1.3 分子的热运动 课件-2025-2026学年高二下学期物理教科版选择性必修第三册

第一章　分子动理论 3 分子的热运动 High school physics 1 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。 01 知道分子热运动，理解分子热运动的平均动能和温度的关系。 02 重难点 01 扩散现象 3 分子很小，所以即便是从宏观上看着很小的物体，也包含着大量的分子 一滴水约1021个水分子 这么多分子在一起，它们都处于什么样的运动状态？ 又遵从什么样的规律呢？ 情境导入 放在讲台上香水瓶中的香水，为什么它的气味会被你闻到？ 二氧化氮的密度比空气大，为什么会向上升并充满整个量筒呢？ 观察与思考 在一个烧杯里装上清水，然后在清水中滴入几滴红墨水。在不搅动的情况下，可以看到红墨水在清水中以不规则的形态向四周扩散，慢慢地将清水染成红色。出现上述现象的原因是什么？ 观察与思考 扩散现象 1.定义：不同物质相互接触时彼此进入对方的现象称为扩散。气体、液体、固体都存在这样的现象。 蓝色染料不受重力的影响充满整个烧杯 长时间堆放煤的墙面内会变黑 调料腌制的菜变得有滋味 核心知识 7 扩散现象不是外界作用(例如对流、重力作用等)引起的，也不是化学反应的结果，而是由物质分子无规则运动引起的 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 3.意义： 2.产生原因 通过实验很容易观察到， 温度越高， 扩散越快。 核心知识 8 4.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，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 核心知识 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所示的扩散现象。请你解释这种现象。 答案　扩散快慢与温度有关，温度越高，扩散越快 讨论交流 1.(2025·攀枝花市高二检测)关于扩散现象，下列说法正确的是 A.温度越高，扩散进行得越快，0 ℃时扩散停止 B.扩散现象是不同物质间的一种化学反应 C.扩散现象是由物质分子无规则运动产生的 D.扩散现象在气体、液体中都能发生，固体中不能发生扩散 √ 例题 由于分子运动的剧烈程度与温度有关，温度越高，扩散进行得越快，0 ℃时还是会发生扩散现象，故A项错误； 扩散现象是不同的物质分子相互进入对方的现象，是物理变化，故B项错误； 扩散现象是由物质分子无规则运动产生的，扩散现象在气体、液体和固体中都能发生，故C正确，D错误。 1.扩散现象是由物质分子的无规则运动产生的。 2.气体物质的扩散现象最显著；常温下物质处于固态时扩散现象不明显。 3.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。 4.扩散现象还说明分子间存在间隙。 总结提升 02 布朗运动 用显微镜观察碳粒的运动，思考并讨论下列问题： (1)实验中可观察到什么现象？ 答案　小碳粒做无规则的运动。 (2)实验中的“小碳粒”是分子吗？ 答案　不是。分子大小的数量级是10-10 m，人眼能够分辨的物体的大小是10-4 m，光学显微镜最大放大倍数是1 000倍，所以从光学显微镜看到的最小颗粒是10-7 m，所以每一个“小碳粒”都是成千上万个分子组成的。 (3)如图是显微镜下微粒每隔30 s位置的连线，这些“折线”是微粒的运动径迹吗？是水分子的运动径迹吗？ 答案　不是；不是。 (4)微粒为什么会做无规则的运动？ 悬浮微粒受到大量液体分子碰撞 答案　由于大量液体分子永不停息地做无规则运动时对悬浮在其中的微粒撞击作用的不平衡性，即液体分子永不停息的无规则运动是产生布朗运动的根本原因。 (5)试从力的角度解释为什么微粒越小，布朗运动越明显？ 颗粒越小 每一瞬间受到液体 分子撞击的数目少 受力极易不平衡 颗粒越大 同时跟它撞击的分子数多 受力的平均效果互相平衡 质量大，惯性大 运动状态难改变 为什么温度越高，微粒的布朗运动越激烈？ 温度高 液体分子运动越激烈 对微粒撞击频率和强度越高 运动越明显 (6)布朗运动反映了液体分子运动的什么特点？ 答案　布朗运动间接反映了液体分子永不停息的无规则运动。 布朗运动 1827年，英国植物学家罗伯特 · 布朗（R. Brown）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，后人把颗粒的这种无规则运动叫作布朗运动（Brown motion），这种悬浮颗粒叫作布朗微粒。 事实上，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。 核心知识 布朗运动对生活的意义 金融市场-预测股票 生物与医学-靶向药 技术与工程应用-纳米材料 环境监测（PM2.5） 核心知识 (1)阳光从狭缝中射入较暗的室内，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)向一锅开水中撒一点胡椒粉，加热时发现水中的胡椒粉在翻滚，这说明温度越高，布朗运动越剧烈。(　　) (3)布朗运动就是液体分子的无规则运动。(　　) (4)布朗运动证明，组成固体小颗粒的分子在做无规则运动。(　　) × × × × 易错辨析 2.小明在显微镜下观察水中悬浮的小炭粒的运动。从A点开始，他把小炭粒每隔30 s的位置记录在坐标纸上，依次得到B、C、D…J点，把这些点连线形成如图所示的折线图，则关于该小炭粒的运动，下列说法正确的是 A.该折线图是小炭粒的运动轨迹 B.小炭粒的无规则运动是扩散现象 C.经过H点后10 s，小炭粒可能在HG的中点处 D.对比大小不同的炭粒的运动情况，较大炭粒的布朗运动更明显 √ 例题 该折线图不是小炭粒的实际运动轨迹，而是位置的连线，选项A错误； 小炭粒不是分子，所以它的无规则运动不是扩散现象，选项B错误； 小炭粒受到水分子的碰撞，做无规则运动，由于运动的无规则性，所以经过H点后10 s，无法确定小炭粒在哪个位置，小炭粒可能在HG的中点处，选项C正确； 对比大小不同的炭粒的运动情况，较小炭粒受到水分子撞击更不平衡，则布朗运动更明显，选项D错误。 拓展　若炭粒的运动是从A点开始计时，则75 s时一定处于CD的中点吗？ 答案　不一定 03 热运动和分子动能 热运动 做热运动的分子具有动能。由于分子数目巨大，分子之间碰撞频繁，其运动速率在不断变化，动能也不断地变化。因而描述单个分子的动能毫无意义，且偶然性极大。 (1)定义：分子的无规则运动叫作热运动。 (2)影响因素：温度越高，分子热运动越剧烈。 核心知识 分子动能 (1)分子动能：由于分子不停地做无规则运动而具有的能量。 (2)分子热运动的平均动能 ①定义：大量分子热运动动能的平均值。 ②决定因素：温度是分子热运动平均动能的标志。 核心知识 (3)分子的总动能 ①所有分子热运动的动能总和，它等于分子热运动的平均动能与分子数的乘积。 ②物体内分子的总动能与物体的温度和所含分子总数有关。 核心知识 1.物体温度升高时，物体内每个分子的动能都增大吗？为什么研究分子动能的时候主要关心大量分子的平均动能？ 答案　物体温度升高时，大部分分子的动能增大，个别分子的动能可能减小，也可能不变。温度是大量分子无规则热运动的集体表现，含有统计的意义，所以研究单个分子的动能没有意义，我们主要关心的是大量分子的平均动能。 讨论交流 2.有人说，物体的温度越高，组成物体分子热运动的平均动能就越大，因此物体的动能也就越大。他的说法错在哪里？ 答案　分子热运动的平均动能与宏观物体的动能无关。 讨论交流 3.关于分子热运动的动能，下列说法正确的是 A.物体运动速度增大，分子热运动的动能增大 B.物体的温度升高，每个分子热运动的动能都增大 C.物体的温度升高，分子热运动的平均动能增大 D.1 g 100 ℃的水变成1 g 100 ℃的水蒸气，分子热运动的平均动能增大 √ 例题 动能是宏观物体机械能的一种能量形式，而分子热运动的动能叫分子动能，是微观上的内能的一种形式，与物体运动速度无关，故A错误； 温度是分子热运动平均动能的标志，物体的温度升高，分子的平均动能增大，但并不是每个分子热运动的动能都增大，故B错误，C正确； 温度相同的水和水蒸气，分子平均动能相同，故D错误。 分子的热运动 扩散现象 布朗运动 分子动能 分子热运动 说明一切物体的分子都在不停地做无规则的运动 扩散现象的应用 间接地反映了微粒周围分子运动的无规则性 对生活的意义 扩散现象和布朗运动都说明分子在永不停息地做无规则的热运动，温度越高，分子热运动越剧烈。 分子热运动的平均动能来描述大量分子运动的剧烈程度。 课堂小结 本课结束 Keep Thinking! FormatFactory : www.pcfreetime.com FormatFactory : www.pcfreetime.com FormatFactory : www.pcfreetime.com $