第1章 第3节 分子的热运动-【优学精讲】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册教用Word(鲁科版)

第3节　分子的热运动 1．知道什么是扩散现象，扩散现象证明分子在永不停息地做无规则运动。 2．知道什么是布朗运动；知道布朗运动的解释。 3．知道分子热运动的动能跟温度有关，温度是分子热运动平均动能的标志。　 一、扩散现象 1．概念：不同物体相互接触时____________的现象称为扩散现象。 2．扩散并非只发生在气体之间和液体之间，固体与固体之间也存在扩散现象。 扩散现象并不是外界作用(例如对流、重力作用等)引起的，也不是化学反应的结果，而是由物质分子__________________________引起的。扩散现象是物质分子永不停息地做无规则运动的最好证明之一。通过实验很容易观察到，________越高，扩散越快。 3．应用：在电子技术领域，利用真空、高温条件下固体原子的扩散，可以向半导体材料中掺入其他元素，制成各种半导体器件；机械工业中常常在某些轴、齿轮等零件表面掺入碳、氮等元素，以增强其耐磨、耐腐蚀的特殊性能。 二、布朗运动 1．英国植物学家布朗在显微镜下观察悬浮在静止液体里的花粉颗粒，发现花粉颗粒在做永不停息的无规则运动，而且颗粒越小现象越明显，后人把________的这种无规则运动叫作________________，这种悬浮颗粒叫作________________。 2．不只是花粉颗粒，悬浮在静止液体中的其他微粒都在做布朗运动。布朗运动不仅在液体中能观察到，在气体中也能观察到。 三、布朗运动的解释 1.如果液体分子都在做无规则的运动，悬浮在液体中的微粒就会不断地受到周围液体分子对它的撞击，如图所示。 当悬浮微粒足够小，悬浮微粒受到的来自各个方向的液体分子的碰撞作用是不平衡的。由于来自各个方向的碰撞作用所产生合力的大小、方向是无规则的，因而微粒运动的方向及运动的快慢都是无规则的。悬浮在液体中的微粒越小，在某一瞬间跟它相撞的分子数越少，碰撞作用的不平衡性表现得越明显；同时由于微粒的质量小，运动状态容易改变，布朗运动就越明显。 2．布朗运动虽然不是分子的运动，却间接反映了液体分子运动的________________。 四、热运动和分子动能 1．温度越高，分子的无规则运动就越剧烈。因此，通常又把分子的无规则运动叫作________。 2．做热运动的分子具有动能。我们是用大量分子动能的平均值来描述物体内大量分子运动的剧烈程度，这个平均值叫作分子热运动的________________。 3．温度升高，物体分子热运动加剧，分子热运动的平均动能增加，所以________是分子热运动平均动能的标志。物体的温度越高，其分子平均动能也就越大。 判断下列说法是否正确。 (1)当温度降低到一定程度，分子就停止热运动。(　　) (2)扩散现象与布朗运动都是分子的热运动。(　　) (3)微粒越大，布朗运动越显著。(　　) (4)布朗运动反映了分子的热运动。(　　) (5)扩散现象只发生在气体之间和液体之间，固体之间不会发生扩散现象。(　　) 提示：(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)× [答案自填] 彼此进入　无规则运动　温度　颗粒　布朗运动　布朗微粒　无规则性 热运动　平均动能　温度 知识点一　扩散现象 1．打开放在讲台上的一瓶香水，过一会儿，你就会闻到香水的气味。为什么放在讲台上香水瓶中的香水，它的气味会被你闻到？ 2．在一个量筒里滴入几滴溴，然后用一块小玻璃片盖住。红棕色的溴蒸气从量筒底部慢慢上升，很快就均匀地充满了整个量筒。溴蒸气的密度比空气大，为什么会向上升并充满整个量筒呢？ [提示]　1.因为香水分子发生了扩散现象。 2．因为溴气分子发生了扩散现象，扩散到整个量筒。　 1．扩散的含义 (1)组成物质的分子在永不停息地做无规则运动。 (2)物质分子间存在空隙。 2．对扩散的理解 (1)一切物体都能产生扩散现象，只是在短时间内，气态物质的扩散最快，液体次之，固体最慢。 (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，分子运动得越剧烈。 (3)扩散现象发生的显著程度还受到“已进入对方”的分子浓度的限制。当进入对方的分子浓度较低时，扩散现象较为显著。 (4)扩散现象不是外界作用引起的，也不是化学反应的结果，而是物质分子无规则运动的宏观表现。 　(2024·山西运城阶段练)同学们一定都吃过味道鲜美的烤鸭，烤鸭的烤制过程中没有添加任何调料，只是在烤制之前，把烤鸭放在腌制汤中腌制一定的时间，盐就会进入肉里。下列说法正确的是(　　) A．如果让腌制汤温度升高，盐进入鸭肉的速度就会加快 B．烤鸭的腌制过程说明分子之间有引力，把盐分子吸进鸭肉里 C．在腌制汤中，只有盐分子进入鸭肉，没有盐分子从鸭肉里面出来 D．把鸭肉放入腌制汤后立刻冷冻，将不会有盐分子进入鸭肉 [解析]　盐分子进入鸭肉是因为发生了扩散，温度越高，扩散得越快，故A正确；盐进入鸭肉是因为盐分子的永不停息的无规则运动，并不是因为分子引力，故B错误；盐分子永不停息地做无规则运动，有的进入鸭肉，有的离开鸭肉，故C错误；冷冻后，仍然会有盐分子进入鸭肉，只不过速度慢一些，故D错误。 [答案]　A 　(2024·安徽安庆阶段练)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剧烈 D．扩散现象说明分子间存在着间隙 [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做无规则运动产生的，故B正确；物体的温度越高，分子的热运动就越快，扩散就越快，故C正确；不同的物质在相互接触时可以彼此进入对方的现象属于扩散现象，扩散现象说明分子间存在着间隙，故D正确。 [答案]　A 　(2024·广西南宁开学考试)如图所示，二氧化氮气体的密度大于空气的密度，当抽掉玻璃板一段时间后，两个瓶子内颜色逐渐变得均匀。针对上述现象，下列说法正确的是(　　) A．此现象能说明分子间存在相互作用的引力 B．此现象与“扫地时灰尘飞扬”的成因相同 C．颜色变得相同后，瓶中气体分子停止运动 D．颜色变得相同后，上方瓶中气体密度比空气大 [解析]　此现象属于扩散现象，是分子无规则运动的结果，不能说明分子间存在相互作用的引力，故A错误；扫地时灰尘飞扬，该现象属于机械运动，不是扩散现象，成因不同，故B错误；分子运动永不停息，故C错误；二氧化氮气体的密度大于空气的密度，颜色变得相同后，上方瓶中因有二氧化氮气体，所以密度比空气大，故D正确。 [答案]　D 知识点二　布朗运动 如图所示，用一根玻璃棒将单丝灯发出的光聚焦到烟尘盒中，在显微镜下观察到的烟尘颗粒呈现为一个个亮点，可以发现这些颗粒在空气中不停地做无规则运动，运动的快慢和方向不断改变。 (1)这些颗粒为什么会做无规则运动？ (2)为什么烟尘颗粒越小，这种运动越明显？ [提示]　(1)空气分子在不停地做无规则运动，从各个方向撞击烟尘颗粒，使烟尘颗粒受力不平衡，使烟尘颗粒做无规则运动。　 (2)烟尘颗粒越小，某一瞬间跟它相撞的分子数越少，受力不平衡越显著，且颗粒质量越小，运动状态越容易改变，布朗运动越明显。 1．微粒的大小：做布朗运动的微粒是由许多分子组成的固体颗粒而不是单个分子。其大小直接用肉眼观察不到，但在光学显微镜下可以看到(其大小在10－6m的数量级)。 2．布朗运动产生的原因：大量液体分子对悬浮微粒撞击的不平衡。 3．实质及意义：布朗运动实质是由液体分子与悬浮微粒间相互作用引起的，反映了液体分子的无规则运动。 4．影响因素 (1)悬浮的微粒越小，布朗运动越明显。 (2)温度越高，布朗运动越剧烈。 　关于布朗运动，下列说法正确的是(　　) A．悬浮在液体中的微粒越大，布朗运动越明显 B．阳光下飞舞的灰尘是布朗运动 C．布朗运动就是液体分子或气体分子的无规则运动 D．液体分子的无规则运动是产生布朗运动的原因 [解析]　悬浮在液体中的微粒越小，液体分子撞击微粒的不平衡性就越明显，布朗运动越明显，A错误；阳光下飞舞的灰尘的运动是受到重力以及气流的影响产生的无规则运动，不是布朗运动，B错误；布朗运动是悬浮在液体或气体中的固体颗粒的无规则运动，是液体分子或气体分子的无规则运动的具体表现，C错误；液体分子的无规则运动是产生布朗运动的原因，D正确。 [答案]　D 　(多选)(2024·四川宜宾二模)某实验小组进行布朗运动实验：使用聚苯乙烯颗粒与纯净水制成悬浊液，通过显微镜、计算机、投影仪、投影幕布观察聚苯乙烯颗粒在水中的运动。利用控制变量思想，进行了两次实验，得到两张记录聚苯乙烯颗粒运动位置连线的图片，记录聚苯乙烯颗粒位置的时间间隔相同，幕布上的方格背景纹理相同。下列说法正确的是(　　) A．聚苯乙烯颗粒运动位置连线图描述了聚苯乙烯颗粒实际运动轨迹 B．若两次实验使用的聚苯乙烯颗粒直径相同，则图乙中悬浊液温度高于图丙中悬浊液温度 C．若两次实验中悬浊液的温度相同，则图乙中的聚苯乙烯颗粒直径大于图丙中的聚苯乙烯颗粒直径 D．宏观层面的聚苯乙烯颗粒的运动反映了微观层面的水分子运动的无规则性 [解析]　连线图描述的是聚苯乙烯颗粒某时刻出现的位置，在两个时刻之间的时间内的运动情形不能描述，因此不是实际运动轨迹，A错误；若两次实验使用的聚苯乙烯颗粒直径相同，温度越高，分子热运动越剧烈，布朗运动越明显，两位置连线间距越大，则题图乙中悬浊液温度高于题图丙中悬浊液温度，B正确；若两次实验中悬浊液的温度相同，题图乙中布朗运动更明显，是由于聚苯乙烯颗粒直径较小，同一时刻受到的水分子撞击个数就越少，聚苯乙烯颗粒受到的碰撞作用力合力越不均衡，C错误；布朗运动是由分子热运动引起的，则宏观层面的聚苯乙烯颗粒的运动反映了微观层面的水分子运动的无规则性，D正确。 [答案]　BD 知识点三　热运动和分子动能 1．热运动的特点 (1)永不停息；(2)无规则运动；(3)温度越高，分子的热运动越剧烈。 2．热运动的宏观表现 扩散现象是分子热运动造成的，布朗运动间接证明了分子的热运动。但是不能说扩散现象和布朗运动是热运动。 3．单个分子的动能 (1)物体由大量分子组成，每个分子都有分子动能且不为零。 (2)分子在永不停息地做无规则运动，每个分子的动能大小不同，并且时刻在变化。 (3)热现象是大量分子无规则运动的统计结果，个别分子的动能没有实际意义。 4．分子的平均动能 (1)温度是大量分子无规则热运动的宏观表现，具有统计意义，温度升高，分子的平均动能增大，但不是每一个分子的动能都增大，个别分子的动能也可能减小，但总体上所有分子的动能之和一定是增加的。 (2)虽然同一温度下，不同物质的分子热运动的平均动能相同，但由于不同物质的分子质量不尽相同，平均速率大小一般不相同。 5．分子的总动能 分子的总动能是物体内所有分子热运动动能的总和，它等于分子的平均动能与分子数的乘积，即它与物体的温度和物体所含的分子数目有关。 　(多选)当氢气和氧气的质量和温度都相同时，下列说法正确的是(　　) A．两种气体分子的平均动能相等 B．氢气分子的平均速率大于氧气分子的平均速率 C．两种气体分子热运动的总动能相等 D．两种气体分子热运动的平均速率相等 [解析]　温度是分子平均动能的标志，温度相同，则分子的平均动能相同，故A正确。因为氢气分子的质量小于氧气分子的质量，而两种气体分子的平均动能又相等，所以氢气分子的平均速率大，故B正确，D错误。虽然氢气和氧气的质量和分子平均动能(温度)都相等，但由于两者摩尔质量不同，所以分子数目不相等，气体分子热运动的总动能不相等，故C错误。 [答案]　AB 1．(扩散现象)(多选)下列现象是小明吃砂锅粥时碰到的，其中属于扩散现象的是(　　) A．米粒在水中上下翻滚 B．粥滚时，香味四处飘逸 C．盐块放入水中，水变味道 D．砂锅上方热气腾腾 解析：选BC。米粒在水中翻滚是米粒的运动，不是分子运动，不属于扩散现象，A错误；香味四处飘逸，是分子扩散到空气中的结果，是扩散现象，B正确；盐块放入水中，水变味道是盐分子运动到水中，是扩散现象，C正确；砂锅上方热气腾腾是对流现象，而不是扩散现象，D错误。 2．(布朗运动)下列关于布朗运动的说法正确的是(　　) A．将碳素墨水滴入清水中，观察到的布朗运动是碳分子无规则运动的反映 B．布朗运动是否显著与悬浮在液体中的颗粒大小无关 C．布朗运动的激烈程度与温度无关 D．微粒的布朗运动的无规则性，反映了液体内部分子运动的无规则性 解析：选D。悬浮在液体中的微粒越小、液体温度越高，布朗运动越显著，故B、C错误；布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，不是分子的无规则运动，形成的原因是液体分子对悬浮微粒的无规则撞击，反映了液体内部分子运动的无规则性，故A错误，D正确。 3．(布朗运动)(2024·江苏扬州月考)下列现象属于布朗运动的是(　　) A．胡椒粉在热水中翻滚 B．清水中滴入硫酸铜溶液后变成蓝色 C．煮茶叶蛋的过程中蛋白的颜色逐渐变成茶色 D．墨汁悬浊液中小炭粒的运动 解析：选D。胡椒粉在热水中翻滚是水的对流引起的，不是布朗运动，故A错误；清水中滴入硫酸铜溶液后变成蓝色属于扩散现象，不属于布朗运动，故B错误；煮茶叶蛋的过程中蛋白的颜色逐渐变成茶色属于扩散现象，不属于布朗运动，故C错误；墨汁悬浊液中小炭粒的无规则运动反映液体分子无规则运动属于布朗运动，故D正确。 4．(热运动和分子动能)关于分子热运动和温度，下列说法正确的是(　　) A．分子的平均动能越大，物体的温度越高 B．波涛汹涌的海水上下翻腾，说明水分子热运动剧烈 C．水凝结成冰，表明水分子的热运动已停止 D．运动快的分子温度高，运动慢的分子温度低 解析：选A。温度是分子平均动能的标志，物体的温度越高，分子热运动越剧烈，分子平均动能越大，故A正确；液体上下翻滚是宏观运动，而分子热运动是微观现象，二者不是一回事，故B错误；分子热运动永不停息，水凝结成冰，但分子热运动没有停止，故C错误；微观上，温度是一个“统计”概念，对大量分子而言有意义，而对单个分子而言无意义，故D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $