来说，不同物质分子直径大小不同，通常是10-10m的数量级。 思考：怎么测量一粒绿豆的直径？ （3）1粒绿豆的直径： （1）先用量筒测出一定量绿豆的体积V； （2）将这些绿豆平铺在水平桌面上，紧密排列且不重叠，测出绿豆所占的面积S； 由于绿豆之间存在间隙，所以我们只是粗略得到绿豆的直径。 讨论：能用相似的方法求分子的大小吗？ 头部 C17H33— 烃链 不溶于水 对水有很强的亲和力 3．分子大小的估测——单分子油膜法 根据油酸分子的特性 头部 尾部 尾部 羧基 —COOH 因此油酸分子在水中会竖起来，“头部”露出水面，而“尾巴”则留在水中。 当我们将油酸滴在水面上时，若水面足够大，油膜展开足够充分，油酸分子就会一个紧挨着一个整齐排列在水面上，形成单分子层油膜。 油膜散开 3．分子大小的估测——单分子油膜法 在用油膜法测定分子的直径时，实际上做了理想化处理： (1)把分子看成一个个小球； (2)认为油酸分子一个紧挨一个整齐排列； (3)认为油膜厚度等于分子直径。 实验原理 【实验与探究】利用油膜法测油酸分子的大小 如果直接用纯油酸，一方面，油酸分子间作用力较大，不容易被分散，不易形成单分子油膜。另一方面，一滴纯油酸在水面展开的面积比我们所用容器面积大得多。因此要稀释,使一滴溶液中油酸含量很少，有利于油酸在水面上形成单分子油膜且展开的面积小。 思考：能否直接将纯油酸滴入水中呢？ 由于油酸溶于酒精，酒精也易溶于水，不会对实验造成影响。因此，我们往往使用酒精来稀释油酸。 “稀释”油酸：配置油酸酒精溶液，取1mL的油酸滴入酒精中配制成500mL的油酸酒精溶液，即油酸酒精溶液浓度（体积分数）为0.2%。 （1）配制一定浓度的油酸酒精溶液。可以向1mL油酸中加酒精，直至总量达到500mL。 （2）计算一滴溶液中纯油酸的体积。 油酸酒精浓度= 1滴油酸酒精的体积= 1滴纯油酸的体积= 油酸酒精浓度 1滴油酸酒精的体积 × 【实验与探究】利用油膜法估测油酸分子的大小。 用胶头滴管往量筒中滴入1mL配制好的油酸酒精溶液，记下滴入量筒的滴数N。 （3）测量一滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S 在水平放置的浅盘内倒入约2 cm深的水，用纱网(或粉扑)将适量痱子粉轻轻撒在水面上． 用滴管将一滴油酸溶液轻轻滴入水面中央，形成油膜； 通过痱子粉观察油膜的轮廓； 油膜形状稳定后，在浅盘上盖上玻璃盖板，用彩笔描出油膜的边缘轮廓，估算面积。 撒痱子粉的作用是什么？ 答：如果不撒痱子粉，滴入的油酸酒精溶液在酒精挥发后剩余的油膜不能形成一块完整的油膜，油膜间的缝隙会造成测量误差增大甚至实验失败。同时，撒痱子粉便于观察所形成的油膜的轮廓。 如何测量油膜的面积？ 油膜的面积=单个正方形面积×正方形个数 不足半格舍去 多于半格的算一个 待油膜形态稳定后，在浅盘上盖有带网格线的透明塑料盖板，用彩笔将画有油膜轮廓，估算油膜面积。 油酸分子大小的理论值是1.12×10-9m，即使用高倍光学显微镜也无法直接观测，更无法直接测量。 实验结论 上述实验借用宏观的体积、面积来估测微观的分子直径，这是一种借宏观量来研究微观量的方法。 实验注意事项： (1)痱子粉不要撒得太多，只要能够帮助看清油膜边界即可． (2)滴入油酸溶液时，一定要细心，不要一下滴得太多，使油膜的面积过大． (3)待测油酸扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓．扩散后又收缩有两个原因：一是水面受油酸滴冲击凹陷后恢复；一是酒精挥发后液面收缩． (4)当重做实验时，水从盘的一侧边缘倒出，在这侧面会残留油酸，用少量酒精清洗，并用脱脂棉擦去再用清水冲洗，这样可保持盘的清洁． (5)计算分子直径时，注意滴加的不是纯油酸，而是油酸酒精溶液，应用一滴溶液的体积乘溶液的体积百分比浓度．切忌把油酸溶液液滴当成纯油酸液滴 误差分析 产生原因 减小方法 系统误差 偶然误差 油膜的厚度不是单分子排列 配置油酸酒精溶液，浓度尽可能小一些 ①1滴油酸酒精溶液的实际体积不准确 ②测量油膜面积不准确 ②选用方格小一点坐标纸、油性笔选细头等方法 ①多测几次，求1滴油酸酒精溶液体积的平均值 1.关于“用油膜法估测油酸分子的大小”实验，下列说法正确的是（　　） A．实验时应先将油酸酒精溶液滴入水中，再将痱子粉撒在水面上 B．实验时可观察到油膜的面积一直扩张直至面积稳定 C．实验中待油膜面积稳定后，用刻度尺测量油膜的面积 D．计算油酸分子直径时用油酸体积除以对应油膜面积 D 2.（2021·江苏仪征·高二期中）某同学在用油膜法估测分子直径实验中，计算结果明显偏小，可能是由于（　　） A．油酸未完全散开 B．油酸中含有大量的酒精 C．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格 D．求每滴体积时，1mL的溶液的滴数误多记了10滴 D 【例1—课本P6】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. 如果把分子看成小球，则一般分子直径的数量级约为如水分子直径约为，氢分子直径约为。如果我们比较水分子跟乒乓球的大小，就像比较乒乓球与地球的大小一样，可见两者相差悬殊。 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？ 二.阿伏伽德罗常数 例题1:已知水分子的直径约为4.0x10-10m，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? 分析:本题未明确指出究竟要计算多少水中水分子的数目，因此我们需要进行假设。 解:假设我们喝下一口水，这口水的体积约为20mL，需要估算这口水中水分子的数目. 这口水的水分子的数目约为6×1023 例题1:已知水分子的直径约为4.0x10-10m，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? 1年的时间为t=365×24×60×60s≈3.15×107s 若每秒钟数2个，不停歇地数，数完这些水分子所需的时间为 若全球70亿人一起数，数完这些水分子所需的时间为 1mol的任何物质所含的分子数（或原子数）都相同，这个数目被称为阿伏伽德罗常量。 二、阿伏伽德罗常数NA 阿伏伽德罗 物理意义：阿伏伽德罗常数是联系微观量和宏观量的桥梁 微观 宏观 NA 桥梁 微观量： 分子体积V0、 分子直径d、 分子质量m0、 分子个数N 宏观量： 物体的体积V、 摩尔体积Vmol、 物体的质量m、 摩尔质量M、 物体的密度ρ 关系 （1）已知物质的摩尔质量Mmol，可求出单个分子的质量m0 （其中，V为摩尔体积, 为物质的密度） （3）已知物质的量（摩尔数）n，可求出物体所含分子的数目N． （2）已知物质的摩尔体积Vmol，可求出单个分子的体积V0 (对于气体，V0指一个气体分子所占据的平均体积) 固体、液体 小球模型 d d d d 在计算固体和液体分子大小时，看成一个近似的物理模型，一般可把分子看成是一个小球，小球紧密排列在一起（忽略小球间的空隙）。则： 分子的直径 补充：分子的两种模型 气体 立方体模型 气体分子间的平均距离 d d d 立方体模型：在计算气体分子大小时，把每个分子和其占有的空间当作一个小立方体，气体分子位于每个立方体的中心，这个小立方体的边长等于分子间的平均距离.即： 一、分子的大小 由于气体分子间的距离远大于气体分子直径，故通过立方体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实际体积。 例题2：用油膜法测出油酸分子的直径后，要测定阿伏加德罗常数，还需要知道油酸的________。 A．摩尔质量　　B．摩尔体积 C．质量 D．体积 分析：油酸分子是液体，可以看成小球模型，设一个油酸分子体积为V0，则 ，由 可知 测定阿伏加德罗常数，需知道油酸的摩尔体积，故B正确。 B 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 D 解析：知道水的密度和水的摩尔质量可以求出其摩尔体积，不能计算出阿伏加德罗常数，故A错误；知道水分子的体积和水分子的质量，不能求出水的摩尔质量或摩尔体积，所以不能求出阿伏加德罗常数，故B错误；知道水的摩尔质量和水分子的体积，不知道水的密度，故不能求出阿伏加德罗常数，选项C错误；用水的摩尔质量除以水分子的质量可以求得阿伏加德罗常数，故D正确. (多选)阿伏加德罗常数是NA(单位为mol－1)，铜的摩尔质量为M(单位为kg/mol)，铜的密度为ρ(单位为kg/m3)，则下列说法正确的是（ ） D.1 kg铜所含有的原子数目是ρNA √ √ √ 【例2—课本P6】清晨，湖中荷叶上有1滴体积约为0.1 cm²的露珠，已知水的密度ρ=1.0×10²kg/m³，水的摩尔质量M=1.8×10-2kg/mol，试估算∶（结果保留两位有效数字） （1）该滴露珠含有的水分子数. （2）一个水分子的直径大小. 课堂总结 1.知道分子大小的数量级； 2.能利用油膜法估测油酸分子的大小； 3.知道物质是由大量分子组成的，能运用阿伏伽德罗常数计算。 EV录屏3.9.7软件录制 Lavf56.38.102 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn 解析　1 m3铜含有的原子数为，根据ρ＝，得＝，选项A正确；1个铜原子的质量为m＝，选项B正确；1个铜原子占有的体积为，因为ρ＝，所以＝，选项C正确；1 kg铜所含有的原子数目为≠ρNA，选项D错误. A.1 m3铜所含的原子数目是 B.1个铜原子的质量是 C.1个铜原子占有的体积是 $