我們通常把中學物理知識分為五大塊:力學、熱學、電磁學、光學和原子物理。隨著第十章的結束,我們就完成了力學的新課學習。熱學包括第十一、第十二兩章內容,從知識份量上來,遠遠少于力學。事實上,中學熱學知識的深度也遠遠小于力學,如果把大學(普通)物理的深度比做十分,中學的力學可能已經到了五至六分,而熱學則不到一分,可以說只是了解一些皮毛而已。這是因為熱學的研究需要深入微觀空間,不象力學一樣直觀、表象,所以要常常用到一些特殊的方法,涉及的數(shù)學工具也比較深奧。這就意味著,知識內容雖少,理解的難度依然存在,不能認為就很輕松。在學習方向方面,我們不是重在定量的訓練(過去的教材中關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念(如守恒的觀念、統(tǒng)計的觀念、熵增大的觀念等),為高一級學校的學習做好思想方面的準備。
從兩個章節(jié)的授課安排來看,下一章主要是閱讀知識,相對的重點落在第十一章。
第十一章分三個單元:分子動理論(第1 ~ 3節(jié))、內能介紹(第4節(jié))、熱力學兩個定律(第5、6、7節(jié))。
熱學的知識和其它領域相對獨立,但仍然和我們的生產生活、科學技術密切相關,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(shù)是聯(lián)系微觀世界和宏觀世界的橋梁,并會用阿伏加德羅常數(shù)進行相關的計算
【重點】
知道物體是由大量分子組成的,知道分子的模型、大小、質量
【教學難點】
結合阿伏加德羅常數(shù)對分子大小、質量進行計算時,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
【教學過程】
○、引入
看到今天的標題,我們就會想到化學中關于物質組成的知識。事實上,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
人們在認識物質組成方面的歷史,我們已經知道得比較多了,這里不在贅述。
設問:什么是分子?
學生:分子是物質保持化學性質的最小單位,它可以包括單個或多個原子。
我們下面從物理學的角度介紹一下人們認識分子組成的典型事實——
1、相關事實
掃描隧道顯微鏡觀察(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(xiàn)取其1滴,將它滴在水面上,隨著酒精溶于水,油酸在水面上形成一單分子薄層,F(xiàn)已測得這個薄層的面積為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(xiàn)不同的分子,其大小雖然各不相同,但它們的數(shù)量級是相同的——
2、分子的大。10-10 m數(shù)量級
10-10 m在波動光學中也稱之為1埃( ),它是納米的十分之一。
過渡:分子的線度是如此之小,那么組成物體的分子個數(shù)必然是巨大的。分子的線度和組成物體的分子個數(shù)除了實驗測量之外,還有沒有理論的方法尋求呢?
二、阿伏加德羅常數(shù)
(化學知識復習)一摩爾的任何物質都含有相同的…
1、阿伏加德羅常數(shù):1mol的任何物質所含的粒子數(shù),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(shù)、摩爾質量,我們就能將宏觀量和微觀量聯(lián)系起來進行計算。阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系宏觀世界和微觀世界的重要紐帶。
2、分子大小和質量的計算
當然,在計算方面,除了重復化學科目已經做過的一些處理外,還有一個分子怎么排布的問題。有關這方面的詳細知識,在下一章會具體介紹。今天,我們會用到一些相對“模糊”的處理。具體怎么個模糊法,看下面的例題——
例題:已知金剛石的密度ρ= 3.5×103 kg/m3 ,碳的摩爾質量為12×10-3 kg/mol。現(xiàn)有一塊體積V = 5.7×10-8 m3的金剛石,它含有多少個碳原子?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:第一問很常規(guī),屬化學知識復習。
N = n NA = NA = = ×6.02×1023 = 1.00×1022
解第二問,可以先求每個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,第二種看起來似乎更精確,但只要稍做思考,就會發(fā)現(xiàn)這樣的問題:如果把每個分子所占的空間作為每個分子的體積,那么,分子之間的間隙不是不存在了嗎?。所以,第一種算法事實上更為符合事實。
從本題的第一問可以看到,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!這個數(shù)字是龐大的,也就是說,物體是由大量分子組成的。建立起這樣的觀念非常重要。
第二問則告訴我們,遇到分子間距和質量的問題,除了化學的知識復習之外,還要進行物理的思考…
三、小結
本節(jié)我們學習了兩部分內容…。知識的重點還在對化學知識的復習,建立起“物體是由大量分子組成的”這樣的觀念。在分子的排布方面,我們可以相機行事,具體問題具體分析。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,做在書上
【板書設計】
注意“教學過程”的灰色部分,即是板書計劃。
【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,每個環(huán)節(jié)都想到了。具體教學的過程中,非常理智,語言都差不多按教案設計的內容“發(fā)言”,完全沒有隨意性。
要說缺點,教學過程平淡了一些,差了一點激情。
此外,關于分子排布和分子之間有間隙的問題,沒有作業(yè)題照應,鞏固就成了問題。
本文來自:逍遙右腦記憶 http://yy-art.cn/gaoer/59579.html
相關閱讀:勻變速直線運動的速度與時間的關系