第一章 第一节 分子动理论的基本内容-【创新教程】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册五维课堂同步课件PPT（人教版）

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(5)规律：　温度　越高，扩散现象越明显． 2．布朗运动 (1)概念：把　悬浮微粒　的这种　无规则　运动叫作布朗运动． (2)产生的原因：大量液体(气体)分子对悬浮微粒撞击的　不平衡　造成的． (3)布朗运动的特点：永不停息、　无规则　. (4)影响因素：微粒　越小　，布朗运动越明显，温度　越高　，布朗运动越激烈． (5)意义：布朗运动间接地反映了　液体(气体)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)宏观表现：　扩散　现象和布朗运动． (3)特点 ①永不停息； ②运动　无规则　； ③温度越高，分子的热运动　越激烈　. [知识点3]　分子间的作用力　 1．分子间有空隙 (1)气体分子的空隙：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)液体分子间的空隙：水和酒精混合后总体积会　减小　，说明液体分子间有　空隙　. (3)固体分子间的空隙：压在一起的金片和铅片，各自的分子能　扩散　到对方的内部，说明固体分子间也存在着　空隙　. 2．分子间作用力 (1)当用力拉伸物体时，物体内各部分之间要产生反抗拉伸的作用力，此时分子间的作用力表现为　引力　. (2)当用力压缩物体时，物体内各部分之间会产生反抗压缩的作用力，此时分子间的作用力表现为　斥力　. 说明：分子间的作用力指的是分子间相互作用引力和斥力的合力． [知识点4]　分子动理论　 1．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．由于分子热运动是　无规则　的，对于任何一个分子都具有　偶然性　，但对大量分子的整体而言，表现出规律性． [自我检测] 1．思维辨析 (1)冷红墨水和热红墨水都能发生扩散，说明扩散快慢与温度无关．( × ) (2)微粒越小，温度越高，布朗运动越激烈．( √ ) (3)布朗运动和扩散现象都是分子的热运动．( × ) (4)水的体积很难被压缩，这是分子间存在斥力的宏观表现．( √ ) 2．基础理解 (1)(多选)关于分子动理论，下述说法正确的是(　　) A．物体是由大量分子组成的 B．分子永不停息地做无规则运动 C．分子间有相互作用的引力或斥力 D．分子动理论没有实验基础 解析：AB　[由分子动理论的内容可知，A、B正确；分子间有相互作用的引力和斥力，C错误；分子动理论是在扩散现象、布朗运动等实验基础上提出的，D错误．] (2)关于分子动理论，下列说法正确的是(　　) A．红墨水在水中的扩散是由水分子的无规则运动产生的 B．温度越高，气体扩散得越慢 C．布朗运动反映了分子在做永不停息的无规则运动 D．磁铁可以吸引铁屑，这一事实说明分子之间存在着相互作用力 解析：C　[红墨水在水中的扩散是由墨水中各成分的分子和水分子的无规则运动产生的，A错误；扩散的快慢与温度有关，温度越高，扩散越快，B错误；布朗运动是由液体分子或气体分子对悬浮于其中的固体微粒撞击不平衡引起的，间接证明了分子在做永不停息的无规则运动，C正确；磁铁吸引铁屑的力，并非是分子间的相互作用力，D错误．] 分子大小的估算 ◆[探究导引] 已知水分子的直径约为4.0×10－10 m，请尝试设计一个案例能让人直观地感受到水分子数目的巨大．如果要数出这些分子，需要多少年才能数完？ 提示：假设我们喝下一口水，这口水的体积约为20 mL，可估算这口水中水分子的数目．设水分子为球体，忽略分子间隙，则水分子的数目为 N＝eq \f(V总,V分子)＝eq \f(20×10－6,\f(4,3)π×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4.0×10－10,2)))3)个≈6×1023(个) 1年的时间为 t＝365×24×3 600 s＝3.15×107(s) 若每秒钟数2个，不停歇地数，数完这些水分子所需的时间为 t′＝eq \f(N,2t)＝eq \f(6×1023,2×3.15×107)年＝9.5×1015年． ◆[探究归纳] 1．分子的直径与分子的质量 (1)分子直径的数量级为10－10 m. (2)分子质量的数量级一般为10－26 kg. 2．分子大小的估算方法 (1)球体模型 对固体和液体，分子间距比较小，可以认为分子是一个一个紧挨着的球．设分子的体积为V， 由V＝eq \f(4,3)πeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,2)))3，可得分子直径d＝ eq \r(3,\f(6V,π)). (2)立方体模型 由于气体分子间距比较大，是分子直径的10倍以上，此时常把分子占据的空间视为立方体，体积设为V，认为分子处于立方体的中心(如图所示)，从而计算出气体分子间的平均距离为a＝eq \r(3,V). 3．阿伏加德罗常数的应用 (1)微观量：分子质量m0、分子体积V0、分子直径d. (2)宏观量：物质的质量m、体积V、密度ρ、摩尔质量MA、摩尔体积VA. (3)微观量与宏观量的关系 ①分子质量：m0＝eq \f(MA,NA)＝eq \f(ρVA,NA). ②分子体积：V0＝eq \f(VA,NA)＝eq \f(MA,ρNA)(只适用于固体和液体)． ③物质所含的分子数：N＝nNA＝eq \f(m,MA)NA＝eq \f(V,VA)NA. ④阿伏加德罗常数：NA＝eq \f(VAρ,m0) NA＝eq \f(MA,ρV0)(只适用于固体、液体)． [例1]　PM 2.5是指大气中直径小于或等于2.5 μm的颗粒物，它能较长时间悬浮在空气中，其在空气中的含量(浓度)越高，就代表空气污染越严重，PM 2.5也是形成雾霾天气的主要原因．北京曾经出现严重雾霾，PM 2.5指标数高达300 μg/m3.已知该颗粒物的平均摩尔质量为40 g/mol，试估算该地区1 m3空气中含有这种颗粒物的数目．(阿伏加德罗常数取6.0×1023 mol－1，结果保留1位有效数字) [解析]　根据密度公式可知1 m3的空气中PM2.5的颗粒物的质量m＝ρV＝300 μg， 物质的量n＝eq \f(m,MA)＝eq \f(300×10－6,40) mol， 总数目N＝nNA＝eq \f(300×10－6,40)×6.0×1023个≈5×1018个． [答案]　5×1018个 [规律方法] 求解与阿伏加德罗常数有关的计算题的基本思路 ◆[跟进训练] [训练角度1]　 物体是由大量分子组成的 1．关于分子，下列说法中正确的是(　　) A．将分子看作小球是分子的简化模型，实际上分子的形状并不真的都是小球 B．所有分子大小的数量级都是10－10 m C．“物体是由大量分子组成的”，其中“分子”只是指分子，不包括原子和离子 D．分子的质量是很小的，其数量级一般为10－10 kg 解析：A　[将分子看作小球是为研究问题方便而建立的简化模型，故A选项正确；一些有机物质的分子大小的数量级超过10－10 m，故B选项错误；“物体是由大量分子组成的”，其中“分子”是分子、原子、离子的统称，故C选项错误；分子质量的数量级一般为10－26 kg，故D选项错误．] [训练角度2]　阿伏加德罗常数的应用 2．由阿伏加德罗常数NA、一个水分子的质量m0和一个水分子的体积V0，不能确定的物理量有(　　) A．1摩尔水的质量 B．2摩尔水蒸气的质量 C．3摩尔水的体积 D．4摩尔水蒸气的体积 解析：D　[1摩尔水的质量为M＝NAm0；2摩尔水蒸气的质量M′＝2NAm0；液体可认为分子是紧密地靠在一起的，3摩尔水的体积V＝3NAV0；由于气体分子间有一个很大的空隙，气体的体积并非所含分子自身体积之和．故选D.] 分子热运动 ◆[探究导引] 冬天在我国北方很多地方易出现雾霾天气，如图所示． 雾　　　　　　　 霾 雾霾极大地影响了人们的视线，也给交通带来不便，你知道霾的小颗粒在做什么运动吗？这种运动与小颗粒大小有关吗？ 提示：霾的小颗粒做布朗运动．颗粒越小，布朗运动越明显． ◆[探究归纳] 1．对扩散的理解 (1)影响扩散现象明显程度的因素 ①物态 Ⅰ.气态物质的扩散最快、现象最显著． Ⅱ.固态物质的扩散最慢，短时间内现象非常不明显． Ⅲ.液态物质的扩散现象明显程度介于气态与固态之间． ②温度：在两种物质一定的前提下，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． ③浓度差：两种物质的浓度差越大，扩散现象越显著． (2)分子运动的两个特点 ①永不停息：不分季节，也不分白天和黑夜，分子每时每刻都在运动． ②无规则：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． 2．布朗运动 (1)无规则性 悬浮微粒受到液体分子在各个方向上撞击的不平衡是形成布朗运动的原因．由于液体分子的运动是无规则的，使微粒受到较强撞击的方向也不确定，所以布朗运动是无规则的． (2)影响因素 ①微粒越小，布朗运动越明显：悬浮微粒越小，某时刻与它相撞的分子数越少，来自各方向的冲击力越不平衡；另外微粒越小，其质量也就越小，相同冲击力下产生的加速度越大．因此，微粒越小，布朗运动越明显． ②温度越高，布朗运动越激烈：温度越高，液体分子的运动(平均)速率越大，对悬浮于其中的微粒的撞击作用也越大，产生的加速度也越大，因此温度越高，布朗运动越激烈． (3)实质 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分子运动的无规则性；布朗运动与温度有关，表明液体分子运动的激烈程度与温度有关． [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2.5 μm的悬浮颗粒物，其飘浮在空中做无规则运动，很难自然沉降到地面，吸入后对人体造成危害，矿物燃料燃烧的排放物是形成PM 2.5的主要原因．下列关于PM2.5的说法正确的是(　　) A．PM 2.5在空气中的运动属于分子热运动 B．PM 2.5的质量越大，其无规则运动越剧烈 C．温度越低，PM 2.5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PM 2.5无规则碰撞的不平衡和气流运动决定的 [解析]　[PM 2.5在空气中的运动是固体颗粒、是分子团的运动，不是分子的热运动，故A错误；PM 2.5的质量越小，其无规则运动越剧烈，故B错误；PM 2.5是指空气中直径等于或小于2.5 μm的悬浮颗粒物，其漂浮在空中做无规则运动，故温度越高，PM 2.5的无规则运动越剧烈，故C错误；PM 2.5受大量空气分子的无规则碰撞，和风力作用，而形成不规则的运动轨迹，故D正确．] [答案]　D [易错提醒] (1)布朗运动是固体微粒的无规则运动，不是液体分子的无规则运动，也不是微粒内分子的无规则运动． (2)微粒悬浮在气体、液体内，在任何温度下都会做布朗运动． (3)微粒悬浮在气体中，在气流作用下做的无规则运动不是布朗运动． ◆[跟踪训练] [训练角度1]　布朗运动 3．(多选)用显微镜观察悬浮在液体中的花粉颗粒的运动，下面的哪些说法与观察到的结果相符(　　) A．花粉颗粒在不停地做无规则运动，这就是所说的布朗运动 B．制成的悬浮液体静置的时间越长，花粉颗粒的运动越微弱 C．花粉的颗粒越大，运动越明显 D．环境的温度越高，花粉颗粒的运动越明显 解析：AD　[布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，无论静置多久都是如此．悬浮微粒越小，温度越高，无规则运动越明显．故A、D正确，B、C错误．] [训练角度2]　扩散现象 4．(多选)如图所示，一个装有无色空气的广口瓶倒扣在装有红棕色二氧化氮气体的广口瓶上，中间用玻璃板隔开，当抽去玻璃板后所发生的现象，(已知二氧化氮的密度比空气密度大)下列说法不正确的是(　　) A．当过一段时间可以发现上面瓶中的气体也变成了淡红棕色 B．由于二氧化氮密度较大，不会跑到上面的瓶中，所以上面瓶不会出现淡红棕色 C．由于下面二氧化氮的摩尔质量大于上面空气的平均摩尔质量，二氧化氮不会跑到上面的瓶中，所以上面瓶不会出现淡红棕色 D．上面的空气由于重力作用会到下面的瓶中，于是将下面瓶中的二氧化氮排出了一小部分，所以会发现上面瓶中的瓶口处显淡红棕色，但在瓶底处不会出现淡红棕色 解析：BCD　[因为分子运动是永不停息的，所以相互接触的两种物质分子会彼此进入对方，也就是扩散，最终空气和二氧化氮分子均匀混合，整体是淡红棕色．B、C、D符合题意．] 分子间的作用力 ◆[探究导引] 把一块洗干净的玻璃板吊在橡皮筋的下端，使玻璃板水平接触水面如图所示，现在要想使玻璃板离开水面，所用的拉力比其重力大，还是相等？ 提示：大于重力．在玻璃板被提起时，要受到水面上的水分子的引力，所以拉力要大于玻璃板的重力． ◆[探究归纳] 1．分子力：在任何情况下，分子间总是同时存在着引力和斥力，而实际表现出来的分子力是分子引力和斥力的合力． 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，但斥力减小得更快． (3)分子力与分子间距离变化的关系及分子力模型 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 分子力模型 r＝r0 零 r<r0 表现为斥力，且分子力随分子间距的增大而减小 r>r0 表现为引力，且分子力随分子间距的增大，先增大后减小 [例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，分子处于平衡状态，分子不受力 C．当分子间的距离从0.5 r0增大到10 r0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0.5 r0增大到10 r0的过程中，分子间相互作用力的合力在逐渐减小 [解题指导]　(1)r＝r0时分子间的引力和斥力大小相等，方向相反且同时存在． (2)实际表现的分子力为引力与斥力的合力． [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，合力表现为斥力，并非只受斥力．故A、B错误．当分子间的距离从0.5 r0增大到10 r0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，再增大后减小，故C正确，D错误． [答案]　C [易错提醒] 处理分子间作用力时应注意的3个问题 (1)分子间的引力和斥力一定同时存在，都随着分子间距离的增大而减小． (2)r＝r0时，分子力为零，但引力和斥力大小相等，均不为零． (3)r≥10 r0时，分子引力、斥力都可忽略，分子力可近似看作是零．所以当r＜r0时，分子力随分子间距离的增大而减小；当r＞r0时，分子间距离由r0增大到10 r0，分子力先增大后减小． ◆[跟踪训练] [训练角度1]　对分子力的理解 5．(多选)关于分子间的相互作用力，以下说法中正确的是(　　) A．当分子间距离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．分子间既存在引力也存在斥力，分子力是它们的合力 C．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 D．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 解析：BD　[分子间距离为r0时，分子力为零，并不是分子间无引力和斥力，A错误；当r>r0时，随着间距的增大，分子间的引力和斥力都减小，但斥力比引力减小得快，故分子力表现为引力，C错误．] [训练角度2]　分子力的F－r图像 6．(多选)如图所示是描述分子引力与斥力随分子间距离r变化的关系曲线，根据曲线可知下列说法中正确的是(　　) A．F引随r增大而增大 B．F斥随r增大而减小 C．r＝r0时，F斥与F引大小相等 D．F引与F斥均随r增大而减小 解析：BCD　[分子间引力和斥力均随间距的增大而减小，当r＝r0时引力与斥力大小相等，故B、C、D正确．] 气溶胶 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密度与气体介质的密度可以相差微小，也可以相差很大. 气溶胶颗粒大小通常在0.001～10 μm之间，但由于来源和形成原因不同使其粒径范围很大，例如，花粉等植物气溶胶的粒径为5～100 μm、木材及烟草燃烧产生气溶胶的粒径为0.01～1 000 μm等．颗粒的形状多种多样，可以近乎是球形，如液态雾珠，也可以是片状、针状及其他不规则形状．从流体力学角度， 气溶胶实质上是气态为连续相，固、液态为分散相的多相流体．天空中的云、雾、尘埃，工业上和运输业上用的锅炉和各种发动机里未燃尽的燃料所形成的烟，采矿过程、采石场采掘与石料加工过程和粮食加工时所形成的固体粉尘，人造的掩蔽烟幕和毒烟等都是气溶胶的具体实例． [典例展示]　(多选)2021年2月8日，上海市政府举行疫情防控新闻发布会．发布会上，卫生防疫专家称，目前新型冠状病毒感染的肺炎传播途径主要为飞沫传播、气溶胶传播和接触传播．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密度与气体介质的密度可以相差微小，也可以相差很大，颗粒的大小一般在0.001～1 000 μm之间．已知布朗运动微粒大小通常在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，颗粒的运动属于布朗运动，能长时间悬浮是因为气体浮力的作用 B．做布朗运动时，固态或液态颗粒越小，布朗运动越剧烈 C．布朗运动是气体介质分子的无规则的运动 D．在布朗运动中，颗粒无规则运动的轨迹反映了分子的无规则运动 [解析]　当固态或液态颗粒很小时，颗粒的运动属于布朗运动，布朗运动是因为固态或液态颗粒受到气体分子无规则热运动撞击导致的，不是气体浮力作用的结果，故A错误；做布朗运动时，固态或液态颗粒越小，受到气体分子无规则撞击的不平衡性越明显，布朗运动越剧烈，故B正确；布朗运动是小颗粒的无规则运动，不是分子的无规则的运动，故C错误；在布朗运动中，颗粒无规则运动的轨迹反映了分子的无规则运动，故D正确． [答案]　BD 1．(分子动理论)(多选)关于分子动理论，下述说法正确的是(　　) A．物质是由大量原子核组成的 B．分子永不停息地做有规则运动 C．分子间有相互作用的引力或斥力 D．分子动理论是在一定实验基础上提出的 解析：D　[由分子动理论可知A、B错误；分子间有相互作用的引力和斥力，C错误；分子动理论是在扩散现象、布朗运动等实验基础上提出的，D正确．] 2．(分子热运动)(多选)下列所列词句中，描述分子热运动的是(　　) A．酒香不怕巷子深 B．踏花归去马蹄香 C．拂墙花影动，疑是玉人来 D．风沙刮地塞云愁 解析：AB　[酒香在空气中传播，马蹄上的花香在空气中传播都属于扩散现象，是由分子无规则运动引起的，A、B正确；影动是由光学因素造成的，与分子热运动无关，C错误；风沙刮地是沙子在自身重力和气流的作用下所做的运动，不是分子热运动，D错误．] 3．如图所示，两个接触面平滑的铅柱压紧后悬挂起来，下面的铅柱不脱落，主要原因是(　　) A．铅分子做无规则运动 B．铅柱受到大气压力作用 C．铅柱间存在万有引力 D．铅柱间存在分子引力作用 解析：D　[挤压后的铅分子之间的距离在分子之间存在相互作用力的距离范围内，故铅柱不脱落的主要原因是分子之间存在引力作用，D正确，A、B、C错误．] 4．(布朗运动、扩散现象)(多选)下列关于布朗运动、扩散现象和对流的说法正确的是(　　) A．三种现象在月球表面都能进行 B．三种现象在宇宙飞船里都能进行 C．布朗运动、扩散现象在月球表面能够进行，而对流则不能进行 D．布朗运动、扩散现象在宇宙飞船里能够进行，而对流则不能进行 解析：AD　[分子的无规则热运动是永不停息的，不需要重力作用，而对流需要在重力作用的条件下才能进行．布朗运动、扩散现象是由于分子热运动而形成的，所以二者在月球表面、宇宙飞船里均能进行，微粒在月球表面仍有重力存在，而宇宙飞船里的微粒处于完全失重状态，对流可在月球表面进行，不能在宇宙飞船内进行，故A、D选项正确．] 5．(阿伏加德罗常数的应用)已知水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3，水的摩尔质量MA＝1.8×10－2 kg/mol.(阿伏加德罗常数NA取6.0×1023 mol－1) (1)试求1 cm3水中含有多少个水分子； (2)估算一下水分子的大小． 解析：(1)水的摩尔体积为 VA＝eq \f(MA,ρ)＝eq \f(1.8×10－2,1.0×103) m3/mol ＝1.8×10－5 m3/mol， 1 cm3水中水分子的数目为 N＝eq \f(V,VA)NA＝eq \f(1×10－6×6.0×1023,1.8×10－5)≈3.3×1022(个)． (2)法一：建立水分子的球体模型， 有eq \f(1,6)πd3＝eq \f(VA,NA)， 水分子的大小为 d＝ eq \r(3,\f(6VA,NA·π))＝ eq \r(3,\f(6×1.8×10－5,6.0×1023×3.14)) m ≈3.9×10－10 m. 法二：建立水分子的立方体模型，有d3＝eq \f(VA,NA)， 水分子的大小为 d＝ eq \r(3,\f(VA,NA))＝ eq \r(3,\f(1.8×10－5,6.0×1023)) m≈3.1×10－10 m. 答案：(1)3.3×1022 (2)3.9×10－10 m或3.1×10－10 m $