資源簡介

1.1 分子動理論的基本內容
【學習目標】
第1課時
1.通過任務1及其活動知道物體是由大量分子組成的,建構理想單分子模型;知道阿伏加德羅常數是聯系宏觀量與微觀量的橋梁。(物理觀念、科學思維)
2.通過任務2及其活動知道擴散現象、布朗運動的特點及其產生原因;知道分子熱運動及其影響因素。(物理觀念、科學探究)
第2課時
1.通過任務1及其活動,聯系彈簧模型,采用類比方法探究分子間的作用力,知道分子間的作用力與分子間距離的關系。(科學探究、科學思維)
2.通過任務2及其活動了解分子動理論,嘗試解釋相關的現象。(物理觀念、科學態度與責任)
【自主預習】
　　重點難點:理解擴散現象、布朗運動的成因,掌握分子間的作用力與分子間距離的關系。
教學建議:學生在初中已接觸分子動理論的基本內容,而且掌握了一定的化學(原子)知識,課前要求學生閱讀所要學習的內容,并自行完成知識體系梳理,理清知識關系、明確認知誤區。課堂教學中通過對學生進行釋疑、生活實驗引起學生的興趣,嘗試借用科學思維方法 ,引導學生分組討論、協作完成探究問題,開拓思維,體會怎樣通過宏觀量來(間接)測量微觀量。通過類比和抽象思維、理想化模型的處理,對看不見摸不著很微小的分子有個初步的了解。
導入新課:暮春時節,金黃的油菜花鋪滿了原野,微風拂過,飄來陣陣花香。為什么離花較遠的人也能夠聞到這沁人心脾的香味呢
思考并回答問題。
思考1:“墻角數枝梅,凌寒獨自開。遙知不是雪,為有暗香來。”這是北宋詩人王安石的一首膾炙人口的詩歌,它仿佛把我們也帶入了一個梅香撲鼻的世界。為什么王安石沒有靠近梅樹,卻能聞到梅花的香味呢
　　提示:梅香撲鼻正是分子運動(擴散現象)的最直接的證據,盛開的梅花的香氣分子在空中不斷擴散,我們遠遠地就能聞到梅花的香氣。
　　思考2:在一鍋水中撒一點胡椒粉,加熱時發現水中的胡椒粉在翻滾。這一現象是否能夠證明“溫度越高,布朗運動越劇烈”
　　提示:不能。首先,胡椒粉是較大的固體顆粒,做布朗運動的微粒用肉眼是看不到的。其次,水中的胡椒粉在翻滾,這是由水的對流引起的,并不是水分子撞擊的結果。
正確的打“√”,錯誤的打“×”。
(1)布朗運動就是液體分子的無規則運動。(　　)
(2)懸浮微粒越大,布朗運動越明顯。(　　)
(3)布朗運動的劇烈程度與溫度有關。(　　)
(4)固體和液體難壓縮,說明分子之間沒有空隙。(　　)
(5)分子間的引力隨距離的增大而增大,斥力隨距離的增大而減小。(　　)
　　答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×
第1課時 物體是由大量分子組成的 分子熱運動
【合作探究】
任務1　物體是由大量分子組成的
情境引入
　　烏鴉喝水是伊索寓言中的一個寓言故事,講述了一只烏鴉克服困難喝水的故事。烏鴉喝一口水大約是1 mol,你知道烏鴉喝一口水大約喝掉多少個水分子嗎
問題引領
1.1 mol物質中所含有的分子個數為多少個 我們怎么來表示它
　　解答:1 mol物質中所含有的分子個數為6.02×1023個;我們用阿伏加德羅常數(NA)來表示1 mol物質中所含有的分子個數。
2.請根據情境引入中的信息,計算一個水分子的質量。
　　解答:水的摩爾質量M=18×10-3 kg/mol,則一個水分子的質量m== kg=3.0×10-26 kg。
知識生成
1.物體是由大量①　　　　組成的。在研究物體的熱運動性質和規律時,我們把組成物體的微粒,如分子、原子或者離子統稱為分子。
2.阿伏加德羅常數
(1)對阿伏加德羅常數的認識
1 mol任何物質所包含的粒子的數目都相等,這個數叫作②　　　　　　　,用符號NA表示。在通常的計算中,可取NA=③　　　　　 mol-1,粗略計算時可取6.0×1023 mol-1。
(2)阿伏加德羅常數的意義
阿伏加德羅常數是一個重要的常數,它把摩爾質量、摩爾體積這些④　　　物理量與分子質量、分子體積等⑤　　　物理量聯系了起來。
①分子　②阿伏加德羅常數　③6.02×1023　④宏觀　⑤微觀
應用探究
[活動1]宏觀量與微觀量間的關系
例1　(2023·菏澤質檢)(多選)若以μ表示氮氣的摩爾質量,V表示在標準狀況下氮氣的摩爾體積,ρ是在標準狀況下氮氣的密度,NA為阿伏加德羅常數,m、V0分別表示每個氮分子的質量和體積,下面四個關系式中正確的是(　　)。
A.NA= B.ρ=
C.m= D.V0=
　　分析問題　(1)聯系宏觀物理量和微觀物理量、質量和體積的橋梁分別是什么
(2)氣體摩爾體積與阿伏加德羅常數的比值是一個氣體分子的體積嗎
　　提示　(1)阿伏加德羅常數;密度。　(2)不是,氣體摩爾體積與阿伏加德羅常數的比值是指一個氣體分子所占據的空間體積,遠大于一個氣體分子的體積。
　　答案　AC
解析　摩爾質量μ=m·NA=ρ·V,可得NA=,m=,ρ=,A、C兩項正確,B項錯誤;因氮氣分子間距很大,故NAV0[活動2]微觀量的計算
例2　已知氫的摩爾質量為2 g/mol,20 ℃時氫氣的密度為0.089 kg/m3,20 K時液氫的密度為70.85 kg/m3。估算可得20 ℃時體積為1 m3的氫氣中所含分子數約為　　　　 個,20 K時一個液氫分子的體積約為　　　　　m3。(已知阿伏加德羅常數為6.02×1023 mol-1)
　　答案　2.68×1025　4.69×10-29
解析　每個氫分子的質量m= kg,20 ℃時體積為1 m3的氫氣中所含分子數約為n==≈2.68×1025,20 K時一個液氫分子的體積V== m3≈4.69×10-29 m3。
歸納總結　　阿伏加德羅常數的應用
(1)微觀量:分子體積V0、分子直徑d、分子質量m0。
(2)宏觀量:物體體積V、摩爾體積Vmol、物體的質量m、摩爾質量Mmol、物體的密度ρ。
(3)微觀量與宏觀量的關系
①分子的質量:m0==。
②分子的體積:V0==(適用于固體和液體)。
③物體所含的分子數:n=·NA=·NA或n=·NA=·NA。
④阿伏加德羅常數:NA=或NA=(只適用于固體、液體)。
任務2　分子熱運動
情境引入
請仔細觀察圖1中液體、固體之間的擴散現象,圖2中顯微鏡下觀察到的懸浮在水中的花粉小顆粒不同時刻位置的連線。
圖1
圖2
問題引領
1.結合圖1中的三幅圖片,請你回答:水的顏色、墻面的顏色、茶葉蛋的顏色還是它們本來的色彩嗎 能否解釋一下原因
　　解答:不是本來的色彩了,水變成了和墨水一樣的顏色;爐子旁邊的墻面變成了黑色;茶葉蛋的顏色不再是白色,變成了和醬油差不多的顏色。原因是組成物質的分子在永不停息地做無規則運動,不同物質能夠彼此進入對方。
2.圖2中的曲線是花粉小顆粒的運動軌跡嗎 花粉小顆粒的運動叫什么運動 此類運動的原因是什么
　　解答:不是。花粉小顆粒的運動叫布朗運動。此類運動產生的原因是:當顆粒足夠小時,它受到的來自各個方向的液體(或氣體)分子的撞擊作用不平衡以及分子對微粒非常頻繁的碰撞。
3.布朗運動的特點是什么
　　解答:布朗運動的特點是“永不停息,運動無規則”;顆粒越小,溫度越高,布朗運動越劇烈。
4.分子熱運動的兩種宏觀表現是什么 為什么把分子永不停息的無規則運動叫作熱運動 能否認為溫度過低時,分子就停止運動
　　解答:擴散現象和布朗運動是分子熱運動的兩種宏觀表現,溫度越高它們的運動就越明顯,分子的無規則運動跟溫度有關,溫度越高運動就越劇烈,因此分子的無規則運動又叫熱運動。溫度過低,分子熱運動緩慢,但不會停止,因為分子在永不停息地做無規則熱運動。
知識生成
1.擴散
(1)擴散:不同種物質能夠彼此⑥　　　　的現象。擴散現象說明了物質分子在永不停息地做無規則運動。
(2)產生原因:由物質分子的⑦　　　　　產生的,不是外界作用(例如對流、重力作用等),也不是化學反應的結果。
(3)應用:擴散現象在科學技術中有很多應用。例如,在生產半導體器件時,需要在純凈半導體材料中摻入其他元素,這一過程可以在高溫條件下通過分子的⑧　　　 來完成。
2.布朗運動
(1)布朗運動:懸浮在液體中的固體小顆粒不停地做⑨　　　運動。它首先是由英國植物學家布朗在1827年用顯微鏡觀察水中的⑩　　　　時發現的。
(2)產生的原因:大量液體分子對懸浮微粒的撞擊　　　　。
(3)運動特點:永不停息、無規則。
(4)影響因素:微粒越　　　,溫度越　　　,布朗運動越明顯。
(5)布朗運動的實質:懸浮微粒的無規則運動并不是　　　　的運動,微粒永不停息的無規則運動間接地反映了　　　　在做永不停息的　　　　　。
3.熱運動
(1)分子永不停息地做　　　　　運動。
(2)　　　　是分子熱運動劇烈程度的標志。
⑥進入對方　⑦無規則運動　⑧擴散　⑨無規則　花粉顆粒　不平衡　小　高　液體分子　液體分子　無規則運動　無規則　溫度
應用探究
[活動1]對擴散現象的理解
例3　(多選)下列是小明吃砂鍋粥時碰到的現象,其中屬于擴散現象的是(　　)。
A.米粒在水中上下翻滾
B.粥熟時,香味四處飄散
C.鹽放入水中,水變味道
D.滴加香油時,周圍可聞到香油氣味
精要分析　擴散現象是不同物體彼此進入對方的現象,物體單純地發生運動不屬于擴散現象。
　　答案　BCD
解析　米粒在水中翻滾是米粒的運動,不是分子運動,不屬于擴散現象;香味四處飄散,是分子擴散到空氣中的結果,屬于擴散現象;鹽放入水中,水變味道,是因為鹽分子運動到水中,屬于擴散現象;添加香油時,香油分子運動到空氣中,使周圍可聞到香油氣味,屬于擴散現象,B、C、D三項符合題意。
[活動2]對布朗運動記錄圖的理解
例4　(改編)某同學把同一植物花粉小顆粒分別置于溫度為T1、T2的水中,記錄水中花粉小顆粒運動位置連線的圖片分別如圖1和圖2所示。已知記錄花粉小顆粒位置的時間間隔均為20 s,兩方格紙中每小格表示的面積相同。則(　　)。
A.花粉小顆粒的無規則運動證明組成花粉的分子在做無規則運動
B.T1C.若增大圖1中花粉顆粒的大小,則記錄花粉小顆粒運動位置連線的圖片可能變為圖2
D.圖中折線代表水分子的運動軌跡
分析問題　(1)影響布朗運動的因素有哪些
(2)兩圖中,哪個圖中的分子運動更劇烈
　　提示　(1)溫度和固體小顆粒的大小。(2)圖2中分子運動更劇烈。
　　答案　B
解析　花粉小顆粒的無規則運動證明水分子在永不停息地做無規則運動,A項錯誤;根據題意和圖像可知,圖2中的分子在相同時間內運動的路程更遠,因此圖2中分子運動更劇烈,水的溫度較高,T1歸納總結　　布朗運動示意圖的分析方法
布朗運動是無規則的,分析布朗運動示意圖時要注意:
(1)布朗運動示意圖中每個拐點記錄的是微粒每隔一段時間(如30 s)的位置,可采用頻閃照相的辦法記錄。
(2)兩位置所畫直線是人為畫的,在30 s內,微粒仍做無規則運動。
(3)不能將示意圖中的折線當作微粒的運動軌跡,每一段直線也不可認為是對應這段時間內的勻速直線運動軌跡,在這段時間內運動仍然是很復雜的。
(4)布朗運動示意圖只能說明每隔一段時間微粒的位置,無法確定微粒運動的軌跡。
[活動3]布朗運動與分子熱運動的區別
例5　(2023·阜陽質檢)下列關于熱運動的說法中,正確的是(　　)。
A.0 ℃的物體中的分子不做無規則運動
B.存放過煤的混凝土地面下方一段深度內都有黑色顆粒,說明煤分子在做無規則的熱運動
C.因為布朗運動的劇烈程度跟溫度有關,所以布朗運動也叫作熱運動
D.運動物體中的分子熱運動比靜止物體中的分子熱運動劇烈
　　答案　B
解析　0 ℃的物體中的分子仍然不停地做無規則運動,A項錯誤;存放過煤的混凝土地面下一段深度內都有黑色顆粒,說明煤分子在做無規則的熱運動,B項正確;分子的無規則運動叫熱運動,布朗運動是懸浮在液體或氣體中固體小顆粒的運動,布朗運動不是熱運動,C項錯誤;物體溫度越高,分子無規則運動越劇烈,物體的運動是機械運動,運動物體中的分子熱運動不一定比靜止物體中的分子熱運動劇烈,D項錯誤。
歸納總結　　　　布朗運動與分子熱運動的比較
比較項 布朗運動 熱運動
活動主體 固體小顆粒 分子
區別 是固體小顆粒的運動,是比分子大得多的分子團的運動,較大的顆粒不做布朗運動,但它本身的以及周圍的分子仍在做熱運動 是指分子的運動,分子不論大小都做熱運動,熱運動不能通過光學顯微鏡直接觀察到
共同點 都是永不停息的無規則運動,都隨溫度的升高而變得更加劇烈,都是肉眼所不能看見的,都不是宏觀物體的機械運動
聯系 布朗運動是小顆粒受到周圍液體(或氣體)分子的頻繁撞擊而做的無規則運動,它是分子做無規則運動的反映
【隨堂檢測】
1.(任務1)若某公園的路燈燈泡的容積V=1.5 mL,充入的氙氣的密度ρ=5.9 kg/m3,氙氣的摩爾質量M=0.131 kg/mol,阿伏加德羅常數NA=6×1023 mol-1,則燈泡中氙氣分子的總個數約為(　　)。
A.4×1018個 B.1×1019個
C.4×1019個 D.1×1020個
　　答案　C
解析　設氙氣的物質的量為n,則n=,氙氣分子的總數N=NA=×6×1023(個)≈4×1019個,C項正確。
2.(任務2)(多選)烤鴨味道鮮美,其烤制過程沒有添加任何調料,只需在烤制之前,把烤鴨放在腌制湯中腌制一定時間,鹽就會進入肉里。則下列說法正確的是(　　)。
A.如果讓腌制湯溫度升高,鹽進入鴨肉的速度就會加快
B.烤鴨的腌制過程說明分子之間有吸引力,把鹽分子吸進鴨肉里
C.在腌制湯中,有的鹽分子進入鴨肉,有的鹽分子從鴨肉里面出來
D.把鴨肉放入腌制湯后立刻冷凍,將不會有鹽分子進入鴨肉
　　答案　AC
解析　鹽分子進入鴨肉是因為鹽分子的擴散,溫度越高擴散得越快,A項正確;鹽進入鴨肉是因為鹽分子的無規則運動,并不是因為分子間有吸引力,B項錯誤;鹽分子永不停息地做無規則運動,有的進入鴨肉,有的離開鴨肉,C項正確;冷凍后,仍然會有鹽分子進入鴨肉,只不過速度慢一些,D項錯誤。
點評　擴散現象可發生在氣態、液態和固態物質間,只是氣態物質的擴散現象最容易發生,液態物質次之,固態物質的擴散現象在常溫下短時間內不明顯。
3.(任務2)(多選)一顆懸浮微粒受到周圍液體分子撞擊的情境如圖所示,關于布朗運動,下列說法正確的是(　　)。
A.布朗運動就是液體分子的無規則運動
B.液體溫度越高,布朗運動越劇烈
C.懸浮微粒越大,液體分子撞擊作用的不平衡性表現得越明顯
D.懸浮微粒做布朗運動,是液體分子的無規則運動撞擊造成的
　　答案　BD
解析　布朗運動是懸浮在液體表面的固體顆粒的無規則運動,是液體分子的無規則運動的表現,A項錯誤; 液體溫度越高,布朗運動越劇烈,B項正確; 懸浮微粒越小,液體分子撞擊作用的不平衡性表現得越明顯,C項錯誤; 懸浮微粒做布朗運動,是液體分子的無規則運動撞擊造成的,D項正確。
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