第1章 1.分子动理论的基本内容-【金版教程】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册创新导学案word（人教版2019）

学科网书城 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 第一章 分子动理论 1. 分子动理论的基本内容 心养位 1. 知道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,会用这 个常数进行有关的计算和估算。2.了解扩散现象、布朗运动及其产生的原因,知道什么是分 子热运动,理解分子热运动与温度的关系。3.通过实验知道分子间存在着空隙和相互作用力, 知道分子间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,知道大量分子的运 动表现出规律性。 课前自主学习 物体是由大量分子组成的 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,把组成物体的微粒统称 为分子。 2. 阿伏加德罗常数 (1)定义:1mol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)数值:N.-6.02x10}mol二 二 分子热运动 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:是由物质分子的无规则运动产生的。 (3)意义:是物质分子永不停息地做无规则运动的证据之一。 (4)应用:在生产半导体器件时,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 _ 学科网书城 品牌书店·知名教辅·正版资源 D.zxxK.Com 您身边的互联网+教辅专家 (1)定义:悬浮在液体(或气体)中的微粒的无规则运动。 (2)产生原因: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)特点:微粒越小,布朗运动越明显。 (4)意义:间接地反映液体(或气体)分子运动的无规则性。 3. 热运动:在扩散现象中,温度越高,扩散得越快。观察布朗运动,温度越高,悬浮微粒 的运动就越明显。可见,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。因 此,我们把分子这种永不停息的无规则运动叫作热运动。温度是分子热运动剧烈程度的标志。 三 分子间的作用力 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变小了,表明液体分子间存在着空隙 (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。 2.分子间的作用力 分子间有空隙,大量分子却能聚集在一起,这说明分子之间存在着相互作用力 分子间作用力与分子 间距离的关系 (1)当,%时,分子间的作用力F表现为斥力 (2)当,一r。时,分子间的作用力F为0,这个位置称为平衡位置。 (3)当r时,分子间的作用力F表现为引力 四 分子动理论 1. 分子动理论的基本内容:物体是由大量分子组成的,分子在做永不停息的无规则运动 分子之间存在着相互作用力 2. 分子动理论:在热学研究中常常以以上基本内容为出发点,把物质的热学性质和规律看 2 学科网书城 品牌书店·知名教辅·正版资源 D7xXK.Com 您身边的互联网+教辅专家 作微观粒子热运动的宏观表现。这样建立的理论叫作分子动理论 3. 对于任何一个分子而言,在每一时刻沿什么方向运动,以及运动的速率等都具有偶然性 但是对于大量分子的整体而言,它们的运动却表现出规律性 二课前检测 1.判一判 (1)知道氧气的摩尔质量和阿伏加德罗常数,可以算出一个氧气分子的质量。( _~ (2)扩散与布朗运动的剧烈程度都与温度有关。( ) (3)悬浮微粒越大,越容易观察到布朗运动。( ) (4)风沙弥漫,尘土飞扬,可以用分子热运动来解释。( (5)固体分子间没有空隙。( ) (6)当分子间的距离达到无穷远时,分子间作用力为零。 __ 提示:(1)V(2)V(3)×(4)x(5)x(6)V 2.想一想 扩散、布朗运动和热运动有什么不同? 提示:扩散是不同种物质能够彼此进入对方的现象,是由分子的无规则运动产生的:布朗运 动是悬浮在液体(或气体)中微粒的无规则运动,是微粒受到液体(或气体)分子的无规则撞击 作用的不平衡性造成的;热运动是分子永不停息的无规则运动,扩散和布明运动是分字热运 动的结果。 课堂探究评价 探究1 物体是由大量分子组成的 仔细观察下列图片,认真参与“师生互动”。 )分子 师生互动 1n 学科网书城 品牌书店·知名教辅·正版资源 D.zxxK.Com 您身边的互联网+教辅专家 活动1:如图甲所示,把地球的大小与一个苹果的大小相比,那就相当于将直径为1cm的 球与分子相比,这说明了分子的什么特点?1mol水中含有水分子的数量达6.02x10{}个,这 又说明了什么? 提示:分子是极其微小的。组成物体的分子是大量的 活动2:如图乙所示是用放大几亿倍的扫描隧道显微镜拍摄的笨分子的照片, 由此可测算出 笨分子的体积V,如何估算出V一100mL液体笨的分子数N? 提示:用液体本的体积V除以本分子的体积V,即可得到本的分子数N 活动3:化学课中我们学过,1mol的任何物质都含有N.一6.02x10{个分子。笨的摩尔质量 M一78g/mol,如何表示出本分子的质量? 提示:笨分子的质量n三。 活动4:已知本在20C时的密度为。=0.88g/cm,请尝试结合活动3给出的物理量表示比 20C时,V=100mL的笨的分子数。 提示:笨在20C时的摩尔体积V=,20C时V=100mL本的物质的量=,所以笨的分 子数M=nN.=。 得出结论 1. 热学中的分子不同于化学上讲的分子,而是组成物质的分子、原子、离子等微粒的统称 这些微粒在热运动时遵从相同的规律 2. 分子的两种模型 (1)球体模型:对于固体和液体,通常把分子视为紧密排列的球形分子,如图甲所示。 (2)立方体模型:对于气体,分子之间不是紧密排列的,一般气体分子所占据的空间体积约 为气体分子体积的上千倍。所以一般情况下我们把气体分子所占据的空间视为立方体,如图 乙所示。 乙 3. 阿伏加德罗常数N. 阿伏加德罗常数是宏观世界和微观世界之间的一座桥梁。它把摩尔质量M、摩尔体积 ,过 学科网书城 品牌书店·知名教辅·正版资源 D.zxxK.Com 您身边的互联网+教辅专家 V、物质的质量m、物质的体积V、物质的密度,等宏观量,跟单个分子的质量m、固体 和液体单个分子的体积或气体单个分子所占空间的体积V等微观量联系起来。如图所示。 高享 .一观量 微观量→m 其中密度p一三,但是切记一是没有物理意义的 4. 微观量的计算 (1)分子质量:m。二一。 (2)固体和液体分子的体积或气体分子平均占有空间的体积: ;V一二。 (3)固体或液体分子的直径(球体模型):d一。 (4)气体分子间的平均距离(立方体模型):L一。 5. 物体所含分子数的计算 N-N.-N.-N.-N. 实践提开 例1 空调在制冷过程中,室内空气中的水蒸气接触蒸发器(铜管)液化成水,经排水管排走 空气中水分越来越少,人会感觉干燥。某空调工作一段时间后,排出液化水的体积V 1.0x10cm。已知水的密度=1.0x10kg/m、摩尔质量M=1.8x10}kg/mol,阿伏加德罗 常数N.一6.0x10^{}mol。试求:(结果均保留一位有效数字) (1)该液化水的质量 (2)该液化水中含有水分子的总数N (3)一个水分子的直径d [实践探究](1)求该液化水中含有水分子的总数,要先求什么? 提示:该液化水物质的量。 (2)求一个水分子的直径,要构建什么模型? 提示:球体模型. [规范解答] (1)该液化水的质量n=oV 代入数据解得n三1kg (2)该液化水物质的量为,三 学科网书城 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 水分子数为N=nN 联立并代入数据解得N=3x10*个。 (3)每个水分子的体积为V。三d 又V= 联立并代入数据解得水分子的直径/=4x10”m [答案](1)1kg(2)3x1025个 (3)4×10~10om [变式训练1]目前,环境污染已非常严重,瓶装纯净水已经占领柜台。再严重下去,瓶装 纯净空气可能也会上市。设瓶子的容积为500mL,空气的摩尔质量M一2.9x10kg/mol 瓶中空气按标准状况计算,空气的摩尔体积V=22.4L/mol。N.=6.02x10*}mol,试估算 (计算结果保留两位有效数字) (1)空气分子的平均质量; (2)一瓶纯净空气的质量; (3)一瓶纯净空气中约含空气分子的个数。 答案 (1)4.8x10-kg(2)6.5x10+kg (3)1.3x10个 解析 (1)空气分子的平均质量n。= 代入数据解得n。=4.8x10kg。 (2)设瓶子的容积为V:-瓶纯净空气的物质的量为= 则-瓶纯净空气的质量n=nM 联立并代入数据解得n=6.5x10*kg (3)一瓶纯净空气中约含空气分子的个数 N=aN. 联立并代入数据解得V=13x10*个。 探究2 分子热运动 仔细观察下列图片,认真参与“师生互动”。 学科网书城 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 II 甲 乙 微粒 丙 师生互动 活动1:如图甲,试管底部密度大的梳酸铜溶液会慢慢扩散到上面的清水中,即使没有外界 温度变化等干扰,还是会发生,这说明了什么? 提示:碎酸铜溶液的密度比水大,但在没有外界干扰的情况下,下面的梳酸铜溶液还是能慢 慢扩散到上面的清水中,说明不是对流引起的,可能是分子运动弓起的 活动2:用显微镜观察稀释后的墨汗,发现悬浮的小炭粒在不停地运动,每隔30秒记录一 次位置,然后连线,如图乙,小炭粒的运动有什么特点? 提示:运动无规则。 活动3:活动2中微粒的运动叫布朗运动,实验发现微粒越小,布朗运动越明显。试结合图 丙模型分析布朗运动的这一特点 提示:如图丙,在显微镜下看起来连成一片的液体,实际上是由许许多多分子组成的,液体 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 具浮在液体中的微粒越小,在某一器间跟它相撞的液体分字数越少,撞击作用的不平衡性就 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,因而,布朗运动 越明显。如果悬浮在液体中的微粒很大,在某一瞬间跟它相撞的分子数很多,各个方向的撞 7 学科网书城 品牌书店·知名教辅·正版资源 D.zxxK.Com 您身边的互联网+教辅专家 击作用接近平衡,这时就很难观察到布朗运动了。 活动4:扩散和布朗运动都是由分子的无规则运动引起的。实验发现,温度越高,扩散越快, 布朗运动越明显,这说明分子的无规则运动与温度有什么关系? 提示:温度越高,分子的无规则运动越剧烈 得出结论 1. 扩散现象的特点 (1)发生于直接接触的两种物质间。 (2)快慢程度受温度的影响较大。温度越高,扩散越快;温度越低,扩散越慢 2. 扩散现象的意义 扩散现象直接证明了组成物体的分子是运动的,而不是静正的,分子都在永不停息地做无规 则的运动。 3. 对布朗运动的认识 (1)微粒的大小:能做布朗运动的微粒是由许多分子组成的颗粒(注意不是分子):其大小在光 学显微镜下可以看到,但人眼直接观察不到(其大小数量级一般在10*m)。 (2)关于布朗运动示意图的正确理解 布朗运动示意图中每个拐点记录的是微粒每隔一段时间(如30s)的位置,可采用频闪照相的 办法记录,两位置所画直线是人为画的。在这段时间内,微粒仍做无规则运动,由此不能将 示意图中的折线当作微粒的运动轨迹,每一段线段也不可认为是对应这段时间内的直线运动 轨迹,其实在这段时间内运动还是很复杂的,由布朗运动示意图无法确定微粒的运动轨迹。 (3)布朗运动不是分子的运动,而是悬浮微粒的运动。布朗运动的无规则性反映了液体(或气 体)分子运动的无规则性;布朗运动与温度有关,表明液体(或气体)分子的运动与温度有关。 4. 布朗运动与扩散的比较 _项目 扩散 布朗运动 不同种物质能够彼此进入对方的 定义 是浮在液体(或气体)中的微粒的无规则运动 现象 直接原因:大量液体(或气体)分子对悬浮微粒 物质分字永不停息地做无规则运 原因 的撞击作用的不平衡性 动 根本原因:液体(或气体)分子的无规则运动 ①温度:温度越高,扩散越快 响因 ①温度:温度越高,布朗运动越明显 8 学科网书城 品牌书店·知名教辅·正版资源 D.zxxK.Com 您身边的互联网+教辅专家 ②还与物质的浓度、状态等有关 ②微粒的大小:微粒越小,布朗运动越明显 ①产生的根本原因都是由于分子在永不停息地做无规则运动 相同点 ②二者都随温度的升高而表现得更明显 5.热运动的特点 (1)分子的运动是无规则的。由于分子之间的相互碰撞,每个分子的运动速度无论是方向还 是大小都在不断变化。 (2)分子的热运动是永不停息的。无论经过多长时间,温度多么低,在什么条件下,分子的 无规则运动始终存在。 (3)热运动与物体的温度有关。温度越高,分子运动得越剧烈 实践提升 例2 将墨汗稀释后,小炭粒的运动即为布朗运动。现取出一滴稀释后的墨汗,放在光学显 微镜下观察,以下对观察结果的描述中,正确的是( ) ,显微镜物镜 盖玻片 _□ 载物玻璃 悬浊 A. 在显微镜下,看到水分子在不停地撞击炭粒 B. 小炭粒的无规则运动即是分子的热运动 C. 大一点的炭粒,看得更清晰,实验现象更明显 D. 可以通过升高温度,使实验现象更明显 [实践探究](1)布朗运动是分子的热运动吗? 提示:不是。 (2)布朗运动的形成原因是什么? 提示:液体分子对悬浮颗粒的撞击不平衡。 [规范解答]分子很小,在显微镜下不能看到水分子,能看到悬浮的小炭粒,故A错误;小 炭粒在不停地做无规则运动,这是布朗运动,不是分子的热运动,故B错误;大一点的炭 粒,看得更清晰,但在某一瞬间跟它相撞的水分子数很多,各个方向的撞击作用接近平衡 实验现象将不明显,故C错误;温度越高,布朗运动越剧烈,实验现象越明显,故D正确。 9 学科网书城 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 [答案]D 布朗运动和热运动的区别与联系 布朗运动 热运动 研究对象 悬浮于液体(或气体)中的微粒 分子 不同 可以在光学显微镜下看到. 在光学显微镜下看不到,可以在 点 观察难易程度 肉眼看不到 扫描隧道显微镜下看到 相同点 ①无规则;②永不停息:③温度越高越剧烈 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 联系 反映了分子的热运动 [变式训练2](多选)关于布朗运动、扩散现象,下列说法中正确的是( A. 布朗运动是固体微粒的运动,反映了液体或气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作用下才能进行 C. 布朗运动和扩散现象在没有重力作用下也能进行 D. 扩散现象直接证明了“组成物质的分子在永不停息地做无规则运动”,而布朗运动间接 证明了这一观点 答案 ACD 解析 扩散现象是物质分子的迁移,而布朗运动是悬浮在液体或气体中的微粒的运动,液体 或气体分子对微粒撞击作用的不平衡导致微粒运动,由此可见扩散现象和布朗运动不需要附 加条件;扩散现象直接证明了“组成物质的分子在永不停息地做无规则运动”,而布朗运动 间接证明了“组成物质的分子在永不停息地做无规则运动”。A、C、D正确,B错误 探究3 分子间的作用力 仔细观察下列图片,认真参与“师生互动”。 50mL水 50m1酒枯 行行。 甲 观察液体混合后体积的变化 10