01 第1章 第1节 分子动理论的基本内容-【正禾一本通】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）

第一章　分子动理论 第1节　分子动理论的基本内容 【课标解读】　1.认识物体是由大量分子组成的，知道阿伏加德罗常数。 2．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。 3．知道分子间存在空隙和相互作用力，理解分子间的作用力与分子间距离的关系。 4．知道分子动理论的基本内容。 探究点一　物体是由大量分子组成的 物体是由大量的分子或原子构成的。用高倍光学显微镜观察到的“细胞”是构成物体的分子吗？如果不是，怎样才能观察到物体的分子？ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 提示：用高倍光学显微镜观察到的细胞不是构成物体的分子；用能放大几亿倍的扫描隧道显微镜才能观察到物体的分子。 1．物体是由大量分子组成的：在研究物体的热运动性质和规律时，把组成物体的分子、原子或者离子统称为分子。 2．阿伏加德罗常数：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，即NA＝6.02×1023 mol－1。 【基点辨析】 判断下列说法的正误 (1)物体是由大量分子组成的，分子是不可再分的最小单元。(×) (2)热学中说的“分子”，既包含化学中的分子，也包含原子和离子。(√) (3)用肉眼无法直接看到分子，借助高倍光学显微镜可以观察到分子。(×) 区分“小颗粒”与“分子” (1)用高倍光学显微镜可以看到悬浮在液体或气体中的小颗粒，这些小颗粒并不是分子，构成小颗粒的分子数量仍然是非常多的。 (2)用高倍光学显微镜无法观察到物质的分子，只有借助能放大几亿倍的扫描隧道显微镜才能观察到物体的分子。 【典例1】 180 g水中含有多少个水分子？若一个人每分钟数200个分子，需要数多长时间？(已知水的摩尔质量为18 g/mol，NA≈6.0×1023 mol－1) 解析：180 g水的物质的量 n＝＝ mol＝10 mol 180 g水中所含的分子数 N＝nNA＝6.0×1024个 t＝ min＝3.0×1022 min≈5.7×1016年。 答案：6.0×1024个　3×1022 min(约5.7×1016年) 【针对训练1】 (多选)下列数值等于阿伏加德罗常数的是(　　) A．1 m3的任何物质所含的分子数 B．1 kg的任何物质所含的分子数 C．1 mol气体所含的分子数 D．1 mol任何物质所含的分子数 解析：选CD。1 mol任何物质所含的分子数均为6.02×1023个，这一数值称为阿伏加德罗常数，故C、D正确。 探究点二　分子热运动 在两个相同的玻璃杯中分别装入质量相等的冷水和热水，如图所示，然后在两杯水中同时滴入等量的蓝黑墨水。一段时间后，两个杯子中的蓝黑墨水呈现出如图所示的现象。这个现象能说明什么？ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 提示：扩散快慢与温度有关，温度越高，扩散越快。 　 1．扩散 (1)定义：不同种物质能够彼此进入对方的现象叫作扩散。 (2)产生原因：扩散现象并不是外界作用引起的，也不是化学反应的结果，而是由物质分子的无规则运动产生的。 (3)意义：扩散现象是物质分子永不停息地做无规则运动的证据之一。 (4)应用：生产半导体器件时，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。 [说明]布朗运动要在高倍显微镜下才能看到。 (2)产生原因：布朗运动是微粒在液体或气体中受到液体或气体分子的撞击引起的，如图所示。 液体或气体分子不停地做无规则运动，不断地撞击微粒，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，这样就引起了微粒无规则的运动。 (3)影响因素 ①微粒的大小：悬浮在液体或气体中的微粒越小，在某一瞬间跟它相撞的液体或气体分子数越少，撞击作用的不平衡性表现得越明显，并且微粒越小，它的质量越小，运动状态越容易被改变，布朗运动越明显。 ②温度的高低：分子的无规则运动与温度有关系，温度越高，这种运动越剧烈，布朗运动就越明显。 (4)意义：悬浮微粒的无规则运动并不是分子的运动，但这一现象可以间接地反映液体或气体分子运动的无规则性。 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)标志：温度是分子热运动剧烈程度的标志。 【基点辨析】 1．判断下列说法的正误 (1)布朗运动就是液体或气体分子的无规则运动。(×) (2)布朗运动是组成小颗粒的分子的无规则运动。(×) (3)液体或气体中悬浮的颗粒越大，布朗运动越明显。(×) (4)升高悬浊液的温度，会看到更明显的布朗运动。(√) (5)透过窗户的太阳“光柱”中有飞舞的尘埃，尘埃的运动是布朗运动。(×) 2．温度是分子热运动剧烈程度的标志。温度降低，分子的热运动就变慢，当温度降低到0 ℃以下时，分子就停止运动了，这种说法正确吗？ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 提示：不对。分子的热运动是永不停息的，当温度降低到0 ℃以下时，分子的无规则运动仍然不会停止。 1．对扩散现象的认识和理解 (1)扩散现象是不同物质的分子彼此进入对方的现象，是由于分子的无规则运动产生的。两种物质间的简单混合不是扩散。 (2)影响扩散现象的因素 ①气体物质的扩散现象相对比较明显，常温下物质处于固态时扩散现象不明显。 ②温度越高，扩散现象越显著，这表明温度越高，分子运动得越剧烈。 (3)扩散现象还说明分子间存在间隙。气体比固体更容易发生扩散，说明气体分子间的间隙要大。 2．布朗运动与热运动的区别与联系 比较项目 布朗运动 热运动 不同点 研究对象 固体微粒 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，布朗运动反映了分子的热运动 [说明]分子的无规则运动，不是宏观物体的机械运动，二者没有关系。 【典例2】 (多选)(2024·山西运城联考)同学们一定都吃过味道鲜美的烤鸭，烤鸭的烤制过程没有添加任何调料，只是在烤制之前，把烤鸭放在腌制汤中腌制一定时间，盐就会进入肉里。则下列说法正确的是(　　) A．如果让腌制汤温度升高，盐进入鸭肉的速度就会加快 B．烤鸭的腌制过程说明分子之间有万有引力，把盐分子吸进鸭肉里 C．在腌制汤中，有的盐分子进入鸭肉，有的盐分子从鸭肉里面出来 D．把鸭肉放入腌制汤后立刻冷冻，将不会有盐分子进入鸭肉 解析：选AC。盐分子进入鸭肉是因为盐分子的扩散，温度越高扩散得越快，A正确；盐进入鸭肉是因为盐分子的无规则运动，B错误；盐分子永不停息地做无规则运动，有的进入鸭肉，有的离开鸭肉，C正确；冷冻后，仍然会有盐分子进入鸭肉，只不过速度慢一些，D错误。 【典例3】 (易错题)(多选)据研究发现，某种流感病毒的传播途径之一是气溶胶传播。气溶胶是指悬浮在气体介质中的固态或液态微粒所组成的气态分散系统，这些固态或液态微粒的大小一般在10－3～103 μm之间。已知布朗运动微粒大小通常在10－6 m数量级。下列说法正确的是(　　) A．布朗运动是气体介质分子的无规则运动 B．在布朗运动中，固态或液态微粒越小，布朗运动越剧烈 C．在布朗运动中，微粒无规则运动的轨迹就是分子无规则运动的轨迹 D．当固态或液态微粒很小时，能很长时间都悬浮在气体中，是受到气体分子无规则热运动撞击而导致的 解析：选BD。悬浮在气体介质中的固态或液态微粒的无规则运动是布朗运动，布朗运动是气体分子无规则热运动撞击微粒的结果，所以它反映的是气体分子的无规则运动；微粒越小，气体分子对微粒的撞击作用越不容易平衡，布朗运动越剧烈，故B、D正确，A错误。在布朗运动中，微粒本身并不是分子，所以微粒无规则运动的轨迹不是分子无规则运动的轨迹，故C错误。 [名师提醒] 错因剖析 对照反思 (1)认为布朗运动是微粒周围气体分子的运动； (2)对影响布朗运动剧烈程度的因素理解不到位； (3)对布朗运动形成的原因认识或理解不到位 【针对训练2】 (多选)(2024·河北邢台期中)某同学在显微镜下观察水中悬浮的细微粉笔末的运动。从 A 点开始，他把粉笔末每隔20 s的位置记录在坐标纸上，依次得到 B、C、D、…点，把这些点连线形成如图所示折线图，则关于该粉笔末的运动，下列说法正确的是(　　) A．该折线图是粉笔末的运动轨迹 B．粉笔末的无规则运动反映了水分子的无规则运动 C．经过B点后10 s，粉笔末应该在BC的中点处 D．粉笔末由B到C的平均速度小于由C到D的平均速度 解析：选BD。题图中的折线是粉笔末在不同时刻的位置的连线，即不是固体颗粒的运动轨迹，也不是分子的运动轨迹，故A错误；题图中的折线没有规则，说明粉笔末的运动是无规则的，间接反映了水分子的无规则运动，故B正确；粉笔末的运动是无规则的，所以不能判断在经过B点后10 s，粉笔末是否在BC的中点处，故C错误；由题图可知，从B到C的位移小于从C到D的位移，而时间间隔相等，所以由B到C的平均速度小于由C到D的平均速度，故D正确。 探究点三　分子间的作用力 分子动理论 如图所示，两个接触面平滑的铅柱压紧后悬挂起来，下面的铅柱并不脱落。这是什么原因呢？ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 提示：分子间存在引力。 1．分子间有空隙 (1)气体很容易被压缩，说明气体分子之间存在着很大的空隙。 (2)水和酒精混合后的总体积会减小，说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，说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跟分子间距离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。 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。 (2)产生原因：由原子内部带电粒子的相互作用引起的。 3．分子动理论 (1)定义：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。 【基点辨析】 判断下列说法的正误 (1)气体分子间存在空隙，而固体分子和液体分子之间没有空隙。(×) (2)气体总是很容易充满容器，这是分子间存在斥力的宏观表现。(×) (3)水很难被压缩，这是分子间存在斥力的宏观表现。(√) (4)铁棒很难被拉断，这是分子间存在引力的宏观表现。(√) (5) 当两个分子之间的距离增加时，分子间的作用力一定减小。(×) 1．关于分子间的作用力的进一步认识 实验表明分子间同时存在着相互作用的引力F引和斥力F斥，分子间的作用力F指的是F引和F斥的合力。如图为F引、F斥及F与分子间距离r的关系图像，由图像可知： (1)分子间相互作用的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，只是分子斥力变化得更快。 (2)当分子间距离r＝r0时，分子间相互作用的引力等于斥力，分子间的作用力F为0。 (3)当分子间距离r＜r0时，分子间相互作用的斥力大于引力，分子间的作用力表现为斥力。随着距离r的增大，分子间的作用力减小。 (4)当分子间距离r＞r0时，分子间相互作用的引力大于斥力，分子间的作用力表现为引力。随着距离r的增大，分子间的作用力先增大后减小。 2．对分子平衡位置(r＝r0)的理解 (1)一般固体分子或液体分子之间的距离为r0，通常情况下，气体分子之间的距离r>10r0。 (2)由于气体分子间的距离很大，所以彼此间的分子间的作用力很弱，可近似认为分子间的作用力为F≈0。 【典例4】 (多选)(2024·陕西西安检测)当两个分子间的距离r＝r0时，分子处于平衡状态，设r1<r0<r2，则当两个分子间的距离由r1变到r2的过程中(　　) A．分子间的作用力有可能一直减小 B．分子间的作用力有可能先减小再增大最后再减小 C．分子间的引力先减小后增大 D．分子间的斥力一直减小 解析：选BD。由题知r1<r0<r2，当两个分子间的距离由r1变到r2时，分子间的作用力先表现为斥力，然后表现为引力。当表现为斥力时(r<r0)，分子间的作用力一直减小，当表现为引力时(r>r0)，由于具体的数值未知，所以分子间的作用力可能一直增加，也可能先增加再减小，故A错误，B正确；当两个分子间的距离由r1增加到r2时，分子间的引力和斥力都减小，故C错误，D正确。 [误区警示]平时提到的分子间的作用力是分子间相互作用的引力和斥力的合力，分析其表现和大小变化时一定要明确分子间的距离r与r0的关系。 【针对训练3】 如图所示为分子间的作用力随分子间距离变化的图像，甲分子固定于坐标原点O，乙分子从无穷远处由静止释放，在分子间的作用力的作用下靠近甲分子。图中d点是分子靠得最近处，则乙分子速度最大处可能是(　　) A．a点 B．b点 C．c点 D．d点 解析：选C。由题图知，在a点和c点处，分子间的作用力为零，乙分子的加速度为零。从a点到c点，分子间的作用力表现为引力，乙分子做加速运动，从c点到d点分子间的作用力表现为斥力，乙分子做减速运动。故乙分子由a点到d点先加速再减速，在c点的加速度为零，速度最大，C正确。 　感受分子间的作用力 如图所示，把一块洗干净的玻璃板吊在橡皮筋的下端，使玻璃板水平接触水面。现在要想使玻璃板离开水面，所用的拉力明显要比其重力大，这是因为此时分子间的作用力表现为引力。 学科网（北京）股份有限公司 $$