1.分子动理论的基本内容-【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（人教版2019）

1．分子动理论的基本内容 【素养目标】　1.知道分子动理论的三条基本内容。2.认识物体是由大量分子组成的，知道阿伏加德罗常数的物理意义、数值和单位。3.知道扩散现象和布朗运动，理解扩散现象和布朗运动产生的原因。4.知道分子间存在空隙和相互作用力，并理解分子间作用力与分子间距离的关系和规律。 知识点一　物体是由大量分子组成的 [情境导学]　有人设计了一个有趣的问题：1 mol(或者18 g)水中含有水分子的数量达6.02×1023个。 (1)如果动用60亿人来数这些水分子，每人每秒数一个，大约需要多少时间数完？ (2)由此，你对组成物体的分子数量有什么认识？ 提示：(1)大约需要300万年；(2)物体是由大量分子组成的。 (阅读教材P2—P3完成下列填空) 1．物体是由大量分子组成的。 2．阿伏加德罗常数 (1)定义：1 mol的任何物质都含有相同的粒子数，这个数量用阿伏加德罗常数表示。 (2)大小：NA≈6.02×1023 mol-1。 [问题探究]　(1)固体、液体分子体积的和近似等于固体、液体的体积吗？气体分子体积的和近似等于气体的体积吗？ (2)应该建立怎样的分子模型？ 提示：(1)近似等于；不近似等于。 (2)①球体模型(固体和液体) 如图甲所示，固体和液体可看作一个个紧挨着的球形分子排列而成，忽略分子间空隙。d＝＝(V0为分子体积，d为分子的直径)。 ②立方体模型(气体) 如图乙所示，气体分子间的空隙很大，把气体分成若干个小立方体，气体分子位于每个小立方体的中心，每个小立方体是每个气体分子所占空间的体积。d＝＝(V0为每个气体分子所占空间的体积，d为分子间的平均距离)。 (多选)已知铜的摩尔质量为M(kg/mol)，铜的密度为ρ(kg/m3)，阿伏加德罗常数为NA(mol-1)。下列判断正确的是(　　 ) A．1 kg铜所含的原子数为 B．1 m3铜所含的原子数为 C．1个铜原子的体积为 D．铜原子的直径为 答案：ACD 解析：1 kg铜所含的原子数为N＝，故A正确；1 m3铜所含的原子数为N＝nNA＝，故B错误；1个铜原子的体积为V＝，故C正确；铜原子的体积为V＝π·，则直径为d＝，故D正确。 变式拓展．(多选)若以M表示氧气的摩尔质量，ρ表示标准状况下氧气的密度，NA表示阿伏加德罗常数，则(　　) A．每个氧气分子的质量为 B．在标准状况下每个氧气分子的体积为 C．单位质量的氧气所含氧气分子数为 D．在标准状况下单位体积的氧气所含氧分子个数为 答案：AC 解析：每个氧气分子的质量等于每摩尔氧气的总质量与每摩尔氧气分子总数的比值，即等于，A正确；气体分子不是一个挨着一个的，无法求出气体分子的体积，B错误；单位质量的氧气所含氧气分子数等于每摩尔氧气分子总数与每摩尔氧气的总质量的比值，等于，C正确；在标准状况下单位体积的氧气所含氧分子个数为，D错误。 微观量与宏观量的理解及其关系 1．微观量：分子质量m0、分子体积(或气体分子所占空间的体积)V0、分子直径(或气体分子间的平均距离)d。 学生用书第2页 2．宏观量：物质的质量m、体积V、密度ρ、摩尔质量M、摩尔体积Vmol。 3．微观量与宏观量的几个常见关系 (1)分子的质量：m0＝，M表示摩尔质量，适用于固体、液体和气体。 (2)分子的体积：V0＝＝，适用于固体和液体，Vmol表示摩尔体积。对于气体，V0表示每个气体分子所占空间的体积。　　 (3)单位质量中含有的分子数：N＝。 (4)单位体积中含有的分子数：N＝＝。 (5)气体分子间的平均距离：d＝＝(V0为气体分子所占空间的体积)。 (6)固体、液体分子的直径：d＝＝。 注意：阿伏加德罗常数是联系宏观量与微观量的“桥梁”。　　 针对练．已知水的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏加德罗常数为NA。若用m0表示一个水分子的质量，用V0表示一个水分子的体积，下列表达式中正确的是(　　) A．m0＝ B．m0＝ C．V0＝ D．V0＝ 答案：A 解析：一个分子的质量等于摩尔质量除以阿伏加德罗常数，则有m0＝，故A正确，B错误；由于水分子间隙小，所以一个水分子的体积等于摩尔体积除以阿伏加德罗常数，则有V0＝＝，故C、D错误。 　　　 知识点二　分子热运动 [情境导学]　如图甲为冬天人们在客厅中养的水仙花，整个房间会弥漫着水仙花的香味；如图乙为雾霾天气的情景，雾霾极大地影响了人们的视线，也给交通带来不便。 (1)整个房间弥漫着水仙花的香味是什么现象？ (2)雾霾中有大量的PM2.5小颗粒，它们在做什么运动？ 提示：(1)整个房间弥漫着水仙花的香味是花香扩散的结果，是扩散现象。 (2)雾霾中的PM2.5小颗粒做布朗运动。 (阅读教材P3—P4完成下列填空) 1．扩散 (1)定义：不同种物质能够彼此进入对方的现象。 (2)产生原因：物质分子的无规则运动。 (3)应用举例：在高温条件下通过分子的扩散，在纯净半导体材料中掺入其他元素。 2．布朗运动 (1)定义：悬浮微粒的无规则运动叫作布朗运动。英国植物学家布朗首先在显微镜下研究了这种运动。 (2)产生的原因：液体(或气体)分子无规则运动对微粒撞击作用的不平衡性。 (3)影响因素 ①微粒越小，布朗运动越明显。 ②温度越高，布朗运动越剧烈。 3．热运动 (1)定义：分子永不停息的无规则运动叫作热运动。 (2)温度是分子热运动剧烈程度的标志。 [问题探究]　根据分子热运动，请思考： (1)扩散现象和布朗运动都与温度有关，它们是不是都属于热运动？ (2)液体中固体小颗粒的布朗运动就是液体分子的无规则运动吗？ 学生用书第3页 (3)温度越低，分子的热运动越慢，在温度为0 ℃以下时分子就会停止热运动吗？ 提示：(1)不是；(2)不是；(3)不会。 角度一　扩散现象的理解 关于扩散现象，下列说法正确的是(　　) A．温度越高，扩散进行得越快 B．扩散现象是不同物质间的一种化学反应 C．扩散现象只能在液体中发生 D．液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的 答案：A 解析：根据分子扩散现象的显著程度与温度的关系可知，温度越高，扩散进行得越快，故A正确；扩散现象是由分子无规则运动引起的，没有产生新的物质，是物理现象，故B错误；扩散现象在气体、液体和固体中都能发生，故C错误；液体中的扩散现象是由于液体分子无规则运动产生的，故D错误。 扩散现象的理解 1．扩散现象是由于物质分子的无规则运动产生的。 2．气体物质的扩散现象最显著；常温下物质处于固态时扩散现象比较缓慢。 3．扩散现象发生的显著程度与温度有关，温度越高，扩散现象越显著，这表明温度越高，分子运动越剧烈。 4．扩散现象还说明分子间存在间隙。　　 角度二　布朗运动的理解 如图甲描绘的是一颗悬浮微粒受到周围液体分子撞击的情景；图乙是某液体中悬浮微粒做布朗运动的示意图(每隔30 s记录一次微粒的位置)。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无规则运动 B．液体温度越低，布朗运动越剧烈 C．悬浮微粒做布朗运动，是液体分子的无规则运动对悬浮微粒撞击作用的不平衡性造成的 D．图乙中记录的是悬浮微粒做布朗运动的轨迹 答案：C 解析：布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，是液体分子无规则运动的表现，A错误；液体温度越高，布朗运动越剧烈，B错误；悬浮微粒做布朗运动，是液体分子的无规则运动对悬浮微粒撞击作用的不平衡性造成的，C正确；题图乙中每个拐点记录的是悬浮微粒每隔30 s的位置，而在30 s内悬浮微粒做的是无规则运动，而不是直线运动，D错误。 扩散现象与布朗运动的比较 项目 扩散现象 布朗运动 不 同 点 定义 不同种物质能够彼此进入对方的现象 悬浮在液体(或气体)中的微粒的无规则运动 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：从浓度大处向浓度小处扩散 (3)物质的状态、物质间的密度差等 (1)温度：温度越高，布朗运动越明显 (2)微粒的大小：微粒越小，布朗运动越明显 微观机制 扩散现象说明了物质分子都在永不停息地做无规则运动 布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，并不是分子的无规则运动，而是间接反映了液体(或气体)分子的无规则运动 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 学生用书第4页 角度三　扩散现象、布朗运动与分子热运动的比较 (多选)下列说法中正确的是(　　) A．扩散现象是由物质分子无规则运动产生的 B．布朗运动是液体(或气体)分子的运动，它说明分子永不停息地做无规则运动 C．热运动是分子的无规则运动，同种物质的分子的热运动剧烈程度一定相同 D．扩散现象、布朗运动和分子热运动都随温度的升高而变得剧烈 答案：AD 解析：扩散现象是由物质分子无规则运动产生的，故A正确；布朗运动是指悬浮微粒的无规则运动，不是液体(或气体)分子的无规则运动，故B错误；热运动是大量分子的无规则运动，同种物质的分子的热运动剧烈程度可能不同，故C错误；扩散现象、布朗运动和分子热运动都随温度的升高而变得剧烈，故D正确。 布朗运动和热运动的区别与联系 区别与联系 布朗运动 热运动 不 同点 研究对象 悬浮于液体(或气体)中的微粒 分子 观察难易程度 可以在显微镜下看到，肉眼看不到 一般显微镜下看不到 相同点 (1)无规则；(2)永不停息；(3)温度越高越剧烈 联系 悬浮微粒周围的液体(或气体)分子的热运动是布朗运动产生的原因，布朗运动间接反映了液体(或气体)分子的热运动 　 知识点三　分子间的作用力 [情境导学]　如图所示，两个接触面平滑的铅柱压紧后悬挂起来，下面的铅柱可以不脱落；如果两个接触面不平滑，则下面的铅柱很容易脱落。 (1)两个接触面平滑的铅柱压紧后悬挂的铅柱不脱落的原因是什么？ (2)两个接触面不平滑的铅柱压紧后悬挂的铅柱容易脱落的原因是什么？ 提示：(1)铅柱不脱落的原因是两铅柱表面的分子间存在引力作用。 (2)如果两个接触面不平滑，挤压后的铅分子之间的距离太大，达不到分子间引力作用的距离范围，故铅柱容易脱落。 (阅读教材P5完成下列填空) 1．分子间有空隙 (1)气体很容易被压缩，说明气体分子间存在着很大的空隙。 (2)水和酒精混合后的总体积变小了，表明液体分子之间存在着空隙。 (3)压在一起的金块和铅块，各自的分子能扩散到对方的内部，表明固体分子之间也存在着空隙。 2．分子间的作用力 (1)分子间的作用力F与分子间距离r的关系如图所示。 ①当r＜r0时，分子间的作用力F表现为斥力，随分子间距离的增大而减小； ②当r＝r0时，分子间的作用力F为0，这个位置称为平衡位置。 ③当r＞r0时，分子间的作用力F表现为引力，随分子间距离的增大先增大后减小。 ④当r≥10r0时，F斥、F引都近似为零，分子间的作用力近似为零。 (2)产生原因：由原子内部带电粒子的相互作用引起的。 [问题探究]　对于分子间的作用力，请思考： (1)当分子间的距离r＝r0时，分子间的作用力为零，分子间的引力和斥力是否同时为零？ 学生用书第5页 (2)分子间的引力和斥力都随距离的增大而减小，随距离的减小而增大，引力和斥力随距离的变化情况一样吗？ 提示：(1)不是；(2)不一样，斥力随距离变化得更快。 (多选)(2024·河北邯郸高二月考)甲分子固定在坐标原点O处，乙分子位于r轴上，如图为甲、乙两分子间作用力与距离的变化图像，现把乙分子从r3处由静止释放，下列说法正确的是(　　) A．乙分子从r3到r1一直加速 B．乙分子从r3到r1先加速后减速 C．乙分子从r3到r1的过程中，乙分子间的加速度大小先减小后增大 D．乙分子从r3到甲、乙两分子间距离最小的过程中，两分子间的作用力先增大后减小再增大 解题指导：(1)乙分子在从r3到r1的整个过程中，受到的分子间作用力始终表现为引力，且先增大后减小为零。 (2)乙分子在从r1到甲、乙两分子间距离最小的过程中，始终受到斥力作用且逐渐增大。 答案：AD 解析：乙分子在r3处释放后，受到甲分子的作用力表现为引力，且在r3到r1的整个过程中始终为引力，且先变大后减小为零，所以在此过程中，乙分子的速度一直增大，加速度先增大后减小到零，故A正确，B、C错误；由题图可知，乙分子从r3到甲、乙两分子间距离最小的过程中，两分子间的作用力先增大后减小再增大，D正确。 1．分子间的作用力与分子间距离的变化关系 (1)r0的意义 ①r0的数量级一般为10-10 m。 ②分子间距离r＝r0时，分子间的作用力为零，实质是F斥＝F引。 (2)分子间的引力和斥力随分子间距离r变化的图像如图中虚线所示。分子间的作用力为分子间的引力和斥力的合力。在r轴上方，分子间的作用力表现为斥力；在r轴下方，分子间的作用力表现为引力。　　 2．分子间作用力的宏观表现 (1)当外力欲使物体拉伸时，组成物体的大量分子间的作用力将表现为引力以抗拒外界对它的拉伸。 (2)当外力欲使物体压缩时，组成物体的大量分子间的作用力将表现为斥力以抗拒外界对它的压缩。 (3)大量的分子能聚集在一起形成固体或液体，说明分子间存在引力。固体有一定形状，液体有一定的体积，而固体、液体分子间有间隙，却没有紧紧地吸在一起，说明分子间还同时存在着斥力。　　 针对练．如图所示，甲分子固定于坐标原点O，乙分子从无穷远处由静止释放，在分子力的作用下靠近甲。图中曲线是乙分子受到甲分子的作用力与二者距离的关系图像，F＞0表示乙分子受到甲分子的斥力，F＜0表示乙分子受到甲分子的引力，b点是引力最大处，d点是两分子靠得最近处，则乙分子加速度最大处是(　　) A．a点　　　　　　　　 B．b点 C．c点 D．d点 答案：D 解析：由题图可以看出，在a、b、c、d四点中，乙分子在d点时分子间作用力最大，根据牛顿第二定律可知在d点时乙分子的加速度最大。故选D。 知识点四　分子动理论 (阅读教材P6完成下列填空) 1．分子动理论：把物质的热学性质和规律看作微观粒子热运动的宏观表现而建立的理论。 2．基本内容 (1)物体是由大量分子组成的。 (2)分子在做永不停息的无规则运动。 (3)分子之间存在着相互作用力。 学生用书第6页 [问题探究]　结合分子动理论，请思考： (1)分子动理论是仅研究微观粒子的运动规律吗？ (2)分子动理论可以预知单个分子在某时刻的运动速度吗？ 提示：(1)不是；(2)不可以。 (多选)(2024·天津红桥区高二月考)根据分子动理论，下列说法正确的是(　　) A．物质由大量的分子组成，分子间有间隙 B．所有分子永不停息地做无规则运动 C．分子间存在着相互作用的引力和斥力 D．布朗运动就是分子的运动 答案：ABC 解析：物质是由大量分子组成的，分子间有间隙，属于分子动理论的基本内容，故A正确；分子在永不停息地做无规则的热运动，并且温度越高，分子的无规则运动越剧烈，属于分子动理论的基本内容，故B正确；分子之间存在相互作用的引力和斥力，并且引力和斥力同时存在，属于分子动理论的基本内容，故C正确；布朗运动是悬浮微粒的运动，不是分子的运动，它是液体(或气体)分子无规则运动的具体表现，故D错误。故选ABC。 1．分子动理论是对大量分子组成的整体而言的，它们的运动表现出规律性。 2．分子在无规则运动中不断发生碰撞，每个分子的运动速度不断地发生变化。在某一时刻，某个分子究竟具有多大的速度完全是偶然的，不能预知。　　 针对练1.关于分子动理论，下列说法不正确的是(　　) A．分子永不停息的做无规则运动 B．酒精和水混合后，总体积减小，是因为分子间有空隙 C．铁块不易被压缩是因为在挤压铁块时，分子间只有斥力没有引力 D．固体和液体很难被压缩，是因为分子斥力大于分子引力 答案：C 解析：由分子动理论可知，分子永不停息地做无规则运动，故A正确；酒精和水混合后，总体积减小，说明分子间有空隙，故B正确；铁块不易被压缩是因为在挤压铁块时，分子间的斥力大于引力，分子间的作用力表现为斥力，故C错误；固体和液体很难被压缩，是因为分子间的斥力大于引力，分子间的作用力表现为斥力，故D正确。 针对练2.(2024·广东深圳市高二月考)关于分子动理论，下列说法正确的是(　　) A．在0 ℃的物体中分子不做无规则运动 B．存放过煤的混凝土地面下一段深度内都有黑色颗粒，说明煤分子在做无规则的热运动 C．因为布朗运动的剧烈程度跟温度有关，所以布朗运动也叫作热运动 D．气体很容易被压缩，是因为气体分子之间存在引力 答案：B 解析：分子在永不停息的做无规则运动，所以在0 ℃的物体中分子仍然在做着无规则运动，故A错误；存放过煤的混凝土地面下一段深度内都有黑色颗粒，说明煤分子扩散到混凝土地面了，这说明煤分子在做无规则的热运动，故B正确；因为分子运动的剧烈程度跟温度有关，所以分子运动也叫作热运动，而布朗运动是悬浮微粒的运动，不是分子的运动，故C错误；气体很容易被压缩，是因为气体分子间间隙较大，以至于气体分子间的作用力可以忽略不计，故D错误。故选B。 1．(2024·河北保定市高二月考)把铁分子围着地球表面一个紧挨一个地单列排起来，筑成一个围绕地球的大“分子环”。已知地球半径为R，铁的摩尔质量为M，铁的密度为ρ，阿伏加德罗常数为NA，则筑这个大“分子环”共需的铁分子个数为(　　) A．2πR　　　　　　 B．2πR C．2πR D．2πR 答案：D 解析：铁的摩尔体积为V＝，设铁分子的直径为d，则一个铁分子的体积为V0＝πd3，而V＝NAV0，联立解得d＝，分子环的周长为l＝2πR，则筑这个大“分子环”共需的铁分子个数为N＝＝2πR。故选D。 2．(多选)(鲁科版选择性必修第三册·P8·T3)碳素墨水滴入水中，逐渐混合均匀。下列关于该现象的分析，正确的是(　　) A．混合均匀主要是由于微粒受重力作用 B．混合均匀的过程中，水分子和微粒都做无规则运动 C．使用微粒更小的墨水，混合均匀的过程进行得更迅速 D．墨水的运动是由微粒和水分子发生化学反应引起的 答案：BC 解析：该现象是布朗运动，与重力、化学反应无关，故A、D错误；布朗运动过程中，水分子和微粒都做无规则运动，B正确；微粒越小，布朗运动越显著，C正确。 3．(多选)两分子间的作用力F与分子间距离r的关系图线如图所示，下列说法中正确的是(　　) A．r<r1时，两分子间的作用力为引力 B．r1<r<r2时，两分子间的作用力随r的增大而逐渐增大 学生用书第7页 C．r＝r2时，两分子间作用力表现为引力且最大 D．r>r2时，两分子间的引力随r的增大而增大 答案：BC 解析：分子间同时存在引力和斥力，r<r1时，作用力表现为斥力，故A错误；r1<r<r2时，两分子间的作 用力随r的增大而逐渐增大，故B正确；r＝r2时，分子间作用力表现为引力且最大，故C正确；r>r2时，两分子间的引力随r的增大而减小，故D错误。 4．关于分子动理论，下列说法正确的是(　　) A．分子是组成物质的最小微粒，且永不停息的做无规则运动 B．扩散现象只能发生在气体、液体之间 C．“破镜难重圆”是因为镜子破了之后破损处分子间距离过大、引力太小而不能复原 D．“一叶小舟烟雾里”是因为烟雾在空中弥漫，烟雾是分子的无规则运动 答案：C 解析：分子是保持物质化学性质的最小微粒，但不是组成物质的最小微粒，它由原子构成，故A错误；扩散现象发生在气体、液体、固体之间，故B错误；“破镜难重圆”是因为镜子破了之后破损处分子间距离过大、引力太小而不能复原，故C正确；分子的无规则运动都是肉眼不可直接见到的，烟雾可见，所以不是分子的无规则运动，故D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $$