1.2 分子热运动与分子力 （课件）-【步步高】2023-2024学年高二物理选择性必修第三册（粤教版2019）

DIYIZHANG 第一章 第二节　分子热运动与分子力 学习目标 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.明确分子动理论的内容。 2 内容索引 一、扩散现象 二、布朗运动 课时对点练 三、分子力 3 一 扩散现象 4 1.“墙角数枝梅，凌寒独自开。遥知不是雪，为有暗香来。”这是北宋诗人王安石的一首脍炙人口的诗歌，仿佛把我们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？ 答案　因为分子在不停地运动着(扩散现象)。 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扩散现象。请你解释这种现象。 答案　扩散快慢与温度有关，温度越高，扩散越快。 1.定义：由于分子不停地运动而产生的_________现象称为扩散。 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_______运动产生的。 3.影响因素：_____越高，物质扩散得越快。 4.物理意义：扩散现象说明了物质中的分子在_______运动着。 梳理与总结 物质迁移 不停地 温度 不停地 　(多选)(2022·深圳市高二期中改编)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.扩散现象是由物质分子无规则运动产生的 D.扩散现象在气体、液体和固体中都能发生 例1 √ √ √ 温度越高，分子运动得越快，扩散越快，故A正确； 扩散现象是不同物质的分子相互进入对方的现象，是物理变化，故B错误； 扩散现象是由物质分子无规则运动产生的，扩散现象在气体、液体和固体中都能发生，故C、D正确。 (1)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不明显。 (2)扩散现象发生的显著程度与物质的温度有关，温度越高，扩散现象越显著，这表明温度越高，分子运动地越剧烈。 (3)扩散现象还说明分子间存在间隙。 总结提升 二 布朗运动 11 1.布朗运动 (1)定义：悬浮在液体或气体中的_____的无规则运动叫作布朗运动。 (2)产生原因：布朗运动是大量液体分子对悬浮微粒的_______撞击引起的，是大量_________不停地做无规则运动所产生的结果。 (3)影响因素： ①微粒的大小：悬浮在液体中的微粒越小，在某一瞬间跟它相撞的液体分子数越少，撞击的不平衡性表现得越明显，并且微粒越小，它的质量越小，其运动状态越容易被改变，布朗运动越明显。 ②温度的高低：温度越高，布朗运动越剧烈。 微粒 不平衡 液体分子 (4)意义：悬浮微粒的无规则运动间接地反映了_____________在不停地做无规则的运动。 2.热运动 (1)定义：物质内部_________的无规则运动称为热运动。 (2)特点：①永不停息，②运动无规则，③温度越高，分子热运动越____，_____是物质内部分子无规则运动剧烈程度的量度。 液体内部分子 大量分子 剧烈 温度 1.小张在显微镜下观察水中悬浮的细微粉笔末的运动。他把小颗粒每隔相等时间的位置记录在坐标纸上(如图)，然后用线段把这些位置按时间顺序依次连接起来。根据记录情况，小张得出结论：固体小颗粒的运动是无规则的，由此证明水分子的运动是无规则的。小李不 讨论与交流 答案　不同意小李的说法，因为小张是每隔一定时间记录小颗粒的位置，而在这段时间内，小颗粒也在不停地做无规则运动，只是画的折线并没有反映出来。 同意小张的结论，他认为：“小颗粒沿着笔直的折线运动，说明水分子在短时间内的运动是规则的，否则小颗粒怎么会沿直线运动？”对此，说说你的看法。 2.温度降低，分子的热运动变慢，当温度降低到0 ℃ 以下时，分子就停止运动了，这种说法对吗？ 答案　不对。分子的热运动是永不停息的。虽然温度降低，分子的无规则运动变慢，但不会停止，所以当温度降低到0 ℃以下时，分子的无规则运动仍然不会停止。 (1)阳光从狭缝中射入较暗的室内，透过阳光看到飞舞的尘埃，这些尘埃颗粒的运动就是布朗运动。(　 　) (2)向一锅水中撒一点胡椒粉，加热时发现水中的胡椒粉在翻滚，这说明温度越高，布朗运动越剧烈。(　 　) (3)布朗运动就是液体分子的无规则运动。(　 　) (4)布朗运动证明，组成固体小颗粒的分子在做无规则运动。(　 　) (5)在显微镜下可以观察到煤油中小粒灰尘的布朗运动，这说明煤油分子在做无规则运动。(　 　) × × √ × × 辨析 (2022·珠海市高二期中)气溶胶是指悬浮在气体介质中的固态或液态颗粒所组成的气态分散系统。这些固态或液态颗粒的大小一般在10－3～103 μm之间。做布朗运动的微粒大小通常在10－6 m数量级。下列说法正确的是 A.当固态或液态颗粒很小时，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 B.在布朗运动中，颗粒无规则运动的轨迹就是分子的无规则运动的轨迹 C.在布朗运动中，固态或液态颗粒越大，布朗运动越剧烈 D.布朗运动是气体分子的无规则的运动 例2 √ 做布朗运动的微粒大小通常在10－6 m＝1 μm数量级，则当固态或液态颗粒很小时，能很长时间都悬浮在气体中，颗粒的运动属于布朗运动；固态或液态颗粒能长时间悬浮是受到气体分子无规则热运动撞击而导致的，选项A正确； 在布朗运动中，颗粒本身并不是分子，而是分子集团，所以颗粒无规则运动的轨迹不是分子无规则运动的轨迹，选项B错误； 本题中的布朗运动是固态或液态颗粒的无规则运动，是气体分子无规则热运动撞击的结果，所以它反映了气体分子的无规则运动，颗粒越小，气体分子对颗粒的撞击越不容易平衡，布朗运动越剧烈，选项C、D错误。 (多选)(2022·佛山市高二期中)关于分子的热运动，下述正确的是 A.分子的热运动就是布朗运动 B.布朗运动是悬浮在液体中的微粒的无规则运动，它反映液体分子的无规 则运动 C.温度越高，悬浮微粒越小，布朗运动越激烈 D.物体的速度越大，内部分子的热运动越激烈 例3 √ √ 布朗运动是悬浮在液体或气体中的固体颗粒的运动，不是分子运动，A错误； 布朗运动是悬浮在液体中的微粒的无规则运动，它反映液体分子的无规则运动，B正确； 温度越高，悬浮微粒越小，布朗运动越激烈，C正确； 宏观物体的机械运动不影响内部分子的热运动，D错误。 布朗运动与热运动的区别与联系 总结提升   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：分子无规则的运动，不是宏观物体的机械运动，二者没有关系 三 分子力 22 如图所示，把一块洗净的玻璃板吊在弹簧测力计下面，使玻璃板水平地接触水面。若想使玻璃板离开水面，在拉出玻璃板时，弹簧测力计的示数与玻璃板的重力大小相等吗？为什么？ 答案　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。 1.分子力 (1)分子间同时存在着引力和斥力，通常表现出的是它们的_____。 (2)分子间作用力F跟分子间距离r的关系如图所示。 ①当r＝r0时，分子间的引力和斥力_____，分子间 的作用力为 ，这个位置称为平衡位置。 ②当r<r0时，分子间的作用力表现为_____。 ③当r>r0时，分子间的作用力表现为_____。 ④当r>10r0，即r>10－9 m时，分子间的作用力就已经十分微弱了，可以忽略不计。 梳理与总结 合力 平衡 斥力 引力 0 (3)分子间的作用力本质上是一种_______，分子间的作用力是由原子内部带正电的原子核和带负电的电子的相互作用引起的。 2.分子动理论 (1)物质是由_________组成的。 (2)分子总在_____地做_______运动，运动的剧烈程度与物质的温度有关。 (3)分子间存在相互作用的_____和_____。 电磁力 大量分子 不停 无规则 引力 斥力 1.实验表明分子间同时存在引力和斥力。如图为 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。由 图分析可知： (1)分子间引力和斥力都随分子间的距离增大而_____，分子斥力变化得更____(填“快”或“慢”)。 (2)当r<r0时，斥力____引力，分子间表现为___力，随距离的增大，分子力_____；当r＝r0时，引力_____斥力，分子力F为__；当r>r0时，引力_____斥力，分子间表现为___力，随距离的增大，分子力先____后_____。 讨论与交流 减小 快 大于 斥 减小 等于 0 大于 引 增大 减小 2.俗话说“破镜难圆”，然而在光学镜头制作中有一种工艺，是将两个镜面研磨得非常光滑后把它们贴放在一起，不用任何黏合剂它们就会紧紧地粘在一起。而通常焊接钢梁，是用电焊机将钢梁的断面熔化而将钢梁连接起来。请根据分子力的特性来解释这些现象。 答案　因为分子之间存在作用力，当分子间距离满足一定范围时，分子间引力大于斥力时，会相互吸引，从而结合在一起，这就是镜面能够粘在一起以及钢梁连接在一起的原理。 (1)当两个物体紧靠在一起时，并没有粘在一起是因为此时两个物体间的分子力表现为斥力。(　 　) (2)水的体积很难被压缩，这是分子间存在斥力的宏观表现。(　 　) (3)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。 (　 　) (4)两个相同的半球壳吻合接触，中间抽成真空(马德堡半球)，用力很难拉开，这就是分子间存在引力的宏观表现。(　 　) (5)用力拉铁棒的两端，铁棒没有断，这就是分子间存在引力的宏观表现。(　 　) × × √ × √ 辨析 　当两个分子间的距离为r0时，正好处于平衡状态，下列关于分子间作用力与分子间距离的关系的说法正确的是 A.当分子间的距离r<r0时，它们之间只有斥力作用 B.当分子间的距离r＝r0时，分子不受力 C.当分子间的距离从0.5r0增大到10r0的过程中，分子间的引力和斥力都 在减小，且斥力比引力减小得快 D.当分子间的距离从0.5r0增大到10r0的过程中，分子间作用力的合力在 逐渐减小 例4 √ 分子间相互作用的引力和斥力是同时存在的，当r＝r0时，F引＝F斥，每个分子所受的合力为零，并非不受力；当r<r0时，F斥>F引，合力为斥力，并非只受斥力，故A、B错误； 当分子间的距离从0.5r0增大到10r0的过程中，分子间的引力和斥力都减小，而且斥力比引力减小得快，分子间作用力的合力先减小到零，之后先增大再减小，故C正确，D错误。 　(多选)(2022·珠海市高二期中)关于分子动理论，下列说法正确的是 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，分子间的作用力的合力一定变小 C.温度越高，悬浮颗粒越大，布朗运动越明显 D.利用阿伏伽德罗常数和气体摩尔体积可以求出每个气体分子所占的平 均空间大小 例5 √ √ 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，悬浮颗粒越小，布朗运动越明显，故C错误； 气体分子模型是正方体，表示每个气体分子平均占据的体积大小，1 mol的气体所占据的体积除以分子总数即为每个气体分子所占据的平均体积大小，故D正确。 四 课时对点练 考点一　扩散现象 1.(多选)(2022·河南三门峡市高二月考)下列现象中属于扩散现象的是 A.樟脑球放在箱子里，过几天箱子里充满了樟脑的气味 B.一杯水中放入一勺白糖，过一会儿水变甜了 C.洒水车将水喷洒在路面上 D.铁件放在土表面，时间长了，接触部位铁件会有锈 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 基础对点练 √ 樟脑球放在箱子里，过几天箱子里充满了樟脑的气味，是气体分子的运动，是扩散现象，故A正确； 一杯水中放入一勺白糖，过一会儿水变甜了，是糖分子的运动，是扩散现象，故B正确； 洒水车将水喷洒在路面上，是物体的机械运动，不是扩散，故C错误； 铁件放在土表面，时间长了，接触部位铁件会有锈，是化学反应，不是扩散，故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 2.通常萝卜腌成咸菜需要几天，而把萝卜炒成熟菜，使之具有相同的咸味只需几分钟，那么造成这种差别的主要原因是 A.加热后盐分子变小了，很容易进入萝卜中 B.炒菜时萝卜翻动地快，盐和萝卜接触多 C.加热后萝卜分子间空隙变大，易扩散 D.炒菜时温度高，分子热运动激烈 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 √ 在扩散现象中，温度越高，扩散得越快。在腌萝卜时，是盐分子在常温下的扩散现象，炒菜时，是盐分子在高温下的扩散现象，因此，炒菜时萝卜咸得快，腌咸菜时萝卜咸得慢，故A、B、C错误，D正确。 考点二　布朗运动 3.(多选)(2022·珠海市高二月考)把墨汁用水稀释后取出一滴，放在光学显微镜下观察，如图所示，下列说法中正确的是 A.在显微镜下既能看到水分子也能看到悬浮的小炭粒， 且水分子不停地撞击炭粒 B.小炭粒在不停地做无规则运动，这就是所说的布朗 运动 C.越小的炭粒，运动越明显 D.在显微镜下看起来连成一片的液体，实际上就是由许许多多静止不动 的水分子组成的 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 √ 水分子在光学显微镜下是观察不到的，故A错误； 布朗运动是指悬浮在液体中颗粒的运动，不是液体分子的运动，其剧烈程度与温度和固体颗粒的大小有关，故B、C正确； 水分子不是静止不动的，故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 4.(2023·广州市高二月考)把墨汁用水稀释后取出一滴放在高倍显微镜下观察，可以看到悬浮在液体中的小炭粒在不同时刻的位置，每隔一定时间把炭粒的位置记录下来，最后按时间先后顺序把这些点进行连线，得到如图所示的图像，对于这一现象，下列说法正确的是 A.炭粒的无规则运动，说明碳分子运动也是 无规则的 B.越小的炭粒，受到撞击的次数越少，作用 力越小，碳粒的不平衡性表现得越不明显 C.观察炭粒运动时，可能有水分子扩散到载物片的玻璃中 D.将水的温度降至零摄氏度，炭粒会停止运动 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 题图中的折线是每隔一定的时间炭粒的位置的连线，是由于水分子撞击而形成的，说明水分子在做无规则运动，不能说明碳分子运动也是无规则的，A错误； 炭粒越小，在某一瞬间跟它相撞的水分 子数越少，撞击作用的不平衡性表现得 越明显，B错误； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 扩散可发生在液体和固体之间，故观察炭粒运动时，可能有水分子扩散到载物片的玻璃中，C正确； 将水的温度降低至零摄氏度，炭粒的运动会变慢，但不会停止，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 5.(2022·湛江市高二期末)PM2.5是指空气中直径等于或小于2.5微米的悬浮颗粒物，其飘浮在空中做无规则运动，很难自然沉降到地面，吸入后对人体造成危害。矿物燃料燃烧的排放是形成PM2.5的主要原因。下列关于PM2.5的说法中正确的是 A.PM2.5的尺寸与空气中氧分子尺寸的数量级相当 B.温度越低，PM2.5运动越剧烈 C.PM2.5在空气中的运动属于布朗运动 D.PM2.5中颗粒大一些的，其颗粒的运动比其他颗粒更剧烈 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 PM2.5是指直径小于或等于2.5微米的颗粒物，PM2.5尺寸远大于空气中氧分子的尺寸的数量级，故A错误。 PM2.5受大量空气分子对PM2.5无规则碰撞，温度越高，空气分子对颗粒的撞击越剧烈，则PM2.5的运动越激烈，故B错误。 PM2.5在空气中的运动是固体颗粒的运动，属于布朗运动，故C正确。 PM2.5中颗粒小一些的，空气分子对颗粒的撞击越不均衡，其颗粒的运动比其他颗粒更剧烈，故D错误。 考点三　分子力 6.(多选)下列现象能说明分子间存在引力的是 A.磁铁吸引附近的小铁钉 B.打湿了的两张纸很难分开 C.用斧子劈木柴，要用很大的力才能把木柴劈开 D.用电焊把两块铁焊在一起 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 √ √ √ 磁铁吸引附近的小铁钉是靠磁力，故A错误； 两张纸间由于水分子及纸分子的相互引力作用，而很难分开，故B正确； 用斧子劈木柴，要用很大的力才能把木柴劈开，说明分子间存在引力，故C正确； 高温状态下，铁块熔化，分子间距缩小，达到分子间引力作用范围，故D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 7.(2022·深圳市高二期中)清晨，草叶上的露珠在阳光照射下变成水蒸气慢慢消失。这一物理过程中，水分子间的 A.引力、斥力都减小 B.斥力减小，引力增大 C.引力、斥力都增大 D.斥力增大，引力减小 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 草叶上的露珠在阳光照射下变成水蒸气这一过程属于物态变化中的蒸发过程，吸收热量，并且分子间距离增大，而分子间引力和斥力都随着距离的增大而减小，故选A。 8.(多选)(2022·佛山市高二月考)如图所示，是分子间相互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.分子间距离为r0时，分子间没有相互作用 B.分子间距离大于r0时，分子间的引力总是大于斥力 C.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 D.分子间距离大于r0时，增大分子间距离，分子间作用力总是做负功 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 √ √ √ 分子之间的斥力和引力是同时存在的，分子间距 离为r0时，分子间的引力与斥力大小相等，A错误； 由题图中实线知：当r>r0 时，分子之间的距离减小 时，分子间的引力总是大于斥力，分子力表现为引 力，B正确； 分子间距离增大时，当r<r0 时，分子之间的距离增大时，分子力减小，当r>r0时，分子之间的距离增大时，分子力先增大后减小，C正确； 分子间距离大于r0时，分子力表现为引力，增大分子间距离，分子间作用力总是做负功，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 9.两分子间的作用力F与分子间距r的关系图像如图所示，下列说法中正确的是 A.r<r1时，两分子间的引力为零 B.r1<r<r2时，两分子间的作用力随r的增大 而逐渐增大 C.r＝r2时，两分子间的引力最大 D.r>r2时，两分子间的引力随r的增大而增大，斥力为零 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 分子间同时存在引力和斥力，r<r1时，斥力大 于引力，合力表现为斥力，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； 分子间同时存在引力和斥力，且均随着两分子间距离的减小而增大，r＝r2时，两分子间的引力不是最大，故C错误； r>r2时，两分子间的引力随r的增大而减小，斥力不为零，故D错误。 10.(2022·湛江市高二期末)分子动理论较好地解释了物质的宏观热学性质。根据分子动理论，判断下列说法中正确的是 A.显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动，这反映了炭 粒的分子运动的无规则性 B.磁铁可以吸引铁屑，这一事实说明分子间存在引力 C.压缩气体比压缩液体容易得多，这是因为气体分子间距离远大于液体 分子间距离 D.将体积为V的油酸酒精溶液滴在平静的水面上，扩展成面积为S的单分 子油膜，则该油酸分子直径为 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 能力综合练 显微镜下观察到墨水中的小炭粒不停地做无规则运动是布朗运动，这反映了水分子运动的无规则性，A错误； 磁铁可以吸引铁屑，是由于磁场力的作用，不能说明分子间存在引力，B错误； 压缩气体比压缩液体容易得多，这是因为气体分子间距离远大于液体分子间距离，分子间作用力很微弱，C正确； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 11.(2022·浙江绍兴市高二期中)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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 √ 把接触面磨平，使铅块和金的距离接近，由于分子不停地做无规则的热运动，金分子和铅分子进入对方，这是扩散现象，故A错误，B正确； 布朗运动是指悬浮在液体或气体中固体颗粒的运动，故C、D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 12.(2022·河北石家庄市高二月考)某同学用显微镜观察用水稀释的墨汁中小炭粒的运动情况，在两次实验中分别追踪小炭粒a、b的运动，每隔30 s把炭粒的位置记录下来，然后用线段把这些位置按时间顺序依次连接起来，得到如图所示的两炭粒运动的位置连线图，其中P、Q两点是炭粒a运动的位置连线上的两点，则下列说法中正确的是 A.若水温相同，则炭粒b颗粒较大 B.若两炭粒颗粒大小相同，则炭粒a所处的水 中水温更低 C.两炭粒运动的位置连线图反映了碳分子的 运动是无规则运动 D.炭粒a在P、Q两点间的运动一定是直线运动 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 √ 炭粒越大，受到液体分子撞击的力越 容易平衡，布朗运动越不显著，故b颗 粒较大，A正确； 温度越高，布朗运动越剧烈，a运动更 剧烈，故a所处的水温更高，B错误； 两炭粒的运动是无规则的，说明液体分子做无规则运动，C错误； 题图为炭粒每隔30 s的位置，而不是运动轨迹，其连线仅代表位置变化，而其运动并非直线，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 体积为V的油酸酒精溶液中所含油酸的体积小于V，所以该油酸分子直径小于，D错误。 $$