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高三物理《分子運(yùn)動(dòng)論》的教案設(shè)計(jì)
1.分子動(dòng)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(yùn)動(dòng);
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(yùn)動(dòng)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(jí)為10-10m;可用油膜法測(cè)定。分子質(zhì)量的數(shù)量級(jí)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(qiáng)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(jí)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(yùn)動(dòng),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(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的壓強(qiáng)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(gè)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(jí)上是有意義的。固體、液體被理想化地認(rèn)為各分子是一個(gè)挨一個(gè)緊密排列的,每個(gè)分子的體積就是每個(gè)分子平均占有的空間。分子體積=物體體積分子個(gè)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(gè)挨一個(gè)緊密排列,所以氣體分子的體積遠(yuǎn)小于每個(gè)分子平均占有的空間。每個(gè)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(yùn)動(dòng)
(1)分子熱運(yùn)動(dòng):物體里的大量分子做永不停息的無規(guī)則運(yùn)動(dòng),隨溫度的升高而加劇。擴(kuò)散現(xiàn)象和布朗運(yùn)動(dòng)可以證明分子熱運(yùn)動(dòng)的存在。
(2)布朗運(yùn)動(dòng):是指懸浮在液體中的花粉顆粒永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng).它并不是分子本身的運(yùn)動(dòng).液體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)是布朗運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的原因,布朗運(yùn)動(dòng)雖不是分子的運(yùn)動(dòng),但其無規(guī)則性正反映了液體分子運(yùn)動(dòng)的無規(guī)則性.
布朗運(yùn)動(dòng)的劇烈程度與顆粒大小和溫度有關(guān).
注意點(diǎn):①形成條件是:只要微粒足夠小。②溫度越高,布朗運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng),反映的是液體分子運(yùn)動(dòng)的無規(guī)則性。④實(shí)驗(yàn)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(yùn)動(dòng)軌跡。
【思考】為什么微粒越小,布朗運(yùn)動(dòng)越明顯?
【分析】在任何一個(gè)選定的方向上,同一時(shí)刻撞擊固體微粒的液體分子個(gè)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(duì)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(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變?cè)娇?布朗運(yùn)動(dòng)越明顯。
【例1】下面三種關(guān)于布朗運(yùn)動(dòng)說法都是錯(cuò)誤的,試分析它們各錯(cuò)在哪里。
(1)大風(fēng)天常�？吹斤L(fēng)沙彌漫、塵土飛揚(yáng),這就是布朗運(yùn)動(dòng)。
(2)在較暗的房間里,從射進(jìn)來的陽光中可以看到懸浮在空氣中的微粒在不停地運(yùn)動(dòng),這些微粒的運(yùn)動(dòng)是布朗運(yùn)動(dòng)。
(3)布朗運(yùn)動(dòng)是由于液體分子對(duì)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(duì)它的撞擊越多,布郎運(yùn)動(dòng)就越顯著。
【解析】(1)(2)能在液體或氣體中做布朗運(yùn)動(dòng)的微粒都是很小的,一般數(shù)量級(jí)在 10-6m,這種微粒相對(duì)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(yùn)動(dòng)不能稱為布朗運(yùn)動(dòng),另外它們的運(yùn)動(dòng)基本上屬于在氣流作用下的定向移動(dòng),而布朗運(yùn)動(dòng)是無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。
(3)布朗運(yùn)動(dòng)的確是由于液體或氣體分子對(duì)固體微粒的碰撞引起的,但只有在固體微粒很小,各個(gè)方向的液體分子對(duì)它的碰撞不均勻才引起它做布朗運(yùn)動(dòng);
因此正確的說法是:固體微粒體積越小,布朗運(yùn)動(dòng)越顯著,如果固體微粒過大,液體分子對(duì)它的碰撞在各個(gè)方向上是均勻的,就不會(huì)做布朗運(yùn)動(dòng)了
4.分子間的相互作用力
(1)分子間同時(shí)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(shí)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(chǎng)力的表現(xiàn)。因?yàn)榉肿邮怯稍咏M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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