《高中物理 第1章 用統(tǒng)計(jì)思想研究分子運(yùn)動(dòng) 1_1 一種新的研究方法 1_2 走進(jìn)分子世界教師用書(shū) 滬科版選修3-3》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理 第1章 用統(tǒng)計(jì)思想研究分子運(yùn)動(dòng) 1_1 一種新的研究方法 1_2 走進(jìn)分子世界教師用書(shū) 滬科版選修3-3（8頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1．1　一種新的研究方法 1．2　走進(jìn)分子世界 學(xué) 習(xí) 目 標(biāo) 知 識(shí) 脈 絡(luò) 1.理解統(tǒng)計(jì)規(guī)律對(duì)于研究問(wèn)題的意義．(重點(diǎn)、難點(diǎn)) 2．知道油酸分子模型及大小的計(jì)算方法．(重點(diǎn)) 3．掌握油膜法測(cè)分子大小的方法并熟悉實(shí)驗(yàn)操作． 4．掌握從實(shí)驗(yàn)中獲取數(shù)據(jù)的方法，并會(huì)進(jìn)行誤差分析．(難點(diǎn)) 一種新的研究方法，分子何其小 1．概率 (1)定義：在數(shù)學(xué)上，把發(fā)生某一隨機(jī)事件的可能性的定量描述叫概率． (2)意義：概率反映的不是一種必然結(jié)果，它是在大量資料的基礎(chǔ)上，對(duì)不確定事件做出的一種估計(jì)． 2．統(tǒng)計(jì)規(guī)律 (1)定義：在大量的隨機(jī)(偶然)事件的集合中起作用的規(guī)律． (2)特點(diǎn)：①揭示的是大量事件在整體上的性質(zhì)及必然聯(lián)系． ②其可靠性跟統(tǒng)計(jì)事件的數(shù)量有關(guān)，事件數(shù)量越多，統(tǒng)計(jì)規(guī)律就顯示的越明顯． ③被統(tǒng)計(jì)的事件數(shù)量越多，漲落的現(xiàn)象越不顯著． 3．實(shí)驗(yàn)探究 用油膜法估測(cè)分子直徑． 4．設(shè)計(jì)思路 當(dāng)把一滴用酒精稀釋過(guò)的油酸滴在水面上時(shí)，油酸就在水面上散開(kāi)，其中的酒精溶于水中并很快揮發(fā)，在水面上形成一層純油酸的單分子層薄膜，如圖111所示．如果把分子看成球形，單分子油膜的厚度就可以認(rèn)為等于油酸分子的直徑． 圖111 實(shí)驗(yàn)中如果算出一定體積V的油酸在水面上形成的單分子油膜的面積S，即可算出油酸分子直徑的大小，即d＝. 5．進(jìn)行實(shí)驗(yàn) (1)配制油酸酒精溶液，體積比已知． (2)用注射器或滴管將油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，記下量筒內(nèi)增加一定體積(如1 mL)時(shí)的滴數(shù)，由此求出一滴油酸酒精溶液的平均體積. (3)向淺水盤(pán)中倒入清水，在水面上輕輕而均勻地撒一層痱子粉，在水面上用滴管滴一滴油酸酒精溶液．當(dāng)油層不再擴(kuò)散形狀穩(wěn)定時(shí)，就近似形成了單分子油膜． (4)將玻璃板蓋在淺水盤(pán)上，用彩筆將油膜的形狀描繪在玻璃板上． (5)將描有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，算出油酸薄膜的面積S(求面積時(shí)以坐標(biāo)紙上邊長(zhǎng)為1 cm的正方形為單位，數(shù)出輪廓內(nèi)正方形的個(gè)數(shù)，不足半個(gè)的舍去，多于半個(gè)的算一個(gè))． 6．實(shí)驗(yàn)結(jié)論 根據(jù)油酸酒精溶液的濃度，算出一滴溶液中純油酸的體積V，根據(jù)油酸的體積V和油膜的面積S算出油酸分子的直徑．一般分子直徑的數(shù)量級(jí)為10－10 m. 1．單分子油膜的厚度可認(rèn)為與油酸分子的直徑大小相等．(√) 2．為了便于研究，我們通常把固體和液體分子看作球形．(√) 3．在做用油膜法估測(cè)分子大小的實(shí)驗(yàn)時(shí)，直接用純油酸溶液更精確些．() 對(duì)固體、液體、氣體的分子大小估算時(shí)，其模型有何不同？ 【提示】　估算分子大小時(shí)，既可以把分子占據(jù)的空間看做立方體，也可以看做球體．對(duì)于固體、液體分子，一般視為球體，分子直徑的數(shù)量級(jí)為10－10 m .而對(duì)于氣體只能看成立方體，計(jì)算其占有體積的大?。? 一、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理 計(jì)算方法：(1)一滴油酸溶液的平均體積 ＝ (2)一滴溶液中含純油酸的體積V V＝油酸溶液的體積比(體積比＝) (3)油膜的面積S＝n1 cm2(n為有效格數(shù)，小方格的邊長(zhǎng)為1 cm) (4)分子直徑d＝(代入數(shù)據(jù)時(shí)注意單位的統(tǒng)一) 二、實(shí)驗(yàn)誤差分析 用油膜法估測(cè)分子直徑的實(shí)驗(yàn)誤差可有以下幾種情況： 1．未形成單分子油膜 由于痱子粉在水面上撒得不均勻，油酸酒精溶液滴到水面上之后未能形成單分子油膜． 2．油酸的體積V不夠準(zhǔn)確 在配制油酸酒精溶液時(shí)濃度不準(zhǔn)確或用累積法測(cè)油滴的體積時(shí)計(jì)數(shù)不準(zhǔn)確． 3．油膜的面積S不夠準(zhǔn)確 在坐標(biāo)紙上關(guān)于不足一個(gè)方格的取舍不符合要求． 三、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) 1．油酸酒精溶液配制好后，不要長(zhǎng)時(shí)間放置，以免濃度改變，產(chǎn)生誤差．油酸酒精溶液的濃度以小于為宜． 2．注射器針頭高出水面的高度應(yīng)在1 cm之內(nèi)，當(dāng)針頭離水面很近(油酸未滴下之前)時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)針頭下方的粉層已被排開(kāi)，這是由于針頭中的酒精揮發(fā)所致，不影響實(shí)驗(yàn)效果． 3．待測(cè)油酸液面擴(kuò)散后又收縮，要在穩(wěn)定后再畫(huà)輪廓．?dāng)U散后又收縮有兩個(gè)原因：第一，水面受油酸液滴沖擊凹陷后又恢復(fù)；第二，酒精揮發(fā)后液面收縮． 4．當(dāng)重做實(shí)驗(yàn)時(shí)，水從盤(pán)的一側(cè)邊緣倒出，在這側(cè)邊緣會(huì)殘留油酸，可用少量酒精清洗，并用脫脂棉擦拭，再用清水沖洗，這樣做可保持盤(pán)的清潔． 5．從盤(pán)的中央加痱子粉，粉自動(dòng)擴(kuò)散至均勻，這是由于以下兩種因素所致：第一，加粉后水的表面張力系數(shù)變小，水將粉粒拉開(kāi)；第二，粉粒之間的排斥．這樣做比將粉撒在水面上的效果好． 6．本實(shí)驗(yàn)只要求估算分子的大小，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的數(shù)量級(jí)符合要求即可． 四、分子大小的兩種模型 實(shí)際分子的結(jié)構(gòu)是很復(fù)雜的，可以把單個(gè)分子看做一個(gè)立方體，也可以看做一個(gè)小球，一般與物體的物質(zhì)形態(tài)有關(guān)． 1．球形模型 固體和液體可以看做一個(gè)緊挨著一個(gè)的球形分子排列而成的，忽略分子間空隙，如圖112甲所示． 圖112 2．立方體模型 氣體分子的空隙很大，把氣體分成若干個(gè)小立方體，氣體分子位于每個(gè)小立方體的中心，每個(gè)小立方體是每個(gè)分子平均占有的活動(dòng)空間，忽略氣體分子的大小，如圖112乙所示． 3．分子大小的估算 (1)對(duì)于固體和液體，分子間距離比較小，可以認(rèn)為分子是一個(gè)個(gè)緊挨著的，設(shè)分子體積為V0，則分子直徑d＝(球形模型)或d＝(立方體模型)． (2)對(duì)于氣體，分子間距離比較大，處理方法是建立立方體模型，從而可計(jì)算出兩氣體分子間的平均間距d＝. 1．為了減小“油膜法估測(cè)分子的大小”的實(shí)驗(yàn)誤差，下列方法可行的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：35500001】 A．用注射器向量筒中滴入(100滴)油酸酒精溶液，并讀出量筒里這些溶液的體積恰為整數(shù)V1，則每滴溶液的體積為V2＝ B．把淺盤(pán)水平放置，在淺盤(pán)里倒入一些水，使水面離盤(pán)口距離小些 C．先在淺盤(pán)內(nèi)的水中撒入一些痱子粉，再用注射器把油酸酒精溶液滴1滴在水面上 D．用牙簽把水面上的油膜盡量撥弄成規(guī)則形狀 E．計(jì)算油膜面積時(shí)舍去所有不足一個(gè)的方格 【解析】　測(cè)量多滴溶液的體積和溶液的滴數(shù)，以減小讀數(shù)誤差，A正確；水面離盤(pán)口距離小些，可減小畫(huà)油膜輪廓時(shí)的誤差，B正確；滴入1滴液滴形成單分子油膜，C正確；用牙簽撥弄油膜，會(huì)使油膜間有空隙，還會(huì)帶走一部分油酸，D錯(cuò)誤；舍去所有不足一個(gè)的方格，結(jié)果偏大，E錯(cuò)誤． 【答案】　ABC 2．在做用油膜法估測(cè)分子大小的實(shí)驗(yàn)中，油酸酒精溶液的濃度約為每104 mL溶液中有純油酸6 mL.用注射器測(cè)得1 mL上述溶液為75滴，把1滴該溶液滴入盛水的淺盤(pán)里，待水面穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤(pán)上，用彩筆在玻璃板上描出油酸的輪廓，再把玻璃板放在坐標(biāo)紙上，其形狀和尺寸如圖113所示，坐標(biāo)紙中正方形方格的邊長(zhǎng)為1 cm.試求： 圖113 (1)油酸膜的面積是多少？ (2)每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積？ (3)按以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)估測(cè)出油酸分子的直徑． 【解析】　(1)根據(jù)圖中的輪廓可知，油膜面積S＝1061 cm2＝106 cm2. (2)由1 mL溶液為75滴可知1滴溶液的體積為 mL，又已知每104 mL溶液中有純油酸6 mL. 則1滴溶液中含純油酸的體積為 V＝ mL＝810－6 mL＝810－6 cm3. (3)油酸分子直徑 d＝＝ cm≈7.510－8 cm＝7.510－10 m. 【答案】　(1)106 cm2　(2)810－6 cm3 (3)7.510－10 m 誤差分析 (1)油酸酒精溶液的實(shí)際濃度和理論值間存在偏差； (2)一滴油酸酒精溶液的實(shí)際體積和理論值間存在偏差； (3)油酸在水面上的實(shí)際分布情況和理想中的“均勻”“單分子純油酸層”間存在偏差； (4)采用“互補(bǔ)法(即不足半個(gè)舍去，大于半個(gè)的算一個(gè))”計(jì)算獲得的油膜面積與實(shí)際的油膜面積間存在偏差． 分子何其多 1．阿伏伽德羅常量 1 mol任何物質(zhì)所包含粒子的數(shù)目都相等，這個(gè)數(shù)目叫做阿伏伽德羅常量．符號(hào)NA. 2．?dāng)?shù)值 阿伏伽德羅常量通常取NA＝6.021023 mol－1，粗略計(jì)算中可取NA＝6.01023 mol－1. 3．意義 阿伏伽德羅常量是一個(gè)重要的常數(shù)，是聯(lián)系宏觀量與微觀量的橋梁，它把摩爾質(zhì)量、摩爾體積這些宏觀物理量與分子質(zhì)量、分子體積等微觀物理量聯(lián)系起來(lái)． 1．1 mol任何物質(zhì)都含有NA個(gè)粒子．(√) 2．阿伏伽德羅常量可以把微觀量與宏觀量聯(lián)系在一起．(√) 3．知道氧氣的摩爾質(zhì)量、氧氣的密度及氧氣分子的直徑可以算出阿伏伽德羅常量．() Vmol＝NA分子體積，對(duì)任何物質(zhì)都成立嗎？ 【提示】　不都成立．固體和液體分子排列比較緊密，分子間距可以忽略，但氣體分子間距較大，分子間距不能忽略，故公式只對(duì)固體和液體近似成立，對(duì)氣體不成立．對(duì)氣體而言應(yīng)為摩爾體積＝NA分子平均占據(jù)的體積． 阿伏伽德羅常量NA的應(yīng)用 若用M表示摩爾質(zhì)量，V表示摩爾體積，ρ表示密度．m、V0、d分別表示每個(gè)分子的質(zhì)量、體積和直徑，則： (1)一個(gè)分子的質(zhì)量：m＝. (2)一個(gè)分子的體積：V0＝(適用于固體和液體)． (3)單位質(zhì)量所含有的分子數(shù)：N＝. (4)單位體積所含有的分子數(shù)：N＝. (5)摩爾質(zhì)量M、摩爾體積V和密度ρ的關(guān)系：M＝ρV. 3．若以μ表示水的摩爾質(zhì)量，V表示在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下水蒸汽的摩爾體積，ρ為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下水蒸汽的密度，NA為阿伏伽德羅常量，m、Δ分別表示每個(gè)水分子的質(zhì)量和體積，下面四個(gè)關(guān)系式表示正確的是(　　) A．NA＝　　　　　　 B．ρ＝ C．m＝ D．Δ＝ E．V＝ 【解析】　NA＝，A對(duì)；NA＝，所以m＝，C對(duì)； 而對(duì)于氣體分子來(lái)說(shuō)，由于其兩鄰近分子間距離太大，求出的是一個(gè)氣體分子占據(jù)的空間，而不是單個(gè)氣體分子的體積(其體積遠(yuǎn)小于該值)，所以D錯(cuò)；而B(niǎo)式是將D式代入A式和C式得出的，故B錯(cuò)；由于ρ＝，故E正確． 【答案】　ACE 4．很多轎車(chē)中設(shè)有安全氣囊以保障駕乘人員的安全．轎車(chē)在發(fā)生一定強(qiáng)度的碰撞時(shí)，利用疊氮化鈉(NaN3)爆炸產(chǎn)生氣體(假設(shè)都是N2)充入氣囊．若氮?dú)獬淙牒蟀踩珰饽业娜莘eV＝56 L，囊中氮?dú)饷芏圈眩?.5 kg/m3，已知氮?dú)饽栙|(zhì)量M＝0.028 kg/mol，阿伏伽德羅常量NA＝61023 mol－1.試估算： (1)囊中氮?dú)夥肿拥目倐€(gè)數(shù)N； (2)囊中氮?dú)夥肿娱g的平均距離．(結(jié)果保留一位有效數(shù)字) 【解析】　(1)設(shè)N2的物質(zhì)的量為n，則n＝ 氮?dú)獾姆肿涌倲?shù)N＝NA 代入數(shù)據(jù)得N＝31024. (2)每個(gè)分子所占的空間為V0＝ 設(shè)分子間平均距離為a，則有V0＝a3，即a＝＝ 代入數(shù)據(jù)得a≈310－9 m. 【答案】　(1)31024　(2)310－9 m 1．求解與阿伏伽德羅常量有關(guān)問(wèn)題的思路 2．V0＝對(duì)固體、液體指分子體積，對(duì)氣體則指平均每個(gè)分子所占據(jù)空間的體積，即無(wú)法求解氣體分子的大?。?