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分子熱運動(dòng)教案

時(shí)間:2024-07-28 22:06:13

分子熱運動(dòng)教案

分子熱運動(dòng)教案

分子熱運動(dòng)教案

  分子熱運動(dòng)

  第十一章 分子熱運動(dòng) 能量守恒

  我們通常把中學(xué)物理知識分為五大塊:力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)和原子物理。隨著(zhù)第十章的結束,我們就完成了力學(xué)的新課學(xué)習。熱學(xué)包括第十一、第十二兩章內容,從知識份量上來(lái),遠遠少于力學(xué)。事實(shí)上,中學(xué)熱學(xué)知識的深度也遠遠小于力學(xué),如果把大學(xué)(普通)物理的深度比做十分,中學(xué)的力學(xué)可能已經(jīng)到了五至六分,而熱學(xué)則不到一分,可以說(shuō)只是了解一些皮毛而已。這是因為熱學(xué)的研究需要深入微觀(guān)空間,不象力學(xué)一樣直觀(guān)、表象,所以要常常用到一些特殊的方法,涉及的數學(xué)工具也比較深奧。這就意味著(zhù),知識內容雖少,理解的難度依然存在,不能認為就很輕松。在學(xué)習方向方面,我們不是重在定量的訓練(過(guò)去的教材中關(guān)于氣體知識的運算量較大,從本屆起也砍掉了),而是要定性地建立一些有用的觀(guān)念(如守恒的觀(guān)念、統計的觀(guān)念、熵增大的觀(guān)念等),為高一級學(xué)校的學(xué)習做好思想方面的準備。

  從兩個(gè)章節的授課安排來(lái)看,下一章主要是閱讀知識,相對的重點(diǎn)落在第十一章。

  第十一章分三個(gè)單元:分子動(dòng)理論(第1 ~ 3節)、內能介紹(第4節)、熱力學(xué)兩個(gè)定律(第5、6、7節)。

  熱學(xué)的知識和其它領(lǐng)域相對獨立,但仍然和我們的生產(chǎn)生活、科學(xué)技術(shù)密切相關(guān),希望大家給予一定的重視。

  11~1 物體是由大量分子組成的

  【目的】

  1、知道物體是由大量分子組成的,知道分子的模型、大小、質(zhì)量

  2、知道用油膜法測定分子大小的原理

  3、理解阿伏加德羅常數是聯(lián)系微觀(guān)世界和宏觀(guān)世界的橋梁,并會(huì )用阿伏加德羅常數進(jìn)行相關(guān)的計算

  【重點(diǎn)】

  知道物體是由大量分子組成的,知道分子的模型、大小、質(zhì)量

  【教學(xué)難點(diǎn)】

  結合阿伏加德羅常數對分子大小、質(zhì)量進(jìn)行計算時(shí),分子的排列模式處理(是球形還是立方體)

  【教具】

  投影儀、掃描隧道顯微鏡拍攝的石墨照片、電子顯微鏡拍攝的硅原子照片

  【教學(xué)過(guò)程】

  ○、引入

  看到今天的標題,我們就會(huì )想到化學(xué)中關(guān)于物質(zhì)組成的知識。事實(shí)上,今天的課差不多就是這部分知識的復習,只是某些素材和研究的途徑略有不同。

  一、分子的大小

  人們在認識物質(zhì)組成方面的歷史,我們已經(jīng)知道得比較多了,這里不在贅述。

  設問(wèn):什么是分子?

  學(xué)生:分子是物質(zhì)保持化學(xué)性質(zhì)的最小單位,它可以包括單個(gè)或多個(gè)原子。

  我們下面從物理學(xué)的角度介紹一下人們認識分子組成的典型事實(shí)——

  1、相關(guān)事實(shí)

  掃描隧道顯微鏡觀(guān)察(教材彩圖2)→根據放大率反推分子大小

  *電子顯微鏡(照片)→根據放大率反推分子大小

  單分子油膜法

  a、原理…,以油酸分子呈立方體排列“估算”→關(guān)系:d =

  b、操作:油酸→稀釋→滴入→酒精溶解→撒石膏粉(或痱子粉)取膜→面積計算

  例題:將1cm3的油酸溶于酒精,制成200cm3的的油酸酒精溶液。已知1cm3溶液有50滴,現取其1滴,將它滴在水面上,隨著(zhù)酒精溶于水,油酸在水面上形成一單分子薄層,F已測得這個(gè)薄層的面積為0.2m2 ,試由此估算油酸分子的直徑。

  解:d = = = 5×10-10 m

  答:略。

  用不同的途徑測量,發(fā)現不同的分子,其大小雖然各不相同,但它們的數量級是相同的——

  2、分子的大。10-10 m數量級

  10-10 m在波動(dòng)光學(xué)中也稱(chēng)之為1埃( ),它是納米的十分之一。

  過(guò)渡:分子的線(xiàn)度是如此之小,那么組成物體的分子個(gè)數必然是巨大的。分子的線(xiàn)度和組成物體的分子個(gè)數除了實(shí)驗測量之外,還有沒(méi)有理論的方法尋求呢?

  二、阿伏加德羅常數

 。ɑ瘜W(xué)知識復習)一摩爾的任何物質(zhì)都含有相同的…

  1、阿伏加德羅常數:1mol的任何物質(zhì)所含的粒子數,即:NA = 6.02×1023 mol-1(精確值為6.0221367×1023 mol-1)

  顯然,有了阿伏加德羅常數、摩爾質(zhì)量,我們就能將宏觀(guān)量和微觀(guān)量聯(lián)系起來(lái)進(jìn)行計算。阿伏加德羅常數是聯(lián)系宏觀(guān)世界和微觀(guān)世界的重要紐帶。

  2、分子大小和質(zhì)量的計算

  當然,在計算方面,除了重復化學(xué)科目已經(jīng)做過(guò)的一些處理外,還有一個(gè)分子怎么排布的問(wèn)題。有關(guān)這方面的詳細知識,在下一章會(huì )具體介紹。今天,我們會(huì )用到一些相對“模糊”的處理。具體怎么個(gè)模糊法,看下面的例題——

  例題:已知金剛石的密度= 3.5×103 kg/m3 ,碳的摩爾質(zhì)量為12×10-3 kg/mol,F有一塊體積V = 5.7×10-8 m3的金剛石,它含有多少個(gè)碳原子?如果認為碳原子是緊密地排列在一起的,試求碳原子的直徑。

  解:第一問(wèn)很常規,屬化學(xué)知識復習。

  N = n NA = NA = = ×6.02×1023 = 1.00×1022

  解第二問(wèn),可以先求每個(gè)碳原子所占據的空間

  v = = = = = = 5.70×10-30 m3

  如果認為碳原子呈立方體排列,碳原子的直徑d = = 1.79×10-10 m

  如果認為碳原子呈球形排列,則 v = π( )3 ,故,碳原子的直徑d = = 2.22×10-10 m

  這兩種算法導致的結果差異較大,第二種看起來(lái)似乎更精確,但只要稍做思考,就會(huì )發(fā)現這樣的問(wèn)題:如果把每個(gè)分子所占的空間作為每個(gè)分子的體積,那么,分子之間的間隙不是不存在了嗎?。所以,第一種算法事實(shí)上更為符合事實(shí)。

  從本題的第一問(wèn)可以看到,57mm3的鉆石(相當于鉆戒上的一顆小鉆石)所含的碳原子居然有1022個(gè)!這個(gè)數字是龐大的,也就是說(shuō),物體是由大量分子組成的。建立起這樣的觀(guān)念非常重要。

  第二問(wèn)則告訴我們,遇到分子間距和質(zhì)量的問(wèn)題,除了化學(xué)的知識復習之外,還要進(jìn)行物理的思考…

  三、小結

  本節我們學(xué)習了兩部分內容…。知識的重點(diǎn)還在對化學(xué)知識的復習,建立起“物體是由大量分子組成的”這樣的觀(guān)念。在分子的排布方面,我們可以相機行事,具體問(wèn)題具體分析。分子所占的空間和分子本身的大小是有差距的,這樣的情形在氣體中將會(huì )更加明顯。

  四、作業(yè)布置

  教材P71第(1)(2)(3)(4)題,上作業(yè)本

  《優(yōu)化設計》P58第1、2、3、4、5、6題,做在書(shū)上

  【板書(shū)設計】

  注意“教學(xué)過(guò)程”的灰色部分,即是板書(shū)計劃。

  【教后感】

  分量非常合適,計劃貫徹也很到位。主要還是備課細致,每個(gè)環(huán)節都想到了。具體教學(xué)的過(guò)程中,非常理智,語(yǔ)言都差不多按教案設計的內容“發(fā)言”,完全沒(méi)有隨意性。

  要說(shuō)缺點(diǎn),教學(xué)過(guò)程平淡了一些,差了一點(diǎn)激情。

  此外,關(guān)于分子排布和分子之間有間隙的問(wèn)題,沒(méi)有作業(yè)題照應,鞏固就成了問(wèn)題。

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