1.1分子动理论的基本内容 课件-2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

第一章 分子动理论 第1节 分子动理论的基本内容 02 主题二、分子热运动 01 主题一、物质组成 目录 CONTENTS 03 主题三、分子间作用力 第1节 分子动理论的基本内容 04 主题四、分子动理论 新课引入：什么仪器能直接“看到”分子、原子？ 电子扫描隧道显微镜(放大三亿倍的显微镜)，扫描隧道显微镜亦称为"扫描穿隧式显微镜"、或 "隧道扫描显微镜"，是一种利用量子理论中的隧道效应探测物质表面结构的仪器。它于1981年由格尔德· 宾宁及海因里希·罗雷尔在 IBM位于瑞士苏黎世的苏黎 世实验室发明，两位发明者 因此与恩斯特·鲁斯卡分享了 1986年诺贝尔物理学奖。 格尔德·宾宁 海因里希·罗雷尔 扫描隧道显微镜(放大三亿倍的显微镜)拍摄的硅表面 扫描隧道显微镜的针尖在铜表面上搬运和操纵48个原子使它们排成圆形 新课引入：什么仪器能直接“看到”分子、原子？ 第一部分 物质组成 一、物质组成 1.分子: 研究热学运动性质和规律时，将分子、原子、离子等微粒统称为分子 硅原子 甲烷分子 氯化钠离子 2.简化模型: 一、物质组成 ①固、液体的单个分子 → 球体模型，且分子紧密排列没有空隙。 ②单个气体分子和其占有的空间→立方体模型，边长即为气体分子间的平均距离。 固体液体 2.简化模型: d d d d 气体 d d 物体里分子太多，怎么研究方便呢？ 分成一堆一堆来研究 。 一、物质组成 3.阿伏加德罗常数: ①数值:NA＝ 6.02×1023mol－1 在高中化学中我们已经学过阿伏加德罗常数的其数值等于12g 12C含有的碳原子数，即6.02×1023 mol-1 。 1mol 12C的质量= 12g 1mol 12CO2的质量= 44g 1mol H2O的质量= 18g 任何物质1mol的质量称作摩尔质量Mm 。 1mol任何物质都含相同的粒子数 任何物质1mol的体积称作摩尔体积Vm Mm=Vm m=V ②关系: 一、物质组成 3.阿伏加德罗常数: ①数值:NA＝ 6.02×1023mol－1 1mol任何物质都含相同的粒子数 ②关系: 一个分子的质量m0= 气体 固体液体 一个固、液分子的体积V0= 注意：V0为一个气体分子所占体积， 某物质的分子个数N= =NA nNA= NA 若已知某分子摩尔质量为Mm，摩尔体积为Vm 标况下，任何气体的Vm= 22.4L/mol 一、物质组成 3.阿伏加德罗常数: ①数值:NA＝ 6.02×1023mol－1 1mol任何物质都含相同的粒子数 ②关系: 一个分子的质量m0= 一个固、液分子的体积V0= 若已知某分子摩尔质量为Mm，摩尔体积为Vm 微观 宏观 NA 桥 梁 Mm=Vm =NA＝ 注意：V0为一个气体分子所占体积， 某物质的分子个数N= =NA nNA= NA 标况下，任何气体的Vm= 22.4L/mol 【典例1】很多轿车中设有安全气囊以保障驾乘人员的安全，轿车在发生一定强度的碰撞时，利用三氮化钠(NaN3)爆炸产生气体(假设都是N2)充入气囊。若氮气充入后安全气囊的容积V=56 L，囊中氮气密度ρ=2.5 kg/m3，已知氮气摩尔质量M=0.028 kg/mol，阿伏加德罗常数NA=6×1023 mol-1，试估算：(1)囊中氮气分子的总个数N；(2)囊中氮气分子间的平均距离。(结果保留一位有效数字) =NA 解:(1) N=nNA =3×1024个 (2) V0= =a3 得:a= ≈3×10-9m a a 典例分析： 如果我们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。可见，分子是极其微小的。 我们曾经研究过物体的运动，那么，构成物体的微小分子会有怎样的运动规律呢？ 一、物质组成 第二部分 分子热运动 二、分子热运动 香飘四溢、恶臭冲天：说明气体分子在运动. 墨汁布满整个清水，说明液体分子也在运动. 固体分子能运动吗？ (3)温度越高，扩散越显著。 (1)固、液和气态都能发生扩散。 (2)总是从高向低浓度扩散,浓度相同保持动态平衡。 二、分子热运动 不同物质能够彼此进入对方的现象。 1.扩散: ①原因:物质分子的无规则运动 ②特点: (3)温度越高，扩散越显著。 (1)固、液和气态都能发生扩散。 (2)总是从高向低浓度扩散,浓度相同保持动态平衡。 二、分子热运动 不同物质能够彼此进入对方的现象。 1.扩散: ①原因:物质分子的无规则运动 ②特点: ③意义:直接证明分子在不停运动 ④应用:在纯净半导体材料中掺入其他元素。 电子显微镜下的横向扩散金属氧化物半导体 扩散现象直接说明分子在运动，还有其它例证说明分子在运动吗？ 1827年英国植物学家布朗在用显微镜观察悬浮在水中的花粉微粒时发现了一个有趣的现象。 隔绝一切外部条件后花粉粒仍然在不停的运动？花粉粒不停运动的原因是什么呢？ 二、分子热运动 显微镜下的微粒 水中放入一沙粒为什么不运动呢？ 水分子不停运动撞击花粉粒的结果。 因为沙粒太大，各个方向水分子撞击的概率是相同的 悬浮在液体中的固体微粒的运动称为布朗运动. 二、分子热运动 【典例2】如图甲、乙为观察“小炭粒的布朗运动”的实验图，图丙为每隔30 s炭粒的运动位置连线图。根据实验回答以下问题：(1)小炭粒的运动是由外界因素引起的吗？ (2)图丙中描绘出的曲线是小炭粒的运动轨迹吗？ (1)不是。 典例分析： (2)不是，是每隔30 s小炭粒运动位置的连线。 思考：将小炭粒悬浮在气体中有同样的实验结果? 思考：大气中的灰尘飞舞是布朗运动吗？ 思考：大气中的沙尘暴是布朗运动吗？ 气体对流。 思考：海洋中的垃圾漂流是布朗运动吗？ 洋流。 【典例2】如图甲、乙为观察“小炭粒的布朗运动”的实验图，图丙为每隔30 s炭粒的运动位置连线图。根据实验回答以下问题：(1)小炭粒的运动是由外界因素引起的吗？ (2)图丙中描绘出的曲线是小炭粒的运动轨迹吗？ 典例分析： 有。 不是。 二、分子热运动 2.布朗运动 : 悬浮在液(气)体中的固体微粒的运动。 二、分子热运动 不同物质能够彼此进入对方的现象。 1.扩散: ①原因: 大量液(气)体分子对悬浮微粒的不平衡撞击 ②特点: (1)永不停息。 (2) 微粒越小，布朗运动越明显。 (3) 温度越高，布朗运动越明显。 较高温度下 间接反映液(气)体分子运动的无规则性 ③意义: 注意：布朗运动不是液(气)体分子的运动,而是悬浮在液(气)体中的固体微粒运动。 微粒尺寸微米(10-6m)级，眼睛直接看不到 2.布朗运动 : 悬浮在液(气)体中的固体微粒的运动。 二、分子热运动 不同物质能够彼此进入对方的现象。 1.扩散: ①原因: 大量液(气)体分子对悬浮微粒不平衡撞击 ②特点: (1)永不停息。 (2) 微粒越小，布朗运动越明显。 (3) 温度越高，布朗运动越明显。 间接反映液(气)体分子运动的无规则性 ③意义: 扩散现象和布朗运动都随温度的升高而越明显。表明分子的无规则运动跟温度有关，分子无规则运动又叫热运动 激烈 二、分子热运动 2.布朗运动 : 悬浮在液(气)体中的固体微粒的运动。 不同物质能够彼此进入对方的现象。 1.扩散: 3.分子热运动： ①永不停息； ②运动无规则 ; ③温度越高，运动越_____。 分子永不停息地做无规则运动 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 布朗运动与扩散现象的区别与联系   布朗运动 扩散现象 区别 研究对象不同 固体小微粒的运动 物质分子的运动 产生原因不同 液体(或气体)分子对微粒撞击的不平衡性产生的 分子的无规则运动产生 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 温度和微粒大小 温度、物态及两种物质的浓度差 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。 【典例3】下列说法正确的是（ ） A.扩散现象和布朗运动都与温度有关，它们都叫热运动。 B.高速运动的物体，其内部分子的热运动一定更激烈。 C.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。 D.分子在不停的做无规则的热运动，说明分之间有空隙。 D 典例分析： 【典例4】分子在不停的做无规则的热运动，说明分之间有空隙。(1)那么固体和液体中的分子为什么不会飞散开，而总是聚合在一起，保持一定的体积呢？(2)为什么压缩固体和液体很困难？试分析一下其中的原因？ (3)分子间有引力和斥力的原因可能是什么？ (4)分子之间的引力或斥力都跟分子间距离有怎样的关系呢？ 答:(1)分子之间应该存在一种吸引力 (2)固体和液体分子之间应该存在一种斥力 (3)分子间引力和斥力是原子内部质子和电子之间的力 典例分析： (4)分子间的引力和斥力都随距离的增大而减小 第三部分 分子间作用力 1.引力和斥力同时存在，分子力为合力 。 F斥 F引 F合 r0 F 0 r 三、分子间的作用力 2.引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，但斥力变化的更快。 F引 F引 F斥 F斥 r0 斥力减小得更快 3.分子间作用力与分子间距离的关系。 r0=10-10m ③当r＞r0时，F引___F斥，F合为_____。 ②当r＜r0时，F引___F斥，F合为_____。 ①当r＝r0时，F引___F斥，F合=_____。 三、分子间的作用力 F斥 F引 F合 r0 F 0 r 斥力减小得更快 3.分子间作用力与分子间距离的关系。 ＝ 零 ＜ 斥力 ＞ 引力 F引 F引 F斥 F斥 r0 ④当r＞10r0(10-9 m)时，分子间的作用力变得很微弱，可忽略不计。物体已变为气体 r0=10-10m 【典例5】思考并判断下列说法的正误？ (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)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。 ( ) (4)用力拉铁棒两端，没有断，这是分子间存在引力的宏观表现( ) (5)气体容易被压缩，说明气体分子之间有空隙。 ( ) (6)分子间引力随距离的增大而增大，斥力随距离的增大而减小( ) √ × × √ √ × 典例分析： 第四部分 分子动理论 四、分子动理论 ①物体是由大量“分子”组成的。 ②分子在不停的做无规则热运动。 ③分子间存在着引力和斥力。 1.内容: 2.统计规律 四、分子动理论 ①物体是由大量“分子”组成的。 ②分子在不停的做无规则热运动。 ③分子间存在着引力和斥力。 1.内容: 2.统计规律 物体由大量分子组成，这些分子没有统一的运动步调，对于单个的分子而言，分子的运动方向和速率大小具有偶然性，但对于大量分子，则表现出规律性。这种由大量偶然事件的整体表现出来的规律，叫做统计规律。 课堂小结 一、物质组成 1.分子: 2.简化模型: ①球体模型 ②球体模型 3.阿伏加德罗常数: 二、分子热运动 1.扩散: 2.布朗运动 : 3.分子热运动： 三、分子间的作用力 1.引力和斥力同时存在，分子力为合力 。 2.引力和斥力随分子间距离的增大而减小，斥力变化的更快。 3.分子间作用力与分子间距离的关系。 F斥 F引 F合 r0 F 0 r 四、分子动理论 1.内容: 2.统计规律 【典例1】很多轿车中设有安全气囊以保障驾乘人员的安全，轿车在发生一定强度的碰撞时，利用三氮化钠(NaN3)爆炸产生气体(假设都是N2)充入气囊。若氮气充入后安全气囊的容积V=56 L，囊中氮气密度ρ=2.5 kg/m3，已知氮气摩尔质量M=0.028 kg/mol，阿伏加德罗常数NA=6×1023 mol-1，试估算：(1)囊中氮气分子的总个数N；(2)囊中氮气分子间的平均距离。(结果保留一位有效数字) 巩固提高 =NA 解:(1) N=nNA =3×1024个 (2) V0= =a3 得:a= ≈3×10-9m a a 1.由下列物理量可以算出氧气的摩尔质量的是 (　　) A.氧气分子的质量和阿伏加德罗常数 B.氧气分子的体积和氧气分子的质量 C.氧气的密度和阿伏加德罗常数 D.氧气分子的体积和氧气的密度 A 巩固提高 2.(多选)阿伏加德罗常数是NA(单位为mol-1)，铜的摩尔质量为M(单位为kg/mol)，铜的密度为ρ(单位为kg/m3)，则下列说法正确的是 (　 　) A.1 m3铜所含有的原子数目是 B.1个铜原子的质量是 C.1个铜原子占有的体积是 D.1 kg铜所含有的原子数目是ρNA ABC 巩固提高 【典例2】我国已开展空气中PM2.5浓度的监测工作。PM2.5是指空气中直径等于或小于25 μm的悬浮颗粒物，其悬浮在空中做无规则运动，很难自然沉降到地面，吸入后会对人体形成危害。矿物燃料燃烧的排放物是形成PM2.5的主要原因。下列关于PM2.5的说法正确的是 (　　) A.PM2.5在空气中的运动属于分子热运动 B.PM2.5的质量越大，其无规则运动越剧烈 C.温度越低，PM2.5的无规则运动越剧烈 D.PM2.5的运动轨迹是由大量空气分子对PM2.5无规则碰撞的不平衡和气流运动决定的 巩固提高 D 1.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.加热后分子变小了，很容易进入萝卜中 B.炒菜时萝卜翻动得快，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，分子热运动剧烈 D 巩固提高 2.关于布朗运动，下列说法正确的是 (　　) A.布朗运动是固体分子的无规则运动 B.悬浮在液体中的微粒越小、液体温度越高， 布朗运动越明显 C.悬浮微粒越大，在某一瞬间撞击它的分子数 越多，布朗运动越明显 D.布朗运动的无规则性反映了微粒内部分子运动的无规则性 B 巩固提高 3.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，得到如图所示的两颗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b炭粒较大 B.若两炭粒大小相同，则炭粒a所处的水中水温更低 C.两颗炭粒运动的位置连线图反映了炭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 巩固提高 A 【典例3】(多选)如图所示是分子间的作用力和分子间距离的关系，下面的说法正确的是 (　　) A.当分子间距离r=r0时，分子间的作用力最小 B.当分子间距离r<r0时，分子间的作用力随分 子间距离的增大而减小 C.当分子间距离r>r0时，分子间的作用力随分 子间距离的增大而减小 D.当分子间距离r>r0时，从相距r0处开始，随分子间距离的增大， 曲线对应的分子间的作用力先减小后增大 AB 巩固提高 1.分子甲和分子乙距离较远，设分子甲固定不动，分子乙逐渐向分子甲靠近，直到不能再靠近。在这一过程中 (　　) A.分子间的作用力总是对分子乙做正功 B.分子乙总是克服分子间的作用力做功 C.先是分子乙克服分子间的作用力做功，然后分子间的作用力对分子乙做正功 D.先是分子间的作用力对分子乙做正功，然后分子乙克服分子间的作用力做功 巩固提高 D 2.(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，这就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，这就是分子间存在引力的宏观表现 巩固提高 AD 谢 谢 观 看 Lavf58.28.100 $$