1.1分子动理论的基本内容 导学案 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

该高中物理导学案围绕分子动理论展开，引导学生通过墨水滴入冷热水中的扩散对比、铅块压紧不易拉开等实验现象，结合球体与立方体分子模型，搭建从宏观现象到微观理论的学习支架，理解物体由大量分子组成、分子热运动及分子间作用力的核心内容。 资料突出科学思维与科学探究，通过分子力随距离变化图等可视化资源辅助模型建构，布朗运动成因分析强化科学推理，小组讨论粉笔末运动争议促进交流，例题与变式训练衔接宏观量与微观量计算，课堂小测即时反馈，助力学生形成物质观念与相互作用观念，提升科学探究能力。

第一章　分子动理论 1．分子动理论的基本内容 【课标要求】通过实验，估测油酸分子的大小。了解分子动理论的基本观点及相关的实验证据。 【学习目标】 1．认识物体是由大量分子组成的(重点)。 2．知道扩散现象和布朗运动，理解扩散现象和布朗运动产生的原因(重点)。 3．知道分子间存在空隙和相互作用力，并理解分子间的作用力与分子间距离的关系(重难点)。 4．明确分子动理论的内容。 【学习重难点】 重点：知道并掌握分子动理论的基本观点。 难点：理解分子力随分子间距的变化规律。 课本导练 必备知识 一、物体是由大量分子组成的 1．物体是由大量分子组成的。 （1）研究对象：_______________________________________。 （2）分子大小：____________________。 2．阿伏加德罗常数 （1）定义：_______________________________________。 （2）数值：NA＝____________。 （3）意义：______________________________________________________________________________________________。 二、分子热运动 1．扩散 （1）定义：____________________。 （2）产生原因：_________________________________________________________________________________________。 （3）意义：______________________________。 （4）应用：___________________________________________________________________________________________。 2．布朗运动 （1）定义：____________________。 （2）产生原因：____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 （3）影响因素 ①微粒的大小：_________________________________________________________________________________________。 ②温度的高低：____________________。 （4）意义：__________________________________________。 3．热运动 （1）定义：____________________。 （2）特点：①___________；②___________；③________________。 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___________________________。 （2）水和酒精混合后总体积会减小，说明_____________________。 （3）压在一起的金片和铅片，各自的分子能扩散到对方的内部，说明________________________________________________________。 2．分子间的作用力 （1）分子间的作用力F跟分子间距离r的关系如图所示。 ①当r＜r0时，____________________。 ②当r＝r0时，______________________________。 ③当r＞r0时，____________________。 （2）产生原因：____________________。 1．以下关于布朗运动的说法是否正确?说明道理． （1）布朗运动就是分子的无规则运动． （2）布朗运动证明，组成团体小颗粒的分子在做无规则运动． （3）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激烈． （4）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． 展示讨论 小组讨论课本导练内容，并完成下列问题讨论且进行展示。 1．小张在显微镜下观察水中悬浮的细微粉笔末的运动．他把小颗粒每隔一定时间的位置记录在坐标纸上（如图所示），于是得出结论：固体小颗粒的无规则运动证明水分子的运动是无规则的．小李不同意小张的结论，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． 点评点拨 一、物体是由大量分子组成的 如图所示，该图片是由扫描电子显微镜拍摄的硅原子图像。我们知道物体是由分子、原子构成的，要放大到什么程度才能看到分子的图像；分子究竟有多小？ 分子的两种模型 ①球体模型：固体和液体可看作一个一个紧挨着的球形分子排列而成，忽略分子间空隙．每个分子体积 ，d为球形分子的直径． ②立方体模型：气体分子间的空隙很大，把气体分成若干个小立方体，气体分子位于每个小立方体的中心，每个小立方体是每个气体分子平均占有的活动空间，忽略气体分子的大小．每个气体分子占有的体积V=L3，L为分子间距离． 计算：宏观量与微观量的关系 微观量 宏观量 它们之间的关系如下： ①1 mol物质的体积 . ②一个分子的质量 . ③一个固体、液体分子的体积或一个气体分子所占有的体积 . ④单位质量所含分子数 ;单位体积所含分子数N″ . ⑤物体所含分子数 ; . ⑥球体模型(固、液体)：分子直径 ;立方体模型(气体)：分子间距离 . 例1． 只要知道下列哪一组物理量，就可以估算出气体分子间的平均距离（ ） A．阿伏加德罗常数、该气体的摩尔质量和质量 B．阿伏加德罗常数、该气体的摩尔质量和密度 C．阿伏加德罗常数、该气体的质量和体积 D．该气体的质量、体积和摩尔质量 变式训练1． 质量为m的钻石，密度为 ，摩尔质量为M，阿伏伽德罗常数为 ，钻石分子的质量为 ，则该钻石含有的分子数为（ ） A． B． C． D． 二、分子热运动 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。 扩散现象的特点 ①无需条件：任何情况下都可以发生，在固体、液体和气体之间都能发生.气态物质扩散现象最快、最显著，液态次之，固态最慢. ②受温度影响：在两种物质一定的前提下，物体温度越高，扩散越快、越明显，比如墨水滴入热水中扩散进行得要比滴入冷水中快得多. ③无规则性：单个分子的运动无规则，但大量分子的运动又具有规律性，总体上分子由浓度大的地方向浓度小的地方运动，浓度差距越大扩散速度越快. 扩散现象的成因分析 扩散现象是由物质分子的无规则运动产生的，不是外界作用(例如对流、重力作用等)引起的，也不是化学反应的结果. 布朗运动产生的原因及其意义 1．布朗运动产生的原因 布朗运动不是由外界因素影响产生的，而是由于悬浮在液体(或气体)中的微粒受到来自各个方向液体(或气体)分子的撞击产生的. （1）微粒较大时，各方向与微粒撞击的分子数都很多，各方向作用力趋于平衡，布朗运动难以发生或不明显，如图所示. （2）微粒较小时，瞬间与微粒撞击的分子数少，撞击作用的不平衡性明显，又由于微粒质量小、惯性小，运动状态容易改变，所以布朗运动比较明显. 2．布朗运动的意义 （1）布朗运动是无规则的液体(气体)分子运动是无规则的. （2）布朗运动是永不停息的分子运动是永不停息的. （3）温度越高，布朗运动越剧烈温度越高，分子运动越剧烈. 分子热运动的理解 （1）所谓分子的“无规则运动”，是指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地变化，所以大量分子的运动是十分混乱的，也就是说是无规则的. （2）热运动是对大量分子而言的，对个别分子无意义. （3）分子热运动的剧烈程度虽然受到温度影响，温度越高热运动越剧烈，但无论温度高低，分子的运动永远不会停息. （4）分子热运动是扩散现象形成的原因，布朗运动是分子热运动的反映，但不能说扩散现象和布朗运动是热运动. 例2． 下列说法正确的是（　　） A．布朗运动是液体分子的运动，它说明分子永不停息地做无规则运动 B．扩散现象表明，分子在永不停息地运动 C．悬浮微粒越大，在某一瞬间撞击它的液体分子数就越多，布朗运动越明显 D．阳光下看到灰尘飞舞，灰尘的运动就是布朗运动 变式训练2． 陈向阳同学在显微镜下观察水中悬浮的花粉颗粒的运动时，每隔30s把花粉颗粒的位置记录下来，然后用线段把这些位置按时间顺序依次连接起来，得到如图所示的运动位置连线图。下列说法正确的是（　　） A．当温度降低到0℃而水刚好未结冰时，花粉颗粒的布朗运动就会停止 B．花粉颗粒做无规则运动，由此证明水分子的运动是无规则的 C．若增大花粉颗粒的体积，同一时间受到水分子的撞击次数就增多，其布朗运动就越剧烈 D．布朗运动是花粉内部分子的无规则运动 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？ 分子间相互作用力的宏观与微观分析 在任何情况下，分子间总是存在着引力和斥力，而实际表现出来的分子力是分子引力和斥力的合力，我们把这两种力的合力叫作分子力． 1．从宏观上分析： （1）分子间有引力．如图所示，两块压紧的铅块结合在一起，却不易被拉开，这说明要想分开固体，必须克服分子间的引力． （2）分子间有斥力．固体和液体分子间都存在空隙，可这些物质却很难被压缩，这说明要想压缩固体和液体必须克服分子间的斥力． （3）引力、斥力同时存在．固体能够保持一定的形状，既难以被拉长，又难以被压缩，说明分子间的引力和斥力同时存在，实际表现出来的是引力和斥力的合力，即分子力． 2．从微观上分析： 一方面，分子间有空隙；另一方面，固体、液体内大量分子却能聚集在一起形成固定的体积．由这两方面的事实，可以推理得出分子之间一定存在着相互作用力． 分子间作用力与分子间距离的关系 如图所示，F＞0为斥力，F＜0为引力，横轴上方的虚线表示分子间斥力F斥随分子间距离r的变化，横轴下方的虚线表示分子间引力F引随分子间距离r的变化，红色实线为分子间引力和斥力的合力F分(分子力)随分子间距离r的变化图线，其中r0为分子直径的数量级，约为10-10 m． 根据图线，有关分子力的变化规律归纳如下： 随分子间距离的变化规律 r＜r0 r=r0 10r0≥r＞r0 r＞10r0(10-9 m) 分子间的相互作用力F F引和F斥都随距离的减小而增大，F也增大，F斥增大得快，则F引＜F斥，F表示为斥力 F引=F斥，F=0分子处于平衡状态 F引和F斥都随距离的增大而减小，F先增大后减小到零，F斥减小得更快，则F引＞F斥，F表现为引力 F引和F斥都已十分微弱，可以认为分子间没有相互作用力 例3． 关于分子间相互作用力的以下说法中正确的是（ ） A．当分子间的距离r＝r0时，分子力为零，说明此时分子间既不存在引力，也不存在斥力 B．分子力随分子间距离的变化而变化，当r＞r0时，随着距离的增大，分子间的引力和斥力都增大，但引力比斥力增大得快，故分子力表现为引力 C．当分子间的距离r＜r0时，随着距离的减小，分子间的引力和斥力都增大，但斥力比引力增大得快，故分子力表现为斥力 D．当分子间的距离r＝r0时，分子间的作用力可以忽略不计 变式训练3． 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 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．分子动理论是热现象微观理论的基础：分子动理论是建立在大量实验事实基础上的，是解释分析热现象的基本理论. 3．统计规律：分子做永不停息的无规则运动，对于单个分子来说，其运动具有偶然性，同时大量分子的集体行为又受到统计规律的支配. 例4． （多选）分子动理论较好地解释了物质的宏观热学性质，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 小结小测 一、课堂小结 二、课堂小测 （1）1mol 氧气和1mol水所含的粒子数相等。（ ） （2）当温度降低到一定程度，分子就停止热运动。（ ） （3）扩散现象与布朗运动都是分子的热运动。（ ） （4）当r=r0时，分子间的相互作用力为零。（ ） 【参考答案】 课本导练 必备知识 【答案】 一、1．物体是由大量分子组成的。 （1）研究对象：在研究物体的热运动性质和规律时，把组成物体的分子、原子或者离子统称为热学上的分子。 （2）分子大小：多数分子直径的数量级为10－10 m。 2．阿伏加德罗常数 （1）定义：1 mol的任何物质都有相同的粒子数。这个数量可以用阿伏加德罗常数表示。 （2）数值：NA＝6.02×1023 mol－1。 （3）意义：阿伏加德罗常数把摩尔质量、摩尔体积这些宏观物理量与分子质量、分子大小等微观物理量联系起来，即阿伏加德罗常数NA是联系宏观量与微观量的桥梁。 【答案】 二、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：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。 （3）意义：扩散现象是物质分子永不停息地做无规则运动的证据之一。 （4）应用：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 （1）定义：悬浮颗粒的无规则运动。 （2）产生原因：布朗运动是由微粒在液体中受到液体分子的撞击引起的。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。 （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，撞击作用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并不是分子的运动，但这一现象可以间接地反映液体分子运动的无规则性。 3．热运动 （1）定义：分子永不停息的无规则运动。 （2）特点：①永不停息；②运动无规则；③温度越高，分子的热运动越剧烈。 【答案】 三、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）水和酒精混合后总体积会减小，说明液体分子之间存在着空隙。 （3）压在一起的金片和铅片，各自的分子能扩散到对方的内部，说明固体分子之间也存在着空隙。 2．分子间的作用力 （1）分子间的作用力F跟分子间距离r的关系如图所示。 ①当r＜r0时，分子间的作用力F表现为斥力。 ②当r＝r0时，分子间的作用力F为0，这个位置称为平衡位置。 ③当r＞r0时，分子间的作用力F表现为引力。 （2）产生原因：由原子内部带电粒子的相互作用引起的。 1．【答案】（1）布朗运动是悬浮微粒的运动，不是分子的运动． （2）布朗运动间接证明液体分子在做无规则运动． （3）胡椒粉的运动不是布朗运动，因为水不是静止的． （4）小粒粉尘就是在煤油分子的不停地无规则撞击下，才做的布朗运动． 展示讨论 1．【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，而在这段时间里，小颗粒也在不停地做无规则运动，画的折线并没有反应出来． 点评点拨 一、物体是由大量分子组成的 【答案】 思维探究 用能放大几亿倍的扫描隧道显微镜才能观察分子，大多数分子线度的数量级为0.1 nm，即10－10 m. 例1．【答案】B 变式训练1．【答案】D 二、分子热运动 【答案】 思维探究 扩散快慢与温度有关，温度越高，扩散越快。 例2．【答案】B 变式训练2．【答案】B 三、分子间的作用力 【答案】 思维探究 分子之间存在引力和斥力. 例3．【答案】C 变式训练3．【答案】C 例4．【答案】AD 小结小测 二、课堂小测 【答案】 √ × × √ 学科网（北京）股份有限公司 $