第十章 从粒子到宇宙
第1节 认识分子
教学目标
【知识与技能】
1.通过生活中的现象,认识物质是由分子、原子等微小粒子构成.
2.通过实验探究活动和自制分子模型,认识分子、原子的特性,培养动手能力.
3.知道油膜法测分子大小的原理.
4.知道分子的球形模型,知道分子直径的数量级.
【过程与方法】
通过对宏观物质及现象的观察和分析,了解人类认识物质结构的过程,运用猜想、实验和计算的方法知道分子是保持物质不变的最小微粒,了解大多数分子直径的数量级为10-10 m.
【情感、态度与价值观】
通过看图及自己动手做实验和计算,使学生初步体会微观世界是可以认识的,进一步培养学生的观察、实验能力,推理、想像能力;激发学生对微观世界的兴趣,使学生乐于探索微观世界.
重点难点
【重点】
油膜法测分子直径大小的原理、过程以及分子直径的数量级.
【难点】
油膜法测分子直径大小的原理、过程以及分子直径的数量级.
教学过程
知识点一 德谟克里特的猜想
【自主学习】
阅读课本P104,完成以下问题:
猜想是经验素材和科学理论之间的一座桥梁,是一种重要的科学研究方法.由于物质微粒非常微小,人们无法用肉眼进行观察,因而,研究物质结构时,经常需要猜想.
【合作探究】
演示一 德谟克里特的思考
水冲刷石头时间长了,为什么能使石头表面变得圆滑?
为什么铜像的手被摸多了,会变小?
铁铲用久了,为什么会变薄?
走进花园,为什么很远就能闻到花香?
1.它们有什么共同特点?
答:它们都是很微小地一点一点散失的.
2.据此现象,德谟克里特有什么猜想?
答:大块物体是由极小的物质粒子组成的.
【教师点拨】
1.德谟克里特把这种物质微粒叫做“原子”,这个词的意思是“不可再分割的颗粒”.
2.猜想是经验素材和科学理论之间的一座桥梁,是一种重要的科学研究方法,科学探究经常需要猜想.
知识点二 什么是分子
【自主学习】
阅读课本P105-106,完成以下问题:
1.分子概念的来源:在德谟克里特提出他的猜想之后的两千多年中,科学家进行了无数的探索和实验.随着化学学科的发展,化学家从实验中发现,自然界中确实存在着能保持物质化学性质不变的最小微粒.1811年,意大利物理学家阿伏加德罗首先把它称为分子.
2.分子:能保持物质化学性质不变的最小微粒.
3.一切物质都是由大量分子组成的.任何物体,无论它们的大小、轻重有何不同,也不论它们是否有生命,都是由分子组成的.
4.古代思想家对物质结构提出的丰富思想:我国古代的五行说及希腊人提出的四元素说.
知识点三 分子的大小
【自主学习】
阅读课本P106-107,完成以下问题:
1.分子很小,要用电子显微镜才能观察到.
2.大多数分子直径的尺度,其数量级为10-10 m(0.1 nm).
3.分子的质量也很小,一个水分子的质量为3×10-26 kg.
【合作探究】
演示二 放大上亿倍的蛋白质分子结构模型
演示三 DNA分子结构示意图
你能想象分子的大小吗?
答:一滴水里含有1.5万亿亿个水分子.假如10亿人来数一滴水里面的水分子,如果每人每分钟数100个则需要9 000年.2 500万个水分子一个挨一个地排成一行,长约1 cm.
探究 想象分子的大小
(1)一小滴油酸的体积约为 cm3,把它滴在水面上散开后,可形成厚度数量级为10-10 m的油膜.由此可以推断,油酸分子的直径约为1×10-10m.
计算方法:已知一滴油的体积V和水面上油膜面积S,那么这种油分子的直径就可以根据d=求出.
本实验需要注意什么?
答:①把分子看成一个个小球;②油分子一个紧挨一个整齐排列;③认为油膜厚度等于分子直径.
例题 油膜法测分子直径,就是把油滴滴在水面上自由扩展,最终可以看作单分子排列的油膜.现在有体积为1×10-3 cm3的一滴石油滴在湖面上,扩展成面积是3 m2的油膜,则石油分子直径约为多少?
解答 V=1×10-3 cm3=1×10-9 m3,
油分子的直径:
d==≈3.3×10-10 m.
(2)分子的体积很小,通常1 cm3的空气中,约有2.7×1019个分子,如果在一个容积为1 cm3的小盒子上开一个小孔,如果每秒让1亿个分子逸出,要经过9 000年,容器中的分子才能全部逸出.假如有这么多数目的砖块,它们不仅能将地球铺满,而且其厚度可达120 km.
【教师点拨】
人类通过数千年的探索,终于认识到自然界中的一般物质是由分子组成的,分子是一种极小的微粒.
【跟进训练】
(多选)在用油膜法测分子直径的实验中,若用字母d表示分子直径,V0表示一滴油酸酒精溶液的体积,V表示一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积,S表示紧密单分子油膜层的面积.下列关于此实验的假设以及计算中,正确的是( BD )
A.油膜由大量分子组成,其厚度远大于分子的直径
B.油膜为单层分子排列构成
C.d=
D.d=
课堂小结
1.德谟克里特的猜想
2.分子的概念
3.分子的大小
练习设计
完成本课对应训练.
温馨提示:实验视频见课件.