第1章 第1节 第1课时 分子动理论（Word教参）-【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（鲁科版）

本讲义聚焦分子动理论核心知识点，系统梳理物体由大量分子组成（含阿伏伽德罗常数）、分子热运动（扩散与布朗运动）、分子间相互作用力及物体内能的知识脉络，构建从微观到宏观的学习支架。 该资料以明确学习目标引导，通过模型建构（如球体、立方体模型估算分子体积与直径）和科学推理（布朗运动与热运动比较）培养科学思维，结合判断正误题与实例分析，课中辅助教师教学，课后助力学生自查补缺，深化物理观念与科学探究能力。

第1节　分子动理论的基本观点 1．知道物体是由大量分子组成的，知道分子的大小，知道阿伏伽德罗常数及其意义。 2．了解扩散现象，知道什么是布朗运动，知道什么是分子的热运动。 3．知道分子间存在空隙，知道分子间同时存在着引力和斥力，分子力是引力与斥力的合力，知道分子间的作用力随分子间距离的变化规律，了解分子动理论的内容及意义。 4．知道物体的内能，其包括分子势能和分子动能。 一、物体由大量分子组成 1．物体是由大量分子(或原子)组成的，分子(或原子)由一些更小的微粒组成。物理学研究中，当探讨分子、原子或离子等微观粒子的热运动时，通常将它们统称为分子。 2．阿伏伽德罗常数 (1)定义：1 mol的任何物质所含有的粒子数。 (2)大小：在通常情况下取NA＝6.02×1023mol－1，在粗略计算中可以取NA＝6.0×1023 mol－1。 (3)意义：阿伏伽德罗常数是一个重要基本常量。通过它可将物体的体积、质量等宏观量与分子的大小、质量等微观量联系起来。 二、分子永不停息地做无规则运动 1．气体、液体和固体都能发生扩散。扩散的快慢与温度有关，温度越高、扩散越快。 2．布朗运动 (1)定义：悬浮在液体(或气体)中的固体微粒的永不停息的无规则运动。 (2)产生的原因：悬浮在液体中的微粒不断地受到液体分子的撞击，微粒在某一时刻所受各个方向上的撞击作用的不平衡，使微粒的运动状态发生变化。 (3)意义：间接反映了液体分子的无规则运动。 3．分子无规则运动的剧烈程度与温度有关。温度越高，分子运动越剧烈。通常又把分子的这种无规则运动称为热运动。 三、分子间存在着相互作用力 1．分子间的作用力 (1)分子间同时存在着引力和斥力，其大小与分子间的距离有关。分子间实际表现出的作用力是引力和斥力的合力。 (2)分子间作用力与分子间距离变化的关系如图所示。分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，随分子间距离的减小而增大。但斥力比引力变化得快。 2．分子间作用力与分子间距离的关系 (1)当r＝r0时，f引＝f斥，此时分子间的作用力f合为零。 (2)当r＜r0时，f引＜f斥，f合表现为斥力。 (3)当r＞r0时，f引＞f斥，f合表现为引力。 (4)当r＞10r0(即大于10－9 m)时，分子间的作用力变得很微弱，f合可忽略不计。 3．分子动理论：物体是由大量分子组成的，分子永不停息地做无规则运动，分子间存在着相互作用力，这就是分子动理论的基本观点。 四、物体的内能 1．分子势能 (1)定义：分子具有由它们的相对位置决定的势能，这种势能称为分子势能。 (2)分子势能的变化可根据分子间作用力做功来确定：分子间作用力做正功，分子势能减小；分子间作用力做负功，分子势能增大。 ①当r＜r0时，分子力表现为斥力，减小分子间距离，分子力做负功，分子势能随分子间距离的减小而增大； ②当r＞r0时，分子力表现为引力，增大分子间距离，分子力做负功，分子势能随分子间距离的增大而增大； ③当r＝r0时，分子间的作用力为零，分子势能最小。 ④物体的体积变化时，分子之间的距离会随之变化，分子势能也会发生改变，因此，分子势能与物体的体积等因素有关。 2．分子动能 (1)定义：做热运动的分子具有动能，称为分子动能。 (2)分子的平均动能：大量分子热运动动能的平均值。 (3)温度是物体内分子热运动的平均动能的标志。温度越高，分子热运动的平均动能越大。 3．物体的内能 (1)定义：物体的所有分子热运动的动能和分子势能的总和，称为物体的内能。 (2)物体的内能与物体的质量、温度和体积有关。 判断下列说法是否正确。 (1)阳光从狭缝中射入教室，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)扩散现象和布朗运动都与温度有关，它们都叫热运动。　(　　) (3)分子间距离较小时只存在斥力，距离较大时只存在引力。　(　　) (4)打湿了的两张纸很难分开是因为分子间存在引力。(　　) (5)温度反映了每个分子热运动的剧烈程度。(　　) (6)温度高的物体内能大。(　　) 提示：(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×　(6)× 第1课时　分子动理论 知识点一　阿伏伽德罗常数的理解及应用 1．相关物理量 (1)微观量：分子体积V0、分子直径d、分子质量m0。 (2)宏观量：物体的体积V、摩尔体积Vmol、物体的质量m、摩尔质量M、物体的密度ρ。 2．阿伏伽德罗常数的桥梁作用 其中密度ρ＝＝，但要切记ρ＝是没有物理意义的。 3．微观量与宏观量的关系 (1)一个分子的质量：m0＝＝。 (2)一个分子的体积：V0＝＝(注：对气体，V0为分子所占空间体积)。 (3)物体所含的分子数：N＝·NA＝·NA或N＝·NA＝·NA。 角度1　阿伏伽德罗常数 　下列各项中的数值大小能表示阿伏伽德罗常数的是(　　) A．0.012 kg 12C所含的原子数 B．标准状况下，22.4 L苯所含的分子数 C．1 mol金属钠含有的电子数 D．1 L 1 mol·L－1的硫酸溶液中所含的H＋数 [解析]　1 mol任何物质所含有的粒子数，都可表示阿伏伽德罗常数，0.012 kg 12C的物质的量为＝1 mol，故A正确；标准状况下，苯不是气体，22.4 L苯的物质的量不是1 mol，故B错误；1 mol金属钠含有11 mol 电子，故C错误；1 L 1 mol·L－1硫酸溶液中含有2 mol H＋，故D错误。 [答案]　A 角度2　微观量的估算 　(多选)某气体的摩尔质量为M，分子质量为m，分子的体积为V0。若1 mol该气体的体积为VM，密度为ρ，该气体单位体积分子数为n，则阿伏伽德罗常数NA可表示为(　　) A．nVM　　　　　　　 B． C． D． [解析]　1 mol该气体的体积为VM，则单位体积内的分子数n＝，故NA＝nVM，又有VM＝，故NA＝，A、B正确；因为气体分子间的空隙很大，气体的摩尔体积与一个气体分子所占有的体积的比值等于阿伏伽德罗常数NA，V0不是一个气体分子所占有的体积，C错误；气体的摩尔质量为M，分子质量为m，则1 mol 气体的分子数为NA＝，因为D选项中ρV0不是气体分子的质量，故D错误。 [答案]　AB 知识点二　微观量估算的“两种建模方法” 分子模型 物态 分子模型 说明 固体 液体 球体模型：一个分子的体积V0＝π()3＝πd3，d＝(d为分子直径) 立方体模型：一个分子的体积V0＝d3，d＝ 气体 气体分子模型：一个分子占据的平均空间V0＝d3(d为分子的间距) 模型1　固体的球体模型 　已知金属铜的密度为ρ，铜的摩尔质量为M，阿伏伽德罗常数为NA。若将铜块中的铜原子看成球形，且它们紧密排列、没有间隔。求： (1)单个铜原子的体积V0； (2)单个铜原子的直径d。 [解析]　(1)取物质的量为n的铜原子， 质量m＝nM 总体积V＝＝ 可得单个铜原子的体积V0＝＝。 (2)由V0＝πr3可得π＝πd3＝ 解得单个铜原子的直径d＝。 [答案]　(1)　(2) 模型2　液体的球体模型 　雨后，湖中荷叶上有1滴体积约为0.1 cm3的水珠，已知水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3，水的摩尔质量M＝1.8×10－2 kg/mol，阿伏伽德罗常数NA＝6.02×1023 mol－1，试估算：(结果保留2位有效数字) (1)该滴水珠含有的水分子数； (2)一个水分子的直径大小。 [解析]　(1)分子数N＝nNA＝·NA＝×6.02×1023个≈3.3×1021个。 (2)分子体积V0＝＝ m3≈3.0×10－29 m3 根据球的体积公式得V0＝πd3 故分子直径d＝≈3.9×10－10 m。 [答案]　(1)3.3×1021个　(2)3.9×10－10 m 模型3　气体的立方体模型 　某气体的摩尔体积和摩尔质量分别为Vm和Mm，密度为ρ，每个分子的质量和体积分别为m0和V0，阿伏伽德罗常数为NA。以下结果正确的是(　　) A．摩尔质量Mm＝ B．摩尔体积Vm＝ C．分子体积V0＝ D．阿伏伽德罗常数NA＝ [解析]　摩尔质量Mm＝m0NA，故A错误；表达式Vm＝中，分子表示摩尔质量，分母是气体的密度，二者的比值等于摩尔体积，故B正确；表达式V0＝计算出来的是一个气体分子占据的空间，比单个气体分子的体积要大，故C错误；因为气体分子间的距离比较大，阿伏伽德罗常数不等于摩尔体积与一个分子体积的比值，故D错误。 [答案]　B 知识点三　分子热运动 1．扩散 (1)扩散现象是由物质分子的无规则运动产生的。 (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)扩散现象在固体、液体和气体中均能发生。 2．布朗运动 (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。其大小直接用人眼观察不到，但在光学显微镜下可以看到(其大小在10－6 m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．热运动 定义：指分子永不停息的无规则运动。 4．布朗运动与热运动比较 布朗运动 热运动 不同点 研究对象 固体微粒 分子 观察难 易程度 可以在光学显微镜下看到，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温度越高越剧烈 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 说明：分子的无规则运动，不是宏观物体的机械运动，二者无关系 角度1　扩散现象 　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称为扩散现象，扩散现象说明分子间存在着间隙，故D正确。 [答案]　A 角度2　布朗运动 　关于分子动理论的规律，下列说法正确的是(　　) A．在显微镜下可以观察到水中花粉小颗粒的布朗运动，这说明水分子在做无规则运动 B．一滴红墨水滴入清水中不搅动，经过一段时间后水变成红色，这是重力引起的对流现象 C.在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 D．悬浮在液体中的微粒越大，某时刻与它相撞的液体分子数越多，布朗运动就越明显 [解析]　显微镜下可以观察到水中花粉小颗粒受到液体分子频繁碰撞，而出现了布朗运动，这说明水分子在做无规则运动，故A正确；一滴红墨水滴入清水中不搅动，经过一段时间后水变成红色，属于扩散现象，故B错误；一锅水中撒一点胡椒粉，加热时发现水中的胡椒粉在翻滚，这是水的对流引起的，不是布朗运动，故C错误；悬浮在液体中的微粒越小，某时刻与它相撞的各个方向液体分子数越不平衡，布朗运动越明显，故D错误。 [答案]　A 　甲、乙图是某同学从资料中查到的两张记录水中炭粒运动位置连线的图片，记录炭粒位置的时间间隔均为30 s，两方格纸每格表示的长度相同。比较两张图片可知(　　) A．图中连线是炭粒的运动径迹 B．炭粒的位置变化是分子间斥力作用的结果 C．若水温相同，甲中炭粒的颗粒较大 D．若炭粒大小相同，甲中水分子的热运动较剧烈 [解析]　题图中连线不是炭粒的运动径迹，故A错误；炭粒的位置变化是水分子的撞击不平衡产生的结果，故B错误；若水温相同，较大炭粒的布朗运动的剧烈程度较弱，炭粒在30 s始、末时刻所在位置连线的距离就较短，故甲中炭粒的颗粒较大，故C正确；若炭粒大小相同，温度越高分子的热运动越剧烈，做布朗运动的炭粒运动也越剧烈，故乙中水分子的热运动较剧烈，故D错误。 [答案]　C 角度3　分子热运动 　(多选)下列关于分子热运动的说法正确的是(　　) A．0 ℃的物体中的分子不做无规则运动 B．物体运动的速度越大，内部分子的热运动越激烈 C．扩散现象表明分子在做永不停息的热运动 D．温度越高，分子热运动越剧烈 [解析]　分子的热运动永不停息，故A错误；物体内部分子的热运动的剧烈程度与物体的温度有关，与物体的机械运动速度无关，故B错误；扩散现象表明分子在做永不停息的热运动，故C正确；温度越高，分子热运动越剧烈，D正确。 [答案]　CD 1．(阿伏伽德罗常数的应用)某气体的摩尔质量是M，标准状态下的摩尔体积为V，阿伏伽德罗常数为NA，下列叙述正确的是(　　) A．该气体在标准状态下的密度为 B．该气体每个分子的质量为 C．每个气体分子在标准状态下的体积为 D．该气体单位体积内的分子数为 解析：选B。摩尔质量与摩尔体积的比为密度，则该气体在标准状态下的密度为，故A错误；每个气体分子的质量为摩尔质量与阿伏伽德罗常数的比值，即，故B正确；由于气体分子间距的存在，每个气体分子的体积远小于，故C错误；气体单位体积内的分子数等于阿伏伽德罗常数除以标准状态下的体积V，即，故D错误。 2．(分子热运动)陆游在诗作《村居书喜》中写道“花气袭人知骤暖，鹊声穿树喜新晴”。从物理视角分析诗词中“花气袭人”的主要原因是(　　) A．气体分子之间存在着空隙 B．气体分子在永不停息地做无规则运动 C．气体分子之间存在着相互作用力 D．气体分子之间不存在相互作用力 解析：选B。从物理视角分析诗词中“花气袭人”的主要原因是气体分子在永不停息地做无规则运动，故B正确，A、C、D错误。 3．(液体的球体模型)水的相对分子质量是18，水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3，阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023 mol－1，则： (1)水的摩尔质量M＝________g·mol－1或M＝________kg·mol－1。 (2)水的摩尔体积Vm＝________m3·mol－1。 (3)一个水分子的体积V0＝________m3。 (4)将水分子看作球体，水分子的直径d＝________m。(以上结果均保留2位有效数字) 解析：(1)水的摩尔质量为18 g·mol－1或1.8×10－2 kg·mol－1。 (2)水的摩尔体积Vm＝＝＝1.8×10－5 m3·mol－1。 (3)一个水分子的体积V0＝≈3.0×10－29m3。 (4)将水分子视为球体，有d3＝V0，水分子的直径d＝≈3.9×10－10 m。 答案：(1)18　1.8×10－2　(2)1.8×10－5 (3)3.0×10－29　(4)3.9×10－10 4．(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．布朗运动的剧烈程度与温度无关 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。 学科网（北京）股份有限公司 $