第2节 分子热运动与分子力-【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（粤教版2019）

第二节　 分子热运动与分子力 【素养目标】　1.知道扩散现象、布朗运动和分子的热运动，理解扩散现象和布朗运动产生的原因(重点)。　2.通过实验，知道分子间存在引力和斥力，并理解分子力与分子间距离的关系(重难点)。　3.明确分子动理论的基本观点。 知识点一　扩散现象 [情境导学]　(1)香水是香精的酒精溶液。打开放在讲台上的一瓶香水，过一会儿你就会闻到香水的气味。从微观的角度分析它的气味为什么会被你闻到。 (2)在两个相同的玻璃杯中分别装入质量相等的冷水和热水，然后，在两杯水中同时滴入等量的墨水。一段时间后，两个杯子中的墨水呈现出如图所示的扩散现象。请你解释这种现象。 提示：(1)因为分子在不停地运动着(扩散现象)。 (2)扩散快慢与温度有关，温度越高，物质扩散得越快。 (阅读教材P7－P8完成下列填空) 1．扩散：由于分子不停地运动而产生的物质迁移现象。 2．扩散特点：温度越高，物质扩散得越快。 3．扩散实质：扩散现象说明了物质中的分子在不停地运动着。 [问题探究]　半导体掺杂是将一定数量和种类的杂质掺入硅中，可用来改变晶片电学性质。实现掺杂可以通过扩散的方式实现。这种扩散采用高温扩散还是低温扩散？ 提示：高温扩散。 (多选)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．扩散现象是由物质分子不停地运动产生的 C．扩散现象在气体、液体和固体中都能发生 D．液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的 答案：ABC 解析：温度越高，扩散进行得越快，故A正确；扩散现象是由于物质分子不停地运动产生的，B正确；扩散现象在气体、液体和固体中都能发生，故C正确；液体中的扩散现象不是由于液体的对流形成的，是液体分子不停地运动产生的，故D错误。 1．气体物质的扩散现象最显著。 2．扩散现象直接证明了组成物体的分子在不停地运动着，温度越高，分子运动得越剧烈。 3．扩散现象还说明分子间存在间隙。 针对练．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，这种现象属于扩散现象。其原因是(　　) A．金分子和铅分子的相互吸引 B．金分子和铅分子不停地运动 C．小金粒进入铅块中，小铅粒进入金块中 D．外界压力使小金粒、小铅粒彼此进入对方中 答案：B 解析：扩散现象是两种不同物质分子不停地运动引起的，不是分子间的相互吸引，故B正确。 学生用书↓第7页 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P8－P9完成下列填空) 1．布朗运动：悬浮在液体或气体中的微粒做的无规则运动。 2．布朗运动的产生原因：布朗运动是大量液体或气体分子对悬浮微粒的不平衡撞击引起的，是大量液体或气体分子不停地做无规则运动所产生的结果。 3．布朗运动的特点 (1)温度越高，布朗运动越激烈。 (2)微粒越小，布朗运动越明显。 4．热运动：物质内部大量分子的无规则运动称为热运动。温度是物质内部分子无规则运动剧烈程度的量度。 [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。 (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。 (多选)如图描绘了一颗悬浮微粒受到周围液体分子撞击的情景。以下关于布朗运动的说法正确的是(　　) A．布朗运动就是液体分子的无规则运动 B．液体温度越高，布朗运动越剧烈 C．悬浮微粒越大，液体分子撞击作用的不平衡性表现得越明显 D．悬浮微粒做布朗运动是液体分子无规则运动撞击造成的 答案：BD 解析：布朗运动是悬浮在液体中的微粒的无规则运动，是液体分子无规则运动的表现，故A错误；液体温度越高，布朗运动越剧烈，故B正确；悬浮微粒越小，液体分子撞击作用的不平衡性表现得越明显，故C错误；悬浮微粒做布朗运动是液体分子无规则运动撞击造成的，故D正确。故选BD。 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，布朗运动反映了分子的热运动 学生用书↓第8页 针对练1.(2023·广东华南师大附中高二校考期中)用高倍显微镜观察悬浮在液体中微粒的运动情况。选三个微粒，每隔30 s记录一次它们的位置，然后用线段把这些位置按时间顺序连接起来得到它们的位置连线图，如图所示。下列说法正确的是(　　) A．位置连线图是微粒实际的运动轨迹 B．该实验用显微镜观察到的是微粒的无规则运动 C．该实验用显微镜观察到的是液体分子的无规则运动 D．将液体的温度降至0 ℃，微粒会停止运动 答案：B 解析：题图中记录的是每隔30 s微粒位置的连线，并不是微粒做布朗运动的轨迹，A错误；该实验用显微镜观察到的是微粒的无规则运动，并不是液体分子的无规则运动，B正确，C错误；将液体的温度降低至0 ℃，微粒的运动会变慢，但不会停止，D错误。故选B。 针对练2.(多选)关于布朗运动和分子的热运动，下列说法正确的是(　　) A．分子的热运动就是布朗运动 B．布朗运动是悬浮在液体或气体中的微粒的无规则运动，它反映了液体或气体分子的无规则运动 C．温度越高，悬浮微粒越小，布朗运动越剧烈 D．物体的速度越大，内部分子的热运动越剧烈 答案：BC 解析：布朗运动是悬浮在液体或气体中的微粒的无规则运动，它反映了液体或气体分子的无规则运动，A错误，B正确；温度越高，悬浮微粒越小，布朗运动越剧烈，C正确；宏观物体的机械运动不影响其内部分子的热运动，D错误。 知识点三　分子力 [情境导学]　(1)既然分子在永不停息地做无规则运动，为什么固体和液体的分子不散开，能保持一定的体积，且固体还能保持一定的形状呢？ (2)根据固体的扩散现象我们知道固体分子间有间隙，那为什么固体很难被压缩也很难被拉伸？ 提示：(1)因为分子间存在相互作用力。 (2)因为分子间既存在引力也存在斥力。 (阅读教材P9－P10完成下列填空) 1．分子力：分子间同时存在着引力和斥力，通常表现出来的是它们的合力。分子间引力和斥力的大小都跟分子间的距离有关。 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，分子间的作用力为0，这个位置称为平衡位置。 ③当r＞r0时，分子间的作用力表现为引力，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。 (3)本质：电磁力。 3．分子动理论的基本观点：物质是由大量分子组成的；分子总在不停地做无规则运动，运动的剧烈程度与物质的温度有关；分子间存在相互作用的引力和斥力。 [问题探究] 1．分子间引力、分子间斥力及分子间作用力(即分子引力与分子斥力的合力)与分子间距离的关系如图所示。 学生用书↓第9页 (1)当r＜r0时，随着分子间距的减小，分子间的引力和斥力都增大，但是斥力增大得更快(选填“快”或“慢”)，合力表现为斥力； (2)当r＞r0时，随着分子间距的增大，分子间的引力和斥力都减小，但是斥力减小得更快(选填“快”或“慢”)，合力表现为引力。 2．把一块洗净的玻璃板吊在弹簧测力计下面浸入水中，将玻璃板拉离水面时，弹簧测力计的示数与玻璃板的重力大小相等吗？此时水分子与玻璃板分子间的距离比r0大还是小？ 提示：不相等。此时玻璃板和液面分子间的作用力表现为引力，所以在使玻璃板离开水面时弹簧测力计的示数要大于玻璃板的重力。水分子与玻璃板间的距离比r0大。 (2023·广东广州高二统考期末)关于分子动理论，下列说法正确的是(　　) A．扩散现象能说明分子间存在相互作用力 B．1 mol水中包含的水分子数是6.02×1023个 C．气体很容易被压缩，说明气体分子之间存在引力 D．显微镜下观察到墨水中的炭微粒在不停地做无规则运动，这是分子的运动 答案：B 解析：扩散现象能说明分子间存在间隙并且在不停地做无规则运动，故A错误；1 mol任何物质中包含的分子数都是6.02×1023个，故B正确；气体分子间的作用力较小，对于是否能被压缩影响不大，气体分子间的距离较大是气体容易被压缩的主要原因，故C错误；显微镜下观察到墨水中的炭微粒在不停地做无规则运动，这并不是分子的运动，故D错误。故选B。 针对练．(2023·广东东莞实验中学高二校考期中)如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示。F>0为斥力，F<0为引力。 a、b、c、d为x轴上四个特定的位置。现把乙分子从a处由静止释放，则(　　) A．乙分子由a到b做加速运动，由b到d做减速运动 B．乙分子由a到c一直做加速运动，到达c时速度最大 C．乙分子由a到c的过程中，加速度先减小后增大 D．乙分子由b到d的过程中，分子力增大，加速度增大 答案：B 解析：乙分子由a到b做加速运动，由b到d，分子力先表现为引力后表现为斥力，分子先做加速运动后减速运动，故选项A错误；乙分子由a到c，所受分子力一直是引力，一直做加速运动，到达c时速度最大，故选项B正确；乙分子由a到c的过程中，所受分子力先增大后减小，所以加速度先增大后减小，故选项C错误；乙分子由b到d的过程中，分子力先减小后增加，故加速度先减小后增加，故选项D错误。故选B。 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．粥煮熟时，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；粥煮熟时，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，是因为盐分子运动到水中，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。 2．(沪科版P12案例改编)几位同学通过对布朗运动的观察后，提出了以下一些看法，其中正确的是(　　) A．布朗运动是组成固体微粒的分子无规则运动的反映 B．观察时间越长，布朗运动越显著 C．从缝隙中射入一缕阳光，从阳光中看到的尘埃的运动就是布朗运动 D．雾霾天气时悬浮的PM2.5颗粒在空中做布朗运动 答案：D 解析：布朗运动是悬浮在液体或气体中微粒的无规则运动，不是组成固体微粒的分子的无规则运动，是液体或气体分子无规则运动的反映，A错误；布朗运动与观察时间的长短无关，因为布朗运动是永不停息的运动，B错误；布朗运动的微粒是很小的，一般用肉眼是观察不到的，从缝隙中射入一缕阳光，从阳光中看到的尘埃的运动不是布朗运动，C错误；PM2.5是指直径小于等于2.5微米的颗粒物，在无风的静稳空气中可认为是固体颗粒在空中做布朗运动，反映了气体分子的无规则运动，故D正确。 3．(多选)关于分子动理论，下列说法正确的是(　　) 学生用书↓第10页 A．分子间存在相互作用的引力和斥力 B．随着分子间距的变大，分子间作用力的合力一定变小 C．温度越高，悬浮微粒越大，布朗运动越明显 D．利用阿伏伽德罗常量和气体摩尔体积可以求出每个气体分子所占的平均体积大小 答案：AD 解析：分子间存在相互作用的引力和斥力，故A正确；当两分子间距从零不断增大时，分子间的作用力的合力先变小后变大再变小，故B错误；温度越高，悬浮微粒越小，布朗运动越明显，故C错误；气体分子模型是立方体， 摩尔体积除以阿伏伽德罗常量即为每个气体分子所占据的平均体积大小，故D正确。 4.(多选)如图是分子间的作用力与分子间距离的关系，其中两虚线分别表示分子间斥力和引力与分子间距离的关系，实线表示分子间作用力(斥力和引力的合力)与分子间距离的关系，由图可知下列说法中正确的是(　　) A．当分子间距离为r0时，分子间没有相互作用 B．当分子间距离增大时，分子间斥力减小，引力增大 C．当分子间距离大于r0时，分子间的引力总是大于斥力 D．当分子间距离增大时，分子间作用力可能先减小后增大再减小 答案：CD 解析：当分子间距离为r0时，分子间的斥力和引力相等，对外表现为分子间作用力等于0，但分子间仍有相互作用，故A错误；当分子间距离增大时，分子间斥力和引力都减小，故B错误；当分子间距离大于r0时，分子间的引力大于分子间的斥力，对外表现为引力，故C正确；由题图可知，当分子间距离增大时，分子间作用力可能先减小后增大再减小，故D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $$