第一章 第二节 分子热运动与分子力-【优化探究】2025-2026学年新教材高中物理选择性必修第三册同步导学案配套PPT课件（粤教版）

第二节　分子热运动与分子力 第一章　分子动理论 [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。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。3.明确分子动理论的内容。 课时作业 巩固提升 要点1　扩散现象 要点2　布朗运动 要点3　分子力 内容索引 要点1　扩散现象 一 4 梳理 必备知识 自主学习 1.定义:由于分子不停地运动而产生的物质迁移现象称为扩散。 2.意义:扩散现象说明了物质中的分子在___________________。 3.特点:温度________,扩散越快。 不停地运动着 越高 [思考与讨论] 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? 提示: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。   提示:扩散快慢与温度有关,温度越高,扩散越快。 [例1]　(多选)(2024·深圳高二期中改编)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 归纳 关键能力 合作探究 ACD [解析]　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。 名师点评 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,分子运动得越剧烈。 3.扩散现象还说明分子间存在间隙。 二 要点2　布朗运动 11 1.定义:悬浮在液体或气体中的　　　做的无规则运动叫作布朗运动。  2.产生原因:大量液体或气体分子对悬浮微粒的　　　　撞击引起的。  3.影响因素:微粒的　　　　和温度的　　　　。微粒越　　　　,温度越　　　　,布朗运动就越激烈。  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　　　　。  5.热运动:物质内部大量分子的无规则运动称为热运动。温度是热运动剧烈程度的量度。 梳理 必备知识 自主学习 微粒 不平衡 大小　 高低　 小　 高 无规则性 [思考与讨论] 小明同学在使用碳素墨水时,经常出现钢笔尖被堵的现象,为了研究这个问题,她把墨水滴入水中,放在实验室用的显微镜下观察,得到如图所示图像,箭头是她自己标注的。根据生活现象和图像,回答下列问题。 (1)碳素墨水中的“炭粒”是不是分子?墨水容易堵住钢笔尖的原因是什么? (2)炭粒在水中做什么运动? (3)该运动有什么特点? (4)该运动产生的原因是什么? 提示:(1)炭粒不是分子。炭粒要比分子大很多,是固体颗粒,所以容易堵住钢笔尖。 (2)炭粒在水中做无规则运动,即布朗运动。 (3)布朗运动是无规则的、永不停息的。悬浮的颗粒越小,布朗运动越明显;温度越高,布朗运动越剧烈。 (4)布朗运动是悬浮在液体中的微小颗粒受到液体分子各个方向撞击作用的不平衡造成的。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,这样就引起了微粒的无规则运动,即布朗运动。 1.布朗运动与扩散现象的区别与联系 归纳 关键能力 合作探究   布朗运动 扩散现象 区 别 研究对象不同 固体微粒的运动 物质分子的运动 产生原 因不同 直接原因:液体(或气体)分子对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 分子的无规则运动   布朗运动 扩散现象 区 别 发生条件不同 在液体或气体中发生 固体、液体和气体中都能发生 影响因 素不同 (1)温度:温度越高,布朗运动越显著; (2)固体微粒的大小:微粒越小,布朗运动越明显 (1)温度:温度越高扩散越快; (2)物态及两种物质的浓度差: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;浓度差越大,扩散现象越明显 联 系 (1)都是温度越高,现象越明显 (2)都能反映分子不停地做无规则运动 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 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,运动越激烈 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 [例2]　(2024·珠海高二期中)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 A [解析]　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。 [针对训练]　1.在观察布朗运动的实验中,得到某个观测记录如图所示。下列说法正确的是(　　) A.图中记录的是分子无规则运动的情况 B.图中记录的是某个微粒做布朗运动的轨迹 C.布朗运动反映了液体分子的无规则运动 D.悬浮在液体或气体中的颗粒越大,布朗运动越明显 C 解析:图中记录的是小颗粒无规则运动的情况,而不是运动轨迹,故A、B错误;布朗运动是小颗粒受到不同方向的液体或气体分子无规则运动产生的撞击力不平衡引起的,颗粒越小,撞击的不平衡性越明显,布朗运动越剧烈,它间接证明了分子永不停息地做无规则运动,故C正确,D错误。 2.(多选)(2024·佛山高二期中)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 BC 解析:布朗运动是悬浮在液体或气体中的固体颗粒的运动,不是分子的热运动,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。 三 要点3　分子力 25 1.分子间存在相互作用力 大量分子能聚集在一起形成固体或液体,说明分子间存在着　　　　;固体和液体很难被压缩,说明分子间存在着　　　　。  梳理 必备知识 自主学习 引力　 斥力 2.分子间作用力与距离的关系 如图所示,表示了分子间斥力和引力随分子间距离r的变化情况(r0的数量级为10-10 m)。 由图可知: (1)当r=r0时,分子间引力和斥力平衡,分子间的作用力为0。 (2)当r<r0时,分子间作用力表现为　　　,并且距离r越小, 力F越　　　　。  (3)当r>r0时,分子间作用力表现为　　　　,当分子间距离r大于 　　　　 m(10r0)时,分子间的作用力十分微弱,一般可以忽略不计。  (4)固体、液体分子间的距离通常在r0附近;气体分子间的距离更大,一般达到10r0以上,所以气体分子间的作用力很小,通常可以忽略不计。 斥力 大 引力 10-9 3.分子间作用力的本质 分子间的作用力本质上是一种　　　　,是由带电粒子的相互作用引起的。  4.分子动理论 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　　　　有关;分子间存在相互作用的引力和斥力。  电磁力 温度 [思考与讨论] 一段小铅柱,用刀切成两段,然后把两个断面对接,稍用力就能使两段铅柱结合起来,一端挂几千克的重物,也不会把铅柱拉开;而玻璃碎了却不能重新接合。这是为什么? 提示:这是因为:第一,分子间有力的作用;第二,分子间的作用力与分子间的距离有关。铅柱切口很平时,稍用力就能使两断面分子间距离达到分子引力作用的距离,使两段铅柱重新结合起来。玻璃断面凹凸不平,即使用很大的力也不能使两断面间距接近分子引力作用的距离,绝大多数的分子距离远大于10-9 m,分子间作用力已近似为零,所以玻璃碎了不能重新接合。 1.分子力的性质 根据现代分子结构理论,分子由原子组成,原子又是由带正电的原子核和绕核运动的带负电的电子形成的电子云组成的。可见,分子是一个复杂的带电系统,毫无疑问,分子间的作用力应属于电磁力。 2.分子力与分子间距离变化的关系 (1)平衡位置:分子间距离r=r0时,引力与斥力大小相等,分子力为零。平衡位置即分子间距离等于r0(数量级为10-10 m)的位置。 (2)分子间的引力和斥力随分子间距离r的变化关系:分子间的引力和斥力都随分子间距离r的增大而减小。 归纳 关键能力 合作探究 分子力F随分子间距离r的变化关系图像 分子间 距离 分子力   r=r0 零 r<r0 表现为斥力,且随分子间距离的增大而减小 r>r0 表现为引力,且随分子间距离的增大,先增大后减小 3.分子力的宏观表现 (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。 [例3]　设r0是分子间引力和斥力平衡时的距离,r是两个分子间的实际距离,则以下说法正确的是(　　) A.当r=r0时,分子间引力和斥力都等于零 B.当r0<r<4r0时,分子间只有引力而无斥力 C.r由4r0逐渐减小到小于r0的过程中,分子间的引力先增大后减小 D.r由4r0逐渐减小到小于r0的过程中,分子间的引力和斥力都增大,其合力先增大后减小再增大 D [解析]　当r=r0时,分子间引力和斥力相等,但都不为零,合力为零,A错误;当r0<r<4r0时,引力大于斥力,两者同时存在,B错误;在r减小的过程中,分子引力和斥力都增大,C错误;r由4r0逐渐减小到小于r0的过程中,由分子力随r的变化关系图线可知,分子力先增大后减小再增大,D正确。 名师点评 1.无论分子间的距离如何,分子引力和分子斥力总是同时存在的,不会出现只有引力或只有斥力的情况。 2.要注意“分子力表现为引力或斥力”与“分子引力”、“分子斥力”不是同一个概念。 [针对训练]　3.如图所示是描述分子引力与分子斥力随分子间距离r变化的曲线。当分子间距减小时,对分子间作用力判断正确的是(　　) A.引力增大,斥力增大 B.引力增大,斥力减小 C.引力减小,斥力减小 D.引力减小,斥力增大 A 解析:由图可以看出,随着分子间距离r的减小,分子间的引力和斥力都增大,只不过斥力变化得更快些,故A正确,B、C、D错误。 4.(多选)下列说法正确的是(　　) A.水的体积很难被压缩,这是分子间存在斥力的宏观表现 B.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 C.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,这是分子间存在引力的宏观表现 D.用力拉铁棒的两端,铁棒没有断,这是分子间存在引力的宏观表现 AD 解析:水是液体,铁棒是固体,正常情况下它们分子之间的距离都为r0,分子间的引力和斥力恰好平衡,当水被压缩时,分子间距离由r0略微减小,分子间斥力大于引力,分子力表现为斥力,其效果是水的体积很难被压缩;当用力拉铁棒两端时,铁棒发生很小的形变,分子间距离由r0略微增大,分子间引力大于斥力,分子力表现为引力,其效果为铁棒没有断,A、D正确。气体分子由于永不停息地做无规则运动,能够到达容器内的任何空间,所以很容易就充满容器,B错误。抽成真空的马德堡半球之所以很难拉开,是由于大气压力的作用,C错误。 四 课时作业 巩固提升 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 [A组　基础巩固练] 1.(多选)以下说法正确的是(　　) A.一般分子直径的数量级为10-10 m B.布朗运动是液体或气体分子的无规则运动 C.分子间的分子引力和分子斥力不能同时存在 D.扩散现象说明分子做无规则运动 AD 解析:一般分子直径的数量级为10-10 m,故A正确;布朗运动是固体颗粒的无规则运动,不是液体分子的无规则运动,但布朗运动间接反映了液体或气体分子在永不停息地做无规则运动,故B错误;分子间同时存在着引力和斥力,它们都随分子间距离的增大而减小,随分子间距离的减小而增大,只不过斥力变化得更快些,故C错误;扩散现象说明了分子在不停地做无规则运动,故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2.(2024·珠海高二月考)下列关于布朗运动和扩散现象的说法错误的是 (　　) A.布朗运动是固体微粒的运动,反映了液体分子的无规则运动 B.布朗运动和扩散现象都需要在重力的作用下才能进行 C.布朗运动和扩散现象在没有重力的作用下也能进行 D.扩散现象是物质分子做无规则运动的直接证明 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 B 解析:悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动叫作布朗运动,它反映了液体分子在不停地做无规则运动,故A正确;布朗运动的产生是由液体分子对固体颗粒撞击的不平衡性造成的,不同种物质彼此进入对方的现象叫作扩散,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,所以布朗运动和扩散现象的产生都不需要附加条件,故B错误,C正确;扩散现象是物质分子做无规则运动的直接证明,故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 3.下列各种现象中能说明分子间存在斥力的是(　　) A.气体的自由膨胀 B.铁块的体积很难被压缩 C.打开香油瓶盖,香气四溢 D.密闭在针筒内的气体需要花费很大的力气才能被压缩 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 B 解析:气体的自由膨胀说明气体分子在做无规则运动,不能说明分子间存在斥力,故A错误;铁块分子间有间隙,但铁块的体积很难被压缩,说明分子间存在斥力,故B正确;打开香油瓶盖,香气四溢,说明分子在做无规则运动,不能说明分子间存在斥力,故C错误;密闭在针筒内的气体需要花费很大的力气才能被压缩,是因为气体的压强增大,故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 4.两个分子从靠得不能再靠近的位置开始,使二者之间的距离逐渐增大,直到大于分子直径的10倍以上。这一过程中,关于分子间的相互作用力,下列说法正确的是(　　) A.分子间的引力和斥力都在增大 B.分子间的斥力在减小,引力在增大 C.分子间的相互作用力的合力在逐渐减小 D.分子间的相互作用力的合力先减小后增大,再减小 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 D 解析:随着分子间距离的增大,分子间的引力和斥力都在减小,故A、B错误;如图所示,分子间的相互作用力的合力先减小后增大,再减小,故C错误,D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 5.(多选)关于分子动理论,下列说法正确的是(　　) A.液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的 B.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 C.固体和液体很难被压缩,是因为分子斥力大于分子引力 D.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 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 CD 解析:液体中的扩散现象是液体分子的无规则热运动造成的,故A错误;分子之间的斥力和引力同时存在,当分子斥力大于引力时,分子力表现为斥力,这也是铁块不易被压缩的原因,故B错误;分子之间的斥力和引力同时存在,当分子斥力大于引力时,分子力表现为斥力,这也是固体和液体很难被压缩的原因,故C正确;煤油中小粒灰尘的布朗运动是由于煤油分子做无规则运动时对小粒灰尘的撞击作用不平衡导致的,故煤油中小粒灰尘的布朗运动,可说明煤油分子在做无规则运动,故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 6.如图所示,甲分子固定于坐标原点O,乙分子从很远处由静止释放,在分子力的作用下靠近甲。图中d点是分子靠得最近的位置,则乙分子速度最大处是(　　) A.a点　　　　　　　　　 B.b点 C.c点 D.d点 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 C 解析:从a点到c点分子间的作用力表现为引力,分子间的作用力做正功,速度增加;从c点到d点分子间的作用力表现为斥力,分子间的作用力做负功,速度减小,所以在c点速度最大。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 [B组　综合强化练] 7.(多选)(2024·佛山高二月考)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 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 BCD 解析: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;由题图知,当r>r0 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,分子力减小,当r>r0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。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 8.(2024·湛江高二期末)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 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 C 解析:显微镜下观察到墨水中的小炭粒不停地做无规则运动,这是布朗运动,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;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。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 9.(2024·广东江门高二期中)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 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 B 解析:把接触面磨平,使铅块和金块紧紧接触,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。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 [C组　培优选做练] 10.(2024·广东电白高二月考)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 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 A 解析: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。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 $$