第1章 第2节 分子热运动与分子力-（课件PPT+Word教案）【步步高】2024-2025学年高二物理选择性必修第三册教师用书（粤教版2019）

DIYIZHANG 第一章 第二节　分子热运动与分子力 1 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。 学习目标 2 一、扩散现象 二、布朗运动 课时对点练 三、分子间的作用力 内容索引 3 扩散现象 一 4 1.如图所示，在一个烧杯里装上清水，然后在清水中滴入几滴红墨水。在不搅动的情况下，可以看到红墨水在清水中以不规则的形态向四周扩散，慢慢地将清水染成红色。 出现上述现象的原因是什么？ 答案　分子在做无规则运动，即扩散现象。 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)(2023·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不停地运动产生的 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； 扩散现象不是化学反应的结果，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。 总结提升 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。 返回 布朗运动 二 10 用显微镜观察炭粒的运动，思考并讨论下列问题： (1)实验中可观察到什么现象？ 答案　小炭粒做无规则的运动。 (2)实验中的“小炭粒”是分子吗？ 答案　不是。分子大小的数量级是10-10 m，人眼能够分辨的物体的大小是10-4 m，光学显微镜最大放大倍数是1 000倍，所以从光学显微镜看到的最小颗粒是10-7 m，所以每一个“小炭粒”都是成千上万个分子组成的。 (3)如图是显微镜下微粒每隔30 s位置的连线，这些“折线”是微粒的运动径迹吗？是水分子的运动径迹吗？如果记录时间间隔延长，折线会变得更复杂还是更简单？ 答案　不是；不是；更复杂。 (4)微粒的运动有规律吗？微粒为什么会做这样的运动？ 答案　无规律。由于大量液体分子永不停息地做无规则运动时对悬浮在其中的微粒撞击作用的不平衡性，即液体分子永不停息的无规则运动是产生布朗运动的根本原因。 (5)试从力的角度解释为什么微粒越小，布朗运动越明显？并解释为什么温度越高，微粒的布朗运动越激烈？ 答案　悬浮的微粒越小，在某一瞬间跟它相撞的液体分子数越少，撞击作用的不平衡性就表现得越明显，因而布朗运动越明显。温度越高，液体分子运动越激烈，对微粒的碰撞频率增加，而且每次撞击作用也将增强，这就使微粒受到来自各方向的液体分子的撞击作用的不平衡现象加剧，引起微粒的布朗运动越激烈。 (6)布朗运动反映了什么现象？ 答案　布朗运动间接反映了液体分子永不停息的无规则运动。 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 ，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 。 ②温度的高低：温度越高，布朗运动越 。 微粒 不平衡 梳理与总结 液体分子 明显 明显 剧烈 (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 在观察布朗运动时，从某微粒在A点开始计时，每隔30 s记下微粒的一个位置，得到B、C、D、E、F、G等点，然后用直线按时间顺序依次连接，得到如图所示的折线ABCDEFG。那么，微粒在75 s末时的位置一定在CD线段的中点吗？为什么？ 讨论与交流 答案　不一定，图中折线是按时间间隔依次记录的微粒位置的连线，而不是微粒的运动轨迹，由于微粒的无规则运动，微粒在75 s时的位置可能在CD连线的中点，也可能不在CD连线上。 (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。(　　) × × × × 易错辨析 　(2023·广州市高二期中)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组成微粒 的分子的无规则运动 C.该实验用显微镜观察到的是液体分子 的无规则运动 D.微粒越小，液体的温度越高，观察到的布朗运动就越明显 例2 √ 题图中记录的是每隔一定时间微粒位置的连线，并不是微粒实际的运动轨迹，A错误； 该实验用显微镜观察到的是微粒的无规则运动，并不是微粒分子的无规则运动，也不是液体分子的无规则运动，B、C错误； 微粒越小，液体分子同一时刻撞击微粒产生的撞击力越不平衡，液体的温度越高，液体分子运动越激烈，观察到的布朗运动就越明显，D正确。 返回 分子间的作用力 三 21 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，而能保持一定的体积？为什么固体能保持一定的形状很难被压缩呢？ 答案　分子之间存在引力和斥力 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)分子间作用力跟分子间距离的关系如图所示。 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 0 斥力 引力 (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 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： 讨论与交流 (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”)。 减小 快 (2)实际的分子力是引力和斥力的合力，r<r0时，斥力 引力，分子间表现为 力，随距离的增大，分子力 ；r=r0时，引力 斥力，分子力F为 ；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 。 大于 斥 减小 等于 0 大于 引 增大 减小 (1)水的体积很难被压缩，这是分子间存在斥力的宏观表现。(　　) (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)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。(　　) √ × √ 易错辨析 　(多选)(2023·广州高二期中)一个分子P固定在O点，另一个分子Q从图中的A点由静止释放，两分子之间的作用力与间距关系的图像如图所示，则下列说法正确的是 A.分子Q由A运动到C的过程中先加速再减速 B.分子Q在C点时加速度大小为零 C.分子Q由A点释放后运动到C点左侧的过程中， 加速度大小先增大后减小再增大 D.该图能表示固、液、气三种状态下分子力随分子间距变化的规律 例3 √ √ C点为分子斥力和引力平衡的位置，C点的右侧分子力表现为引力，C点的左侧分子力表现为斥力，因此分子Q由A运动到C的过程中，一直做加速运动，A错误； C点为分子引力大小等于分子斥力大小的位置，即分子力表现为零，则分子Q在C点的加速度大小为零，B正确； 分子Q由A点释放后运动到C点的过程中，分子力表现为引力，先增大后减小，然后到C点左侧后，分子力表现为斥力，逐渐变大，故加速度大小先增大后减小再增大，C正确； 气体分子间距较大，分子间作用力很小，不能用题图表示气体分子间作用力的变化规律，但可表示液体和固体分子间作用力的变化规律，D错误。 总结提升 分子间的作用力是有作用范围的，当r<r0时，分子间的作用力表现为斥力，当r>r0时，分子间的作用力表现为引力。固体、液体的体积难以改变，往往是分子间的作用力的宏观体现，而对于气体，一般情况下分子间的作用力很小，可以忽略。 　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。 返回 课时对点练 四 34 考点一　扩散现象 1.(多选)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 基础对点练 √ 11 12 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 樟脑球放在箱子里，过几天箱子里充满了樟脑的气味，是樟脑球中某种成分的分子在不停地运动，属于扩散现象，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，属于扩散现象，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。 2.我们在实验室用酒精进行实验时，整个实验室很快就闻到了刺鼻的酒精气味，这是一种扩散现象。以下有关分析错误的是 A.扩散现象只发生在气体、液体之间 B.扩散现象说明分子在不停息地运动 C.温度越高时扩散现象越显著 D.扩散现象说明分子间存在着间隙 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 气体、液体、固体之间都可以发生扩散现象，故A错误； 扩散现象本身就是由分子不停地运动产生的，故B正确； 物体的温度越高，分子的热运动就越剧烈，扩散现象就越显著，故C正确； 不同的物质在相互接触时可以进入对方属于扩散现象，扩散现象说明分子间存在着间隙，故D正确。 11 12 考点二　布朗运动 3.(多选)(2023·江门市高二月考)关于布朗运动、扩散现象，下列说法中正确的是 A.布朗运动和扩散现象都需要在重力作用下才能进行 B.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 C.布朗运动实验中记录的图像是固体微粒的运动轨迹 D.扩散现象直接证明了“物质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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 √ 11 12 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 布朗运动和扩散现象在没有重力作用下，也能进行，故A错误； 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，故B正确； 布朗运动实验中记录的是固体微粒每经过一定时间的位置，图像是每一时刻位置的连线图，不是固体微粒的运动轨迹，故C错误； 扩散现象直接证明了“物质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，故D正确。 11 12 4.(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，是液体分子的无规则运动撞击造成的 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 √ 11 12 √ 布朗运动是悬浮在液体表面的固体微粒的无规则运动，是液体分子的无规则运动的表现，故A错误； 液体温度越高，布朗运动越剧烈，故B正确； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 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，是液体分子的无规则运动撞击造成的，故D正确。 5.(2023·广州市高二月考)布朗运动实验中，得到某个观测记录如图，图中记录的是 A.分子无规则运动的情况 B.某个微粒做布朗运动的轨迹 C.某个微粒做布朗运动的速度—时间图线 D.按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置 的连线 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 √ 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 布朗运动是悬浮在液体(或气体)中的固体小颗粒的无规则运动，而非分子的运动，故A错误； 布朗运动是无规则运动，所以微粒没有固定的运动轨迹，故B错误； 11 12 对于某个微粒而言，在不同时刻的速度大小和方向均是不确定的，所以无法确定其在某一个时刻的速度，故也就无法描绘其速度—时间图线，故C错误；题图中记录的是按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线，故D正确。 考点三　分子间的作用力 6.(2023·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，分子间引力和斥力都随着距离的增大而减小，故选A。 7.两分子间的作用力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 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； 11 12 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。 8.(多选)分子甲固定在原点，分子乙可在x轴上运动，甲对乙的作用力F只与甲、乙之间的距离x有关，在2.2×10-10 m≤x≤5.0×10-10 m的范围内，F与x的关系如图所示。若乙自P点由静止开始运动，且乙只受力F作用，规定力F沿+x方向为正，下列说法正确的是 A.乙运动到R点时，速度最大 B.乙运动到Q点时，速度最大 C.乙运动到Q点后，静止于该处 D.乙位于P点时，加速度最大 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 √ 11 12 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 由题图可知，分子乙从P由静止开始向右做加速运动，经过Q后做减速运动，因此经过Q点时速度最大，故A、C错误，B正确； 由题图可知乙在P点受力最大，根据牛顿第二定律知乙在P点时的加速度最大，故D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 9.(2023·深圳市高二期末)关于分子动理论，下列的说法正确的是 A.0 ℃的物体中的分子不做无规则运动 B.存放过煤的混凝土地面下一段深度内都有黑色颗粒，说明煤分子在做 无规则的热运动 C.因为布朗运动的激烈程度跟温度有关，所以布朗运动也叫作热运动 D.气体很容易被压缩，是因为气体分子之间存在引力 √ 能力综合练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 理论上只有在0 K时，分子热运动才消失，而实际上0 K只能无限接近，无法达到，而0 ℃(273.15 K)时物体中的分子在做无规则运动，故A错误； 存放过煤的混凝土地面下一段深度内都有黑色颗粒，属于扩散现象，说明煤分子在做无规则的热运动，故B正确； 布朗运动的激烈程度跟温度有关，但布朗运动不是热运动，它是热运动的反映，故C错误； 气体很容易被压缩，是因为气体分子之间平均距离较大，故D错误。 10.(多选)分子动理论较好地解释了物质的宏观热学性质和规律，据此可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，这间接地反 映了液体分子运动的无规则性 B.分子间的相互作用力随分子间距离的增大，一定先减小后增大 C.分子间引力随着分子间距离的增大，可能先减小后增大 D.在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料中掺入其他元素 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 √ √ 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 小炭粒做布朗运动间接反映了液体分子的无规则运动，故A正确； 分子间的相互作用力在分子间距r<r0范围内，随分子间距的增大而减小；在分子间距r0<r<10r0的范围内，随分子间距的增大，分子间作用力先增大后减小，故B错误； 分子间的引力一定随着分子间距的增大而减小，故C错误； 真空环境是为了防止其他杂质的介入，而高温条件下分子热运动加剧，有利于所掺入其他元素分子的扩散，故D正确。 12 11.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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 炭粒越大，受到液体分子碰撞作用的不平衡性越不明显，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所处的水中水温更高，B错误； 两炭粒的运动是无规则的，说明水分子做无规则运动，C错误； 题图为炭粒每隔30 s的位置连线图，而不是运动轨迹，其连线仅代表位置变化，炭粒运动并非直线运动，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 尖子生选练 12 12.(多选)(2023·珠海市高二期中)如图所示，横坐标r表示两个分子间的距离，纵坐标F表示两个分子间引力、斥力的大小，图中两条曲线分别表示两分子间引力、斥力的大小随分子间距离的变化关系，e为两曲线的交点，则下列说法中正确的是 A.ab为引力曲线，cd为斥力曲线，e点横坐标的数量级为10-10 m B.ab为斥力曲线，cd为引力曲线，e点横坐标的数量级为10-10 m C.当两分子间距离在r0附近时，若两个分子间距离增加，分 子间斥力减小得比引力更快 D.若r=r0，则分子间没有引力和斥力 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 在F-r图像中，在r=r0附近随着距离的增加，斥力比引力减小得快，则知ab为引力曲线，cd为斥力曲线，题图中曲线交点e对应r=r0，即e点横坐标的数量级为10-10 m，此时分子间引力和斥力的合力为零，但分子间引力和斥力同时存在，故A、C正确。 返回 BENKEJIESHU 本课结束 $$ 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。 一、扩散现象 1.如图所示，在一个烧杯里装上清水，然后在清水中滴入几滴红墨水。在不搅动的情况下，可以看到红墨水在清水中以不规则的形态向四周扩散，慢慢地将清水染成红色。 出现上述现象的原因是什么？ 答案　分子在做无规则运动，即扩散现象。 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物质迁移现象称为扩散。 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，而是由物质分子不停地运动产生的。 3.影响因素：温度越高，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不停地运动着。 例1　(多选)(2023·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不停地运动产生的 D.扩散现象在气体、液体和固体中都能发生 答案　ACD 解析　温度越高，分子运动得越快，扩散越快，故A正确；扩散现象不是化学反应的结果，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。 二、布朗运动 用显微镜观察炭粒的运动，思考并讨论下列问题： (1)实验中可观察到什么现象？ (2)实验中的“小炭粒”是分子吗？ (3)如图是显微镜下微粒每隔30 s位置的连线，这些“折线”是微粒的运动径迹吗？是水分子的运动径迹吗？如果记录时间间隔延长，折线会变得更复杂还是更简单？ (4)微粒的运动有规律吗？微粒为什么会做这样的运动？ (5)试从力的角度解释为什么微粒越小，布朗运动越明显？并解释为什么温度越高，微粒的布朗运动越激烈？ (6)布朗运动反映了什么现象？ 答案　(1)小炭粒做无规则的运动。 (2)不是。分子大小的数量级是10-10 m，人眼能够分辨的物体的大小是10-4 m，光学显微镜最大放大倍数是1 000倍，所以从光学显微镜看到的最小颗粒是10-7 m，所以每一个“小炭粒”都是成千上万个分子组成的。 (3)不是；不是；更复杂。 (4)无规律。由于大量液体分子永不停息地做无规则运动时对悬浮在其中的微粒撞击作用的不平衡性，即液体分子永不停息的无规则运动是产生布朗运动的根本原因。 (5)悬浮的微粒越小，在某一瞬间跟它相撞的液体分子数越少，撞击作用的不平衡性就表现得越明显，因而布朗运动越明显。温度越高，液体分子运动越激烈，对微粒的碰撞频率增加，而且每次撞击作用也将增强，这就使微粒受到来自各方向的液体分子的撞击作用的不平衡现象加剧，引起微粒的布朗运动越激烈。 (6)布朗运动间接反映了液体分子永不停息的无规则运动。 1.布朗运动 (1)定义：悬浮在液体或气体中的微粒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不平衡撞击引起的，是大量液体分子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。 (4)意义：悬浮微粒的无规则运动间接地反映了液体内部分子在不停地做无规则的运动。 2.热运动 (1)定义：物质内部大量分子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，分子热运动越剧烈，温度是物质内部分子无规则运动剧烈程度的量度。 在观察布朗运动时，从某微粒在A点开始计时，每隔30 s记下微粒的一个位置，得到B、C、D、E、F、G等点，然后用直线按时间顺序依次连接，得到如图所示的折线ABCDEFG。那么，微粒在75 s末时的位置一定在CD线段的中点吗？为什么？ 答案　不一定，图中折线是按时间间隔依次记录的微粒位置的连线，而不是微粒的运动轨迹，由于微粒的无规则运动，微粒在75 s时的位置可能在CD连线的中点，也可能不在CD连线上。 (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。 (　×　) 例2　(2023·广州市高二期中)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组成微粒的分子的无规则运动 C.该实验用显微镜观察到的是液体分子的无规则运动 D.微粒越小，液体的温度越高，观察到的布朗运动就越明显 答案　D 解析　题图中记录的是每隔一定时间微粒位置的连线，并不是微粒实际的运动轨迹，A错误；该实验用显微镜观察到的是微粒的无规则运动，并不是微粒分子的无规则运动，也不是液体分子的无规则运动，B、C错误；微粒越小，液体分子同一时刻撞击微粒产生的撞击力越不平衡，液体的温度越高，液体分子运动越激烈，观察到的布朗运动就越明显，D正确。 三、分子间的作用力 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，而能保持一定的体积？为什么固体能保持一定的形状很难被压缩呢？ 答案　分子之间存在引力和斥力 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合力。 (2)分子间作用力跟分子间距离的关系如图所示。 ①当r=r0时，分子间的引力和斥力平衡，分子间的作用力为0，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斥力。 ③当r>r0时，分子间的作用力表现为引力。 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。 (3)分子间的作用力本质上是一种电磁力，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)物质是由大量分子组成的。 (2)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。 (3)分子间存在相互作用的引力和斥力。 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减小，分子斥力变化得更快(填“快”或“慢”)。 (2)实际的分子力是引力和斥力的合力，r<r0时，斥力大于引力，分子间表现为斥力，随距离的增大，分子力减小；r=r0时，引力等于斥力，分子力F为0；r>r0时引力大于斥力，分子间表现为引力，随距离的增大，分子力先增大后减小。 (1)水的体积很难被压缩，这是分子间存在斥力的宏观表现。 (　√　) (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)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。 (　√　) 例3　(多选)(2023·广州高二期中)一个分子P固定在O点，另一个分子Q从图中的A点由静止释放，两分子之间的作用力与间距关系的图像如图所示，则下列说法正确的是 (　　) A.分子Q由A运动到C的过程中先加速再减速 B.分子Q在C点时加速度大小为零 C.分子Q由A点释放后运动到C点左侧的过程中，加速度大小先增大后减小再增大 D.该图能表示固、液、气三种状态下分子力随分子间距变化的规律 答案　BC 解析　C点为分子斥力和引力平衡的位置，C点的右侧分子力表现为引力，C点的左侧分子力表现为斥力，因此分子Q由A运动到C的过程中，一直做加速运动，A错误；C点为分子引力大小等于分子斥力大小的位置，即分子力表现为零，则分子Q在C点的加速度大小为零，B正确；分子Q由A点释放后运动到C点的过程中，分子力表现为引力，先增大后减小，然后到C点左侧后，分子力表现为斥力，逐渐变大，故加速度大小先增大后减小再增大，C正确；气体分子间距较大，分子间作用力很小，不能用题图表示气体分子间作用力的变化规律，但可表示液体和固体分子间作用力的变化规律，D错误。 分子间的作用力是有作用范围的，当r<r0时，分子间的作用力表现为斥力，当r>r0时，分子间的作用力表现为引力。固体、液体的体积难以改变，往往是分子间的作用力的宏观体现，而对于气体，一般情况下分子间的作用力很小，可以忽略。 例4　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 答案　C 解析　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。 课时对点练　［分值：60分］ 1~8题每题4分，共32分 考点一　扩散现象 1.(多选)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 答案　AB 解析　樟脑球放在箱子里，过几天箱子里充满了樟脑的气味，是樟脑球中某种成分的分子在不停地运动，属于扩散现象，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，属于扩散现象，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。 2.我们在实验室用酒精进行实验时，整个实验室很快就闻到了刺鼻的酒精气味，这是一种扩散现象。以下有关分析错误的是 (　　) A.扩散现象只发生在气体、液体之间 B.扩散现象说明分子在不停息地运动 C.温度越高时扩散现象越显著 D.扩散现象说明分子间存在着间隙 答案　A 解析　气体、液体、固体之间都可以发生扩散现象，故A错误；扩散现象本身就是由分子不停地运动产生的，故B正确；物体的温度越高，分子的热运动就越剧烈，扩散现象就越显著，故C正确；不同的物质在相互接触时可以进入对方属于扩散现象，扩散现象说明分子间存在着间隙，故D正确。 考点二　布朗运动 3.(多选)(2023·江门市高二月考)关于布朗运动、扩散现象，下列说法中正确的是 (　　) A.布朗运动和扩散现象都需要在重力作用下才能进行 B.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 C.布朗运动实验中记录的图像是固体微粒的运动轨迹 D.扩散现象直接证明了“物质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　BD 解析　布朗运动和扩散现象在没有重力作用下，也能进行，故A错误；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，故B正确；布朗运动实验中记录的是固体微粒每经过一定时间的位置，图像是每一时刻位置的连线图，不是固体微粒的运动轨迹，故C错误；扩散现象直接证明了“物质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，故D正确。 4.(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，是液体分子的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表面的固体微粒的无规则运动，是液体分子的无规则运动的表现，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，是液体分子的无规则运动撞击造成的，故D正确。 5.(2023·广州市高二月考)布朗运动实验中，得到某个观测记录如图，图中记录的是 (　　) A.分子无规则运动的情况 B.某个微粒做布朗运动的轨迹 C.某个微粒做布朗运动的速度—时间图线 D.按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线 答案　D 解析　布朗运动是悬浮在液体(或气体)中的固体小颗粒的无规则运动，而非分子的运动，故A错误；布朗运动是无规则运动，所以微粒没有固定的运动轨迹，故B错误；对于某个微粒而言，在不同时刻的速度大小和方向均是不确定的，所以无法确定其在某一个时刻的速度，故也就无法描绘其速度—时间图线，故C错误；题图中记录的是按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线，故D正确。 考点三　分子间的作用力 6.(2023·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 答案　A 解析　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，分子间引力和斥力都随着距离的增大而减小，故选A。 7.两分子间的作用力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 答案　B 解析　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。 8.(多选)分子甲固定在原点，分子乙可在x轴上运动，甲对乙的作用力F只与甲、乙之间的距离x有关，在2.2×10-10 m≤x≤5.0×10-10 m的范围内，F与x的关系如图所示。若乙自P点由静止开始运动，且乙只受力F作用，规定力F沿+x方向为正，下列说法正确的是 (　　) A.乙运动到R点时，速度最大 B.乙运动到Q点时，速度最大 C.乙运动到Q点后，静止于该处 D.乙位于P点时，加速度最大 答案　BD 解析　由题图可知，分子乙从P由静止开始向右做加速运动，经过Q后做减速运动，因此经过Q点时速度最大，故A、C错误，B正确；由题图可知乙在P点受力最大，根据牛顿第二定律知乙在P点时的加速度最大，故D正确。 9~11题每题6分，共18分 9.(2023·深圳市高二期末)关于分子动理论，下列的说法正确的是 (　　) A.0 ℃的物体中的分子不做无规则运动 B.存放过煤的混凝土地面下一段深度内都有黑色颗粒，说明煤分子在做无规则的热运动 C.因为布朗运动的激烈程度跟温度有关，所以布朗运动也叫作热运动 D.气体很容易被压缩，是因为气体分子之间存在引力 答案　B 解析　理论上只有在0 K时，分子热运动才消失，而实际上0 K只能无限接近，无法达到，而0 ℃(273.15 K)时物体中的分子在做无规则运动，故A错误；存放过煤的混凝土地面下一段深度内都有黑色颗粒，属于扩散现象，说明煤分子在做无规则的热运动，故B正确；布朗运动的激烈程度跟温度有关，但布朗运动不是热运动，它是热运动的反映，故C错误；气体很容易被压缩，是因为气体分子之间平均距离较大，故D错误。 10.(多选)分子动理论较好地解释了物质的宏观热学性质和规律，据此可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，这间接地反映了液体分子运动的无规则性 B.分子间的相互作用力随分子间距离的增大，一定先减小后增大 C.分子间引力随着分子间距离的增大，可能先减小后增大 D.在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料中掺入其他元素 答案　AD 解析　小炭粒做布朗运动间接反映了液体分子的无规则运动，故A正确；分子间的相互作用力在分子间距r<r0范围内，随分子间距的增大而减小；在分子间距r0<r<10r0的范围内，随分子间距的增大，分子间作用力先增大后减小，故B错误；分子间的引力一定随着分子间距的增大而减小，故C错误；真空环境是为了防止其他杂质的介入，而高温条件下分子热运动加剧，有利于所掺入其他元素分子的扩散，故D正确。 11.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 答案　A 解析　炭粒越大，受到液体分子碰撞作用的不平衡性越不明显，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所处的水中水温更高，B错误；两炭粒的运动是无规则的，说明水分子做无规则运动，C错误；题图为炭粒每隔30 s的位置连线图，而不是运动轨迹，其连线仅代表位置变化，炭粒运动并非直线运动，D错误。 (10分) 12.(多选)(2023·珠海市高二期中)如图所示，横坐标r表示两个分子间的距离，纵坐标F表示两个分子间引力、斥力的大小，图中两条曲线分别表示两分子间引力、斥力的大小随分子间距离的变化关系，e为两曲线的交点，则下列说法中正确的是 (　　) A.ab为引力曲线，cd为斥力曲线，e点横坐标的数量级为10-10 m B.ab为斥力曲线，cd为引力曲线，e点横坐标的数量级为10-10 m C.当两分子间距离在r0附近时，若两个分子间距离增加，分子间斥力减小得比引力更快 D.若r=r0，则分子间没有引力和斥力 答案　AC 解析　在F-r图像中，在r=r0附近随着距离的增加，斥力比引力减小得快，则知ab为引力曲线，cd为斥力曲线，题图中曲线交点e对应r=r0，即e点横坐标的数量级为10-10 m，此时分子间引力和斥力的合力为零，但分子间引力和斥力同时存在，故A、C正确。 学科网（北京）股份有限公司 $$