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高三物理《分子运动论》的教案设计
1.分子动理论基本内容:
物体是由大量分子组成的;
分子永不停息地做无规则运动;
分子间存在着相互作用力。
2.物质是由大量分子组成的
这里的分子是指构成物质的单元,即具有各种物质化学性质的最小微粒;可以是原子、离子,也可以是分子。在热运动中它们遵从相同的规律,所以统称为分子。
(1)分子的大小:分子直径数量级为10-10m;可用油膜法测定。分子质量的数量级是10-27-10-26kg
油膜法具体做法是:将油酸用酒精稀释后滴加在水面上,油酸在水面上散开,其中酒精溶于水中,并很快挥发,在水面上形成一层纯油酸膜,由于油酸分子的部分原子与水有很强的亲合力,这样就形成了紧密排列的单分子层油膜。根据稀释前油酸的体积V和薄膜的面积S即可算出油酸薄的厚度的d=V/S,L即为分子的直径。用此方法得出的油酸分子的直径数量级是10-10m。
(2)阿伏加德罗常数:1摩尔任何物质含有的粒子数都相同.其值为:NA=6.02 1023.
(3)分子间存在间隙:①分子永不停息地做无规则运动,说明分子间有间隙。 ②气体容易被压缩,说明分子间有间隙。③水和酒精混合后的体积小于两者原来的体积之和,说明分子间有间隙。④用两万个标准大气压的压强压缩钢筒中的油,发现油可以透过筒壁逸出,说明分子间有间隙。
说明:这里建立了一个理想化模型:把分子看作是小球,所以求出的数据只在数量级上是有意义的。固体、液体被理想化地认为各分子是一个挨一个紧密排列的,每个分子的体积就是每个分子平均占有的空间。分子体积=物体体积分子个数。气体分子仍视为小球,但分子间距离较大,不能看作一个挨一个紧密排列,所以气体分子的体积远小于每个分子平均占有的空间。每个气体分子平均占有的空间看作以相邻分子间距离为边长的正立方体。
3.分子的热运动
(1)分子热运动:物体里的大量分子做永不停息的无规则运动,随温度的升高而加剧。扩散现象和布朗运动可以证明分子热运动的存在。
(2)布朗运动:是指悬浮在液体中的花粉颗粒永不停息地做无规则运动.它并不是分子本身的运动.液体分子的无规则运动是布朗运动产生的原因,布朗运动虽不是分子的运动,但其无规则性正反映了液体分子运动的无规则性.
布朗运动的剧烈程度与颗粒大小和温度有关.
注意点:①形成条件是:只要微粒足够小。②温度越高,布朗运动越激烈。③观察到的是固体微粒(不是液体,不是固体分子)的无规则运动,反映的是液体分子运动的无规则性。④实验中描绘出的是某固体微粒每隔30秒的位置的连线,不是该微粒的运动轨迹。
【思考】为什么微粒越小,布朗运动越明显?
【分析】在任何一个选定的方向上,同一时刻撞击固体微粒的液体分子个数与微粒的横截面积成正比,即与微粒的线度r的平方成正比,从而对微粒的撞击力的合力F与微粒的线度r的平方成正比;而固体微粒的质量m与微粒的体积成正比,即与微粒的线度r的立方成正比,因此其加速度a=F/mr -1,即加速度与微粒线度r成反比。所以微粒越小,运动状态的改变越快,布朗运动越明显。
【例1】下面三种关于布朗运动说法都是错误的,试分析它们各错在哪里。
(1)大风天常常看到风沙弥漫、尘土飞扬,这就是布朗运动。
(2)在较暗的房间里,从射进来的阳光中可以看到悬浮在空气中的微粒在不停地运动,这些微粒的运动是布朗运动。
(3)布朗运动是由于液体分子对固体小颗粒的撞击引起的,固体小颗粒的体积越大,液体分子对它的撞击越多,布郎运动就越显着。
【解析】(1)(2)能在液体或气体中做布朗运动的微粒都是很小的,一般数量级在 10-6m,这种微粒相对于可视的微粒是很小的,肉眼是看不到的,必须借助于显微镜,但它又比分子要大得多。风天看到的灰砂尘土都是较大的颗粒,它们的运动不能称为布朗运动,另外它们的运动基本上属于在气流作用下的定向移动,而布朗运动是无规则运动。
(3)布朗运动的确是由于液体或气体分子对固体微粒的碰撞引起的,但只有在固体微粒很小,各个方向的液体分子对它的碰撞不均匀才引起它做布朗运动;
因此正确的说法是:固体微粒体积越小,布朗运动越显着,如果固体微粒过大,液体分子对它的碰撞在各个方向上是均匀的,就不会做布朗运动了
4.分子间的相互作用力
(1)分子间同时存在着相互作用的引力和斥为,引力和斥力都随分子间距离增大而减小,随分子间距离减小而增大.但斥力的变化比引力的变化快.实际表现出来的分子力是引力和斥力的合力.
(2)分子间作用力(指引力和斥力的合力)随分子间距离而变的规律是:①r
(3)从本质上来说,分子力是电场力的表现。因为分子是由原子组成的,原子内有带正电的原子核和带负电的电子,分子间复杂的作用力就是由这些带电粒子间的相互作用而引起的。(也就是说分子力的本质是四种基本基本相互作用中的电磁相互作用)。
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