3.分子的热运动-【金版新学案】2024-2025学年高中物理选择性必修3同步课堂高效讲义教师用书（教科版2019）

3.分子的热运动 【素养目标】　1.知道扩散现象是由于分子的热运动产生的。2.知道布朗运动并理解其成因。3.理解热运动和分子平均动能的影响因素。 知识点一　扩散现象 [情境导学]　“墙角数枝梅，凌寒独自开。遥知不是雪，为有暗香来。”是北宋诗人王安石的一首脍炙人口的诗歌，把我们也仿佛带入了一个梅香扑鼻的冰雪世界。为什么王安石没有靠近梅树，却能闻到梅花的香味呢？ 提示：梅香扑鼻正是分子运动(扩散现象)最直接的证据，盛开的梅花的香气在空中不断扩散，不需靠近，就能闻到梅花的香气。 (阅读教材P9－P10完成下列填空) 1．定义：不同物体相互接触时彼此进入的现象。 2．产生原因：物质分子的无规则运动。 3．意义：证明了物质分子永不停息地做无规则运动。 4．特点：温度越高，扩散越快。 5．应用：利用真空、高温条件下固体原子的扩散，可以向半导体材料中掺入其他元素，制成各种半导体器件。 [问题探究]　观察图示，当一滴红墨水滴入一杯清水中，最后这一杯水完全变成了红色。请回答下列问题： (1)这是一种什么物理现象？ (2)这种物理现象产生的原因是什么？ (3)这种物理现象在固体中能发生吗？ 提示：(1)扩散现象； (2)物质分子的无规则运动； (3)能。在气体、液体、固体中均能发生扩散现象，气体的扩散现象最明显，扩散现象在任何情况下都可以发生，与外界因素无关。 (2023·吉林江城中学高二月考)关于扩散现象，下列说法正确的是(　　) A．只有气体和液体才能发生扩散现象 B．扩散现象使人们直接看到了分子的运动 C．扩散现象说明分子是整体定向移动的 D．温度越高，扩散越快，扩散现象越明显 答案：D 解析：一切物质的分子都在不停地做无规则运动，所以固体、液体和气体之间都会发生扩散现象，扩散现象表明分子处于永不停息的无规则运动状态，但分子体积太小，人们不可能直接看到，故A、B、C错误；温度越高，扩散越快，扩散现象越明显，故D正确。 1．影响扩散现象是否明显的因素 (1)物态：扩散现象发生时，气态物质的扩散现象最快最显著，液态物质次之，固态物质的扩散现象最慢，并且短时间内非常不明显。 (2)温度：在两种物质一定的前提下，扩散现象发生的明显程度与物质的温度有关，温度越高，扩散现象越显著。 (3)浓度差：扩散现象发生的明显程度还与两种物质的浓度差有关，浓度差越大，扩散现象越明显。 2．扩散现象的特点 (1)永不停息；(2)无规则。 3．产生扩散现象的原因 扩散现象不是外界作用引起的，而是分子无规则运动的直接结果，是分子无规则运动的宏观反映。 学生用书↓第10页 针对练1.(多选)下列是小明做砂锅粥时碰到的现象，属于扩散现象的是(　　) A．米粒在水中上下翻滚 B．粥熟时，香味四处飘散 C．盐放入水中，水变味道 D．添加香油时，周围可闻到香油气味 答案：BCD 解析：米粒在水中翻滚是米粒的运动，不是分子运动，不属于扩散现象，故A错误；粥熟时，香味四处飘散，是分子扩散到空气中的结果，是扩散现象，故B正确；盐放入水中，水变味道，是因为盐分子扩散到水中，是扩散现象，故C正确；添加香油时，香油分子运动到空气中，使周围可闻到香油气味，是扩散现象，故D正确。故选BCD。 针对练2.对下列相关物理现象的解释错误的是(　　) A．高压作用下的油会透过钢管壁渗出，说明分子是不停运动着的 B．水和酒精混合后总体积减小，说明分子间有空隙 C．存放过煤的混凝土地面下一定深度内都有黑色颗粒，此现象属于扩散现象 D．在一杯热水中放几粒盐，整杯水很快会变咸，这是盐分子在高温下无规则运动加剧的结果 答案：A 解析：高压作用下的油会透过钢管壁渗出，说明分子间有间隙，A错误；水和酒精混合后总体积减小，说明分子间有空隙，B正确；存放过煤的混凝土地面下一定深度内都有黑色颗粒，此现象属于扩散现象，说明煤分子在做无规则的运动，C正确；在一杯热水中放几粒盐，整杯水很快会变咸，这是盐分子在高温下无规则运动加剧的结果，D正确。 知识点二　布朗运动 [情境导学]　冬天在我国北方很多地方易出现雾霾天气，如图所示。 雾霾颗粒悬浮在空气中，不易沉降，极大地影响了人们的视线，也给交通带来不便，你知道霾的小颗粒在做什么运动吗？ 提示：布朗运动。 (阅读教材P10－P12完成下列填空) 1．定义：悬浮在液体(或气体)中的微粒的无规则运动。 2．产生原因：大量液体(或气体)分子对悬浮微粒撞击作用的不平衡性。 3．影响因素：微粒的大小和温度的高低。微粒越小，温度越高，布朗运动就越明显。 4．意义：布朗运动虽然不是分子的运动，但它间接反映了液体(或气体)分子运动的无规则性。 [问题探究] 如图所示，用显微镜观察放在水中的花粉，追踪几粒花粉，每隔30 s记下它们的位置，用折线分别依次连接这些点。 结合图线分析以下问题： (1)从图中可看出花粉微粒运动的特点是什么？ (2)花粉微粒为什么会做这样的运动？ (3)这种运动反映了什么？ 提示：(1)花粉微粒的运动是无规则的。 (2)花粉微粒受到水分子不平衡的撞击作用，在某一瞬间，微粒在某个方向受到的撞击作用较强，在下一瞬间，微粒受到另一方向的撞击作用较强，这样就引起了花粉微粒的无规则运动。 (3)这种运动反映了水分子运动的无规则性。 如图所示是有关布朗运动的图，下列说法中正确的是(　　) 学生用书↓第11页 A.图中记录的是液体(或气体)分子无规则运动的情况 B．图中记录的是小微粒分子无规则运动的情况 C．图中记录的是小微粒做布朗运动的轨迹 D．图中记录的是小微粒在不同时刻的位置的连线 答案：D 解析：布朗运动不是微粒分子的无规则运动，也不是液体分子的无规则运动，而是大量液体(或气体)分子做无规则运动时与悬浮在液体(或气体)中的小微粒发生碰撞，从而使小微粒做无规则运动，即布朗运动是小微粒的运动，故A、B错误；题图中每个拐点记录的是小微粒每隔一定时间的位置，在这段时间内小微粒做的也是无规则运动，而不一定是直线运动，题图中记录的不是小微粒的运动轨迹，而是不同时刻的位置连线，故C错误，D正确。 扩散现象与布朗运动的比较 物理 　现象 异同点 扩散现象 布朗运动 不同点 产生原因 物质分子永不停息地做无规则运动 直接原因：大量液体(或气体)分子对悬浮微粒撞击的不平衡性。 根本原因：液体(或气体)分子的无规则运动 影响 因素 (1)温度：温度越高，扩散越快 (2)浓度差：从浓度大处向浓度小处扩散 (3)还与物质的状态、物体的密度差有关 (1)温度：温度越高，布朗运动越显著 (2)悬浮微粒的大小：微粒越小，布朗运动越明显 现象 本质 是分子永不停息的无规则运动 是悬浮微粒的运动，是液体(或气体)分子无规则运动的宏观反映 相同点 (1)产生的根本原因相同，都是分子永不停息地做无规则运动 (2)它们都随温度的升高而表现得更加明显 针对练1.一颗悬浮微粒受到周围液体分子撞击的情境如图所示。关于布朗运动，下列说法正确的是(　　) A．布朗运动就是液体分子的规则运动 B．当液体温度很低时，布朗运动将停止 C．肉眼可以观察到悬浮微粒的布朗运动 D．悬浮微粒越大，液体分子撞击作用的不平衡性表现得越不明显 答案：D 解析：布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，A错误；当液体温度很低时，布朗运动不剧烈，但是不会停止，B错误；要借助显微镜才能观察到布朗运动，C错误；悬浮微粒越大，液体分子撞击作用的不平衡性表现得越不明显，D正确。 针对练2.(2023·绍兴市高二期中)如图所示，把一块铅和一块金的接触面磨平、磨光后紧紧压在一起，五年后发现金中有铅、铅中有金。对此现象，下列说法正确的是(　　) A．属于扩散现象，原因是金分子和铅分子的相互吸引 B．属于扩散现象，原因是金分子和铅分子的无规则运动 C．属于布朗运动，由于外界压力使小金粒、小铅粒彼此进入对方中 D．属于布朗运动，小金粒进入铅块中，小铅粒进入金块中 答案：B 解析：把接触面磨平，使铅块和金块的距离很近，由于分子不停地做无规则运动，金分子和铅分子进入对方，这是扩散现象，故A、C、D错误，B正确。 学生用书↓第12页 知识点三　热运动和分子动能 [情境导学]　运动的足球可以对外做功，因此具有动能，运动的分子是否也可以对外做功，具有动能呢？ 提示：运动的分子也可以对外做功，具有动能，称为分子动能。 (阅读教材P13完成下列填空) 1．热运动 (1)定义：分子的无规则运动。 (2)特点：①永不停息；②无规则；③温度越高，分子的热运动越剧烈。 2．分子的平均动能 (1)定义：大量分子做热运动的动能的平均值。 (2)影响因素：温度是分子热运动平均动能的标志。温度越高，分子的平均动能越大。 [问题探究]　如图，分别向10 ℃和50 ℃的水中滴入一滴红墨水，请问： (1)哪杯水中红墨水扩散得快？ (2)哪杯水中分子的平均动能大？ (3)影响分子平均动能的因素是什么？ 提示：(1)装50 ℃水的杯子。 (2)装50 ℃水的杯子中的水分子平均动能大。 (3)温度。 角度1　热运动 下列关于热运动的说法中正确的是(　　) A．分子热运动是指扩散现象和布朗运动 B．分子热运动是物体被加热后的分子运动 C．分子热运动是大量分子做永不停息的无规则运动 D．物体运动的速度越大，其内部分子的热运动就越剧烈 答案：C 解析：分子热运动是指大量分子做永不停息的无规则运动，物体被加热、不被加热，其分子都在进行着热运动，故B错误，C正确；扩散现象和布朗运动证实了分子的热运动，但分子热运动不是指扩散现象和布朗运动，A错误；分子热运动是物体内部分子的运动，属微观的范畴，与物体的宏观运动没有关系，故D错误。 角度2　分子动能 关于分子动能，正确的说法是(　　) A．某种物体的温度是0 ℃，说明物体中分子的平均动能为零 B．物体温度升高时，所有分子的动能都增大 C．同种物体，温度高时分子的平均动能一定比温度低时的大 D．物体的运动速率越大，则物体的分子动能也越大 答案：C 解析：物体中的分子在永不停息地做无规则运动，所以某种物体的温度是0 ℃，物体中分子的平均动能并不为零；当温度升高时，分子运动更剧烈，平均动能增大，但并不是所有分子的动能都增大；物体的运动速率越大，说明物体的动能越大，这并不能代表物体内部分子热运动越剧烈，则物体的分子动能不一定越大。故选C。 1．热运动 (1)分子的“无规则运动”，是指由于分子之间的相互碰撞，每个分子的运动速度无论是方向还是大小都在不断地变化。 (2)热运动是对于大量分子的整体而言的，对个别分子无意义。 (3)分子热运动的剧烈程度虽然受到温度影响，温度高分子热运动快，温度低分子热运动慢，但分子热运动永远不会停息。 2．布朗运动与热运动的区别与联系 布朗运动 热运动 不同点 研究对象 悬浮微粒 分子 观察难易程度 可以在显微镜下看到，肉眼看不到 在光学显微镜下看不到 相同点 ①无规则；②永不停息；③温度越高越剧烈 联系 周围液体(或气体)分子的热运动是布朗运动产生的原因，布朗运动反映了液体(或气体)分子的热运动 说明：分子无规则的运动，不是宏观物体的机械运动，二者没有关系 学生用书↓第13页 3.分子动能 (1)单个分子的动能 ①分子在永不停息地做无规则热运动，每个分子动能大小一般不同并且时刻在变化。 ②热现象是大量分子无规则运动的统计规律，对个别分子的动能没有实际意义。 (2)分子的平均动能 ①温度是大量分子无规则热运动的宏观表现，具有统计意义。温度升高，分子平均动能增大，但不是每一个分子的动能都增大。个别分子动能可能增大也可能减小，个别分子甚至几万个分子热运动的动能大小不受温度影响，但总体上所有分子的动能之和一定是增加的。 ②只要温度相同，任何物质的分子的平均动能都相同。由于不同物质的分子质量不一定相同，所以同一温度下，不同物质分子运动的平均速率一般不相同。 针对练．一杯水含有大量的水分子，若杯中水的温度升高，则(　　) A．水分子的平均动能增大 B．只有个别水分子动能增大 C．所有水分子的动能都增大 D．每个水分子的动能改变量均相同 答案：A 解析：水的温度升高，即其内部的水分子运动得更加剧烈，水分子的平均动能增大，对个别分子不适用，故A正确，B、C、D错误。 1．(2023·江苏徐州期中)下列词句中，描述的现象与分子热运动密切相关的是(　　) A．沙飞朝似幕，云起夜疑城 B．踏花归去马蹄香 C．拂墙花影动，疑是玉人来 D．风沙刮地塞云愁 答案：B 解析：“沙飞朝似幕，云起夜疑城”，沙和云肉眼可见，它们的运动不属于分子热运动，是机械运动，故A错误；“踏花归去马蹄香”，马踏花而蹄香，是因为马蹄踏碎了花，马蹄上的花香扩散到空气中，所以是扩散现象，直接证明了分子热运动，故B正确；“拂墙花影动，疑是玉人来”，花动，肉眼可见，是机械运动，不属于分子热运动，故C错误；“风沙刮地塞云愁”，风沙的运动肉眼可见，是机械运动，不属于分子热运动，故D错误。 2．(选自鲁科版教材课后练习)以下关于热运动的说法，正确的是(　　) A．水流速度越大，水分子的热运动越剧烈 B．水凝结成冰后，水分子的热运动停止 C．水的温度越高，水分子的热运动越剧烈 D．水的温度升高，每一个水分子的运动速率都会增大 答案：C 解析：水流速度是机械运动速度，不能反映热运动情况，A错误；分子在永不停息地做无规则运动，B错误；水的温度升高，水分子的平均速率增大，水分子的热运动越剧烈，但并非每一个水分子的运动速率都增大，D错误，C正确。 3．(多选)(2023·四川达州统考一模)下列说法正确的是(　　) A．空气对流是气体分子热运动的宏观表现 B．墨汁滴入水中后碳粒慢慢在水中散开，温度越高混合均匀所用的时间越短，这说明温度越高布朗运动越剧烈 C．撒一点胡椒粉在水里，加热时发现水中的胡椒粉很快地在翻滚散开，这说明温度越高布朗运动越剧烈 D．在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素 答案：BD 解析：空气对流属于机械运动，是气体分子集体定向移动的结果，不是热运动引起的，故A错误；墨汁混合均匀的过程中，由于水分子的无规则运动使得碳粒无规则运动，温度越高布朗运动越显著，混合均匀所用的时间越短，故B正确；撒一点胡椒粉在水里，加热时发现水中的胡椒粉在翻滚散开，是水的对流使胡椒粉在水中混合均匀，不是布朗运动，故C错误；生产半导体器件时需要在纯净的半导体材料中掺入其他元素，这可以在高温条件下利用分子的扩散来完成，故D正确。 4．(多选)质量相等的氢气和氧气在温度相同时，下列说法中正确的是(　　) A．两种气体的分子平均动能相等 B．氢气分子的平均速率大于氧气分子的平均速率 C．两种气体分子热运动的总动能相等 D．氢气分子热运动的总动能大 答案：ABD 解析：因为温度是分子平均动能的标志，故A正确；因为氢气的分子质量小于氧气的分子质量，所以氢气分子的平均速率大于氧气分子的平均速率，故B正确；因为质量相同，所以氢气分子热运动的总动能大，故C错误，D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $$