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高三物理《分子運動論》的教案設(shè)計
1.分子動理論基本內(nèi)容:
物體是由大量分子組成的;
分子永不停息地做無規(guī)則運動;
分子間存在著相互作用力。
2.物質(zhì)是由大量分子組成的
這里的分子是指構(gòu)成物質(zhì)的單元,即具有各種物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的最小微粒;可以是原子、離子,也可以是分子。在熱運動中它們遵從相同的規(guī)律,所以統(tǒng)稱為分子。
(1)分子的大小:分子直徑數(shù)量級為10-10m;可用油膜法測定。分子質(zhì)量的數(shù)量級是10-27-10-26kg
油膜法具體做法是:將油酸用酒精稀釋后滴加在水面上,油酸在水面上散開,其中酒精溶于水中,并很快揮發(fā),在水面上形成一層純油酸膜,由于油酸分子的部分原子與水有很強的親合力,這樣就形成了緊密排列的單分子層油膜。根據(jù)稀釋前油酸的體積V和薄膜的面積S即可算出油酸薄的厚度的d=V/S,L即為分子的直徑。用此方法得出的油酸分子的直徑數(shù)量級是10-10m。
(2)阿伏加德羅常數(shù):1摩爾任何物質(zhì)含有的粒子數(shù)都相同.其值為:NA=6.02 1023.
(3)分子間存在間隙:①分子永不停息地做無規(guī)則運動,說明分子間有間隙。 ②氣體容易被壓縮,說明分子間有間隙。③水和酒精混合后的體積小于兩者原來的體積之和,說明分子間有間隙。④用兩萬個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的壓強壓縮鋼筒中的油,發(fā)現(xiàn)油可以透過筒壁逸出,說明分子間有間隙。
說明:這里建立了一個理想化模型:把分子看作是小球,所以求出的數(shù)據(jù)只在數(shù)量級上是有意義的。固體、液體被理想化地認(rèn)為各分子是一個挨一個緊密排列的,每個分子的體積就是每個分子平均占有的空間。分子體積=物體體積分子個數(shù)。氣體分子仍視為小球,但分子間距離較大,不能看作一個挨一個緊密排列,所以氣體分子的體積遠小于每個分子平均占有的空間。每個氣體分子平均占有的空間看作以相鄰分子間距離為邊長的正立方體。
3.分子的熱運動
(1)分子熱運動:物體里的大量分子做永不停息的無規(guī)則運動,隨溫度的升高而加劇。擴散現(xiàn)象和布朗運動可以證明分子熱運動的存在。
(2)布朗運動:是指懸浮在液體中的花粉顆粒永不停息地做無規(guī)則運動.它并不是分子本身的運動.液體分子的無規(guī)則運動是布朗運動產(chǎn)生的原因,布朗運動雖不是分子的運動,但其無規(guī)則性正反映了液體分子運動的無規(guī)則性.
布朗運動的劇烈程度與顆粒大小和溫度有關(guān).
注意點:①形成條件是:只要微粒足夠小。②溫度越高,布朗運動越激烈。③觀察到的是固體微粒(不是液體,不是固體分子)的無規(guī)則運動,反映的是液體分子運動的無規(guī)則性。④實驗中描繪出的是某固體微粒每隔30秒的位置的連線,不是該微粒的運動軌跡。
【思考】為什么微粒越小,布朗運動越明顯?
【分析】在任何一個選定的方向上,同一時刻撞擊固體微粒的液體分子個數(shù)與微粒的橫截面積成正比,即與微粒的線度r的平方成正比,從而對微粒的撞擊力的合力F與微粒的線度r的平方成正比;而固體微粒的質(zhì)量m與微粒的體積成正比,即與微粒的線度r的立方成正比,因此其加速度a=F/mr -1,即加速度與微粒線度r成反比。所以微粒越小,運動狀態(tài)的改變越快,布朗運動越明顯。
【例1】下面三種關(guān)于布朗運動說法都是錯誤的,試分析它們各錯在哪里。
(1)大風(fēng)天常�？吹斤L(fēng)沙彌漫、塵土飛揚,這就是布朗運動。
(2)在較暗的房間里,從射進來的陽光中可以看到懸浮在空氣中的微粒在不停地運動,這些微粒的運動是布朗運動。
(3)布朗運動是由于液體分子對固體小顆粒的撞擊引起的,固體小顆粒的體積越大,液體分子對它的撞擊越多,布郎運動就越顯著。
【解析】(1)(2)能在液體或氣體中做布朗運動的微粒都是很小的,一般數(shù)量級在 10-6m,這種微粒相對于可視的微粒是很小的,肉眼是看不到的,必須借助于顯微鏡,但它又比分子要大得多。風(fēng)天看到的灰砂塵土都是較大的顆粒,它們的運動不能稱為布朗運動,另外它們的運動基本上屬于在氣流作用下的定向移動,而布朗運動是無規(guī)則運動。
(3)布朗運動的確是由于液體或氣體分子對固體微粒的碰撞引起的,但只有在固體微粒很小,各個方向的液體分子對它的碰撞不均勻才引起它做布朗運動;
因此正確的說法是:固體微粒體積越小,布朗運動越顯著,如果固體微粒過大,液體分子對它的碰撞在各個方向上是均勻的,就不會做布朗運動了
4.分子間的相互作用力
(1)分子間同時存在著相互作用的引力和斥為,引力和斥力都隨分子間距離增大而減小,隨分子間距離減小而增大.但斥力的變化比引力的變化快.實際表現(xiàn)出來的分子力是引力和斥力的合力.
(2)分子間作用力(指引力和斥力的合力)隨分子間距離而變的規(guī)律是:①r
(3)從本質(zhì)上來說,分子力是電場力的表現(xiàn)。因為分子是由原子組成的,原子內(nèi)有帶正電的原子核和帶負(fù)電的電子,分子間復(fù)雜的作用力就是由這些帶電粒子間的相互作用而引起的。(也就是說分子力的本質(zhì)是四種基本基本相互作用中的電磁相互作用)。
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