高中物理选修3-3精品讲学案《物体是由大量分子组成的》(整理推荐)

高中物理选修3-3精品讲学案

《物体是由大量分子组成的》

学习目标

1．知道物质是由大量分子组成的。

2．知道油膜法测分子大小的原理，并

能进行测量和计算。通过油膜法实验知道

科学研究中的一种方法：利用宏观量求微

观量。

3．知道分子的球形模型，知道分子直

径的数量级。初步认识到微观世界是可以

认知的，人类探究微观世界经历了漫长的

过程，而且意识到这种探究还将持续下去。

4．知道阿伏伽德罗常数的物理意义、数值和单位。会用这个常数进行有关的计算和估算；理解用油膜法测分子直径的原理和方法．

核心知识点一、分子

1．分子

分子是具有各种物质的化学性质的最小粒子．实际上，构成物质的单元是多种多样的，或是原子（如金属）或是离子（如盐类）或是分子（如有机物）．在热学中，由于这些微粒做热运动时遵从相同的规律，所以统称分子．

2．分子大小

（1）分子的大小可以从以下几个方面来认识

○1从分子几何尺寸的大小来感受，一般地，分子直径数量级为1010m －． ○2从分子的体积的数量级来感受：29310m －．

○3从一个分子的质量的多少来体会“大量”的含意：一般分子质量的数量级为2610kg －．

○4分子如此微小，用肉眼根本无法直接看到它们，就是用高倍的光学显微放大上亿倍的蛋白质分子结构模型

镜也看不到．直到1982年人们研制了能放大几亿倍的扫描隧道显微镜，才观察到物质表面原子的排列．

（2）分子模型

实际分子的结构是很复杂的，可以把单个分子看做一个立方体，也可以看做

是一个小球，通常情况下把分子当作一个球形处理．球的体积343V R π=／

，R 为球半径．

○1球形模型：固体和液体可看做一个紧挨着一个的球形分子排列而成的，忽略分子间空隙，如图甲所示．

○2立方体模型：气体分子间的空隙

很大，把气体分成若干个小立方体，气体

分子位于每个小立方体的中心，每个小立

方体是平均每个分子占有的活动空间，忽

略气体分子的大小，如图乙所示．

（3）分子大小的估算

○1对于固体和液体，分子间距离比较小，可以认为分子是一个个紧挨着的，设分子体积为V ，则分子直径36V d π=，

或3d V =（立方体模型）． ○2对于气体，分子间距离比较大，处理方法是建立立方体模型，从而可计算出两气体分子之间的平均间距3d V =．

核心知识点解疑：不论把分子看做球形，还是看做立方体，都只是一种简化的模型，是一种近似处理的方法．由于建立的模型不同，得出的结果稍有不同，但数量级都是1010m －．一般在估算固体或液体分子直径或分子间距离时采用球形

模型，在估算气体分子间的距离时采用立方体模型．

3．油膜法测分子大小

详见试验。

4．阿伏加德罗常数

阿伏加德罗常数反映了一条重要规律：任何一摩尔的物质所含有的微粒数都相同，都是236.0210⨯个．阿伏加德罗常数是连接宏观世界与微观世界的桥梁，阿伏加德罗常数之大，具体地说明了物体是由大量分子组成的．

1 mol 任何物质含有分子的数目都相同，为常数，这个常数叫做阿伏加德罗常数．

1 mol 任何物质包含粒子的数目相等，这个数目叫做阿伏加德罗常数． 阿伏加德罗常数以是一个联系宏观与微观的桥梁．如作为宏观量的摩尔质量M 、摩尔体积V 、密度ρ和作为微观量的分子直径d 、分子质量m 、每个分子的体积0V 等，是通过阿伏加德罗常数联系起来的．

（1）一个分子的质量：A

M m N =． （2）一个分子的体积：0A M V N ρ=

． （3）一摩尔物质的体积：M

V ρ=．

（4）单位质量中所含分子数：A N n M

=

． （5）单位体积中所含分子数：A 'N n M ρ=． （6

）气体分子间的距离：d =． （7

）分子球体模型：d = 注意：求每个分子的体积时用公式0A M V N ρ=

，只适用于固体和液体．因为组成固体、液体的分子间隙比较小，可近似认为分子紧密排列，即忽略分子间隙，

但此公式不能用于求气体分子的体积，因为气体分子间距离较大，用此公式求出的是每个气体分子平均占有的体积．

5．分子间有间隙

水和酒精混合时总体积减小，说明分子间有间隙．

注意：对于固体、液体来说，分子间隙较小，可近似认为0V 为分子体积的大小；而对于气体来说，分子间隙较大。那么0V 不再等于气体分子体积，而是分子所占空间的体积．d 不再指气体分子线度大小，而是相邻两气体分子的间距．

核心知识点二、方法及运用

1．抓住主要矛盾建立理想模型是物理学中的研究方法

例如在估算分子的大小和推算阿伏加德罗常数时，就必须建立理想模型，即将分子视为弹性小球，并略去分子之间的间隙，将物体内的分子视为相互紧密排列着．于是才出现了分子直径的说法以及应用球体公式计算分子体积的估算法．当然分子的形状绝非是理想的球形，分子间有空隙也是客观事实．那么，在什么条件下必须，也允许建立理想模型呢？就上述问题而言，物质是由分子组成的，而分子又属于微观实体，不可能直接量度它的体积．分子之间虽然存在空隙，但它们的平均间距在固体和液体的状态下与分子的直径相差并不悬殊，因此可以略去分子间距这一次要矛盾进行估算，同时也必须懂得理想模型不能到处乱套，例如后面要学习的分子力问题，若还沿用这个理想模型，显然就是无的放矢了．

2．联系宏观量与微观量的桥梁——阿伏加德罗常数的应用

（1）已知物体的摩尔质量0kg mol M （／）

，借助于阿伏如德罗常数A N ，可以求得分子的质量0A m M N =／．

（2）已知物体的摩尔体积0V ，借助于阿伏加德罗常数A N ，可以求出一个分子所占据的空间0A V V N =／．

（3）对于液体和固体，常把分子视为紧密排列的球形分子，由球的体积公

式316

V d π=，可估算出分子的直径d =． （4）对于气体，每个分子不是紧密排列，在不同的状态下，一定质量的气