12.1 分子动理论（讲义）物理新教材北师大版（北京）九年级全一册

本讲义聚焦分子动理论核心知识点，从物质由分子或原子构成入手，通过扩散现象等实验说明分子间存在间隙，进而阐述分子永不停息的无规则热运动及温度对其的影响，最后分析分子间引力与斥力随间距变化的规律，构建完整知识脉络作为学习支架。 该资料以实验探究为特色，如铅柱压紧不分离、墨水扩散等实验培养科学探究能力，结合“天宫课堂”液桥现象等实例深化物理观念。随学随练与分层题型设计，课中辅助教师突破重难点，课后帮助学生查漏补缺，提升科学思维与知识应用能力。

第十二章 内能及其应用 第1节 分子动理论 课标要点 1.知道常见物质是由大量分子、原子构成的，了解分子尺度极小。 2.通过扩散现象等实验说明分子之间存在间隙，理解宏观体积变化的微观原因。 3.掌握扩散现象，认识一切物质的分子都在永不停息地做无规则热运动，明确温度与分子热运动剧烈程度的关系。 4.理解分子间同时存在引力与斥力，知道引力、斥力随分子间距变化的规律，能用分子作用力解释固体、液体、气体的形态差异。 学习重难点 重点：物质由分子构成；扩散现象与分子热运动；分子间存在间隙；分子引力和斥力。 难点：区分机械运动与分子热运动；分子间距改变时引力、斥力大小变化分析；固液气三态微观结构区别。 知识点 物质的构成 1.常见的宏观物质都是由极其微小的分子或者原子组成。 2.分子特点：体积小、质量极小，肉眼与普通光学显微镜无法直接观察，只能借助电子显微镜观测。 3.数量特征：一滴水中包含数量极其庞大的水分子，说明物质内分子数目巨大。 随学随练常见的物质是由极其微小的_____、原子构成的。如图所示是同种物质在三种不同状态下的分子结构，其中图甲表示物体处于_____（选填“固”“液”或“气”）态。 【答案】 分子 固 【详解】[1]略。 [2]三态物质中，固态的分子间距最小、液态分子间距较小、气态分子间距最大，则其中甲图表示物体处于固态。 知识点 分子间有间隙 1.实验佐证： ①水和酒精充分混合后，总体积小于两种液体体积之和，证明分子互相进入对方空隙，分子之间存在空隙； ②气体容易被压缩，本质就是气体分子间距大，空隙明显；固体、液体很难压缩，不是没有间隙，而是间隙很小。 2.结论：一切物质的分子之间都存在空隙（间隙）。 随学随练（多选）下列说法正确的是（　　） A．扩散现象说明分子在做无规则运动 B．冰块很难被压缩，说明冰块分子间存在斥力 C．一定体积的酒精和水充分混合后的总体积减小，说明酒精和水分子之间有空隙 D．液体没有固定的形状，说明液体分子之间没有相互作用的引力 【答案】ABC 【详解】A．扩散现象等大量事实表明，一切物体的分子都在不停地做无规则的运动，故A正确； B．当固体被压缩时，分子间的距离变小，作用力表现为斥力，故B正确； C．正是由于酒精和水分子之间有空隙，所以一定体积的酒精和水充分混合后的总体积才会减小，故C正确。 D．液体分子间存在引力，这使得液体具有一定的体积，但引力不足以将分子束缚在固定位置，所以液体没有固定形状，并不是液体分子之间没有相互作用的引力，故D错误。 故选ABC。 知识点 分子热运动（重点） 1.扩散现象 不同物质在互相接触时，彼此进入对方的现象叫做扩散。 气体扩散：闻到花香、饭菜香味、刺鼻气味； 液体扩散：蓝墨水滴入清水，整杯水慢慢变蓝； 固体扩散：堆放煤炭的墙角，墙体内部会变黑。 2.核心结论 扩散现象直接说明两点：①一切物质的分子永不停息地做无规则运动；②分子之间存在间隙。 3.分子热运动 分子这种无规则运动叫做分子热运动。温度越高，分子无规则运动越剧烈，扩散速度越快。例：热水比冷水更容易把糖溶解化开。 易混区分 分子热运动是微观层面分子自发运动，看不见；灰尘飞舞、柳絮飘扬、液体对流属于宏观机械运动，不属于分子热运动。 随学随练小云把一瓶封口不严的酸奶和一块切开的榴莲放入冰箱，密封冰箱门静置一夜，次日取出酸奶，拆开包装前就闻到酸奶瓶表面有浓郁榴莲味。此现象能说明（　　） A．酸奶对榴莲分子有引力 B．榴莲的温度高于酸奶瓶的温度 C．榴莲分子在不停地运动 D．榴莲的质量大于酸奶瓶的质量 【答案】C 【详解】C．闻到酸奶瓶表面有浓郁榴莲味，这是榴莲分子运动到酸奶瓶表面的结果，属于扩散现象，说明分子在永不停息地做无规则运动。故C符合题意； ABD．气味的传播和物体的质量大小没有关系，该现象与分子引力无关，冰箱内静置一夜后，榴莲和酸奶瓶的温度基本相同，故ABD不符合题意。 故选C。 知识点 分子间的作用力 1.分子之间同时存在相互作用的引力和斥力。 2.分子间距决定引力、斥力主次关系： ①分子间距恰好等于平衡距离：引力=斥力，分子受力平衡； ②分子间距小于平衡距离：斥力>引力，对外表现为斥力，因此固体、液体很难被压缩； ③分子间距大于平衡距离：引力>斥力，对外表现为引力，例如铁丝很难被拉断、两铅块挤压后吸附在一起； ④分子间距过大（大于分子直径10倍以上）：引力与斥力都极其微弱，可以忽略不计，气体分子间作用力几乎不存在。 随学随练把两根铅柱的端面削平，将削平的端面相对，并用力压紧，使两根铅柱合在一起，在铅柱下面悬吊一定质量的重物，两根铅柱也不会分开。不分开可能是因为分子间存在引力，也可能是因为大气压力的作用。现将两铅柱放置在罩内，如图所示，用真空泵抽气，使罩内大气压逐渐减小接近于零，观察到两铅柱仍未分开，由此可推测出________。 【答案】两个铅柱不分开是因为分子间存在引力 【详解】实验中，将两铅柱放置在玻璃罩内，用真空泵抽气，使玻璃罩内大气压逐渐减小接近于零，观察到两铅柱仍未分开，这表明两个铅柱不分开的原因并非大气压的作用，而是分子间存在引力。 题型 物质的构成 活学活用金银制品在商代已经出现，古代铜器、漆木器等物件的附属装饰中也有金箔片。如图所示为电子显微镜下文物中的金原子。下列说法不正确的是（　　） A．金原子之间存在间隙 B．金原子的直径约为10﹣10m C．用肉眼和光学显微镜都可以看到金原子 D．金箔片熔化成的液体也是由金原子组成的 【答案】C 【详解】A．从扩散现象可以看出，物体的分子不是紧密地挤在一起，而是彼此间存在间隙，所以金原子间存在间隙，故A正确，不符合题意； B．通常以来衡量原子的大小，金原子的直径约为，故B正确，不符合题意； C．金原子非常小，用肉眼和光学显微镜都不能看到原子，故C错误，符合题意； D．常见的物质是由极其微小的粒子组成，金物质（包括固态、液态和气态）都是由金原子组成，物态变化不会破坏原子结构，故D正确，不符合题意。 故选C。 题型 分子间有间隙 活学活用通过观察宏观现象，可以分析推理出微观世界存在的规律。小芳在试管中加入大约一半体积的水，再向试管中加入酒精，加满后盖上密封盖，如图所示。将试管上下颠倒几次，静止后，你看到的现象是___________，这个实验现象说明___________。 【答案】 水和酒精混合后的总体积变小 分子之间存在空隙 【详解】[1][2]因为水分子和酒精分子之间存在空隙，当二者混合时，水分子和酒精分子会彼此进入对方分子的空隙中，所以混合后的总体积会小于水和酒精体积之和，看到的现象是水和酒精混合后的总体积变小，说明分子之间存在空隙。 题型 分子热运动（重点） 活学活用甲、乙两个相同的透明玻璃水杯，盛有质量相等、温度不同的纯净水，其中一杯是80℃的热水，另一杯是5℃的冷水，它们都静静地放置在水平桌面上。同时向两杯水中各滴入一滴碳素墨水，过一会儿后观察到了如图所示的现象。 (1)甲、乙两个水杯中，盛有热水的是_______杯； (2)该实验说明分子无规则运动的剧烈程度与_______有关，这种无规则运动也叫做______。 【答案】(1)乙 (2) 温度 分子热运动 【详解】（1）一切物质的分子都在不停地做无规则运动，且温度越高，分子运动越剧烈。图乙中墨水扩散的较快，说明分子运动的较剧烈，水的温度较高。 （2）[1][2]分子的无规则运动与温度有关，温度越高，分子运动越剧烈，所以这种无规则运动也叫做分子的热运动。 题型 分子间的作用力（重点） 活学活用阅读以下材料，回答问题。 分子间的作用力 组成物体的分子间虽有空隙，但大量分子却能聚集在一起形成固体和液体，如图1所示，固体和液体很难被压缩也很难被拉伸以及种种事实表明分子间存在相互作用力。 分子是由原子构成的，原子是由带正电的原子核和带负电的电子构成的。分子力就是由分子中这些带电微粒的相互作用引起的，因此分子力的本质是电磁相互作用。 如图2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随r的变化图像，横轴下方的虚线表示分子间引力随r的变化图像，实线为分子间引力和斥力的合力F随r的变化图像。当r＝r0时，分子间的引力和斥力大小相等，合力为0，分子处于平衡位置。当r＜r0时，引力和斥力虽然都随着距离的减小而增大，但斥力增大得更快，因而分子间的作用力表现为斥力；当r＞r0时，引力和斥力虽然都随着距离的增大而减小，但斥力减小得更快，因而分子间的作用力表现为引力。这个合力（引力）随着距离的增大而迅速减小，当r的数量级大于10﹣9m时，已经变得十分微弱，可以忽略不计了。 请根据上述材料，回答下列问题。 (1)物体能够被压缩但不能无限制的被压缩，说明了　 　 ； A．分子间有间隙 B．分子间既有引力又有斥力 C．分子间有斥力 D．分子在不停地做无规则运动 (2)当两个分子之间的距离为r0时，正好处于平衡状态，下面关于分子间相互作用的引力和斥力的各说法中，正确的是　 　 ； (3) A．分子间的引力和斥力同时存在 B．两分子间的距离小于r0时，它们之间只有引力作用 C．两分子之间的距离小于r0时，它们之间既有引力又有斥力作用，而且斥力大于引力 D．两分子之间的距离等于2r0时，它们之间既有引力又有斥力作用，而且斥力大于引力 (4)玻璃杯被打碎后，不能利用分子间引力使其复原，这是因为　 　 。 A．玻璃分子间引力比其他分子间引力小 B．碎片间接触处呈现斥力 C．碎片间接触处呈现引力，但绝大多数分子间距离太大，故引力很小 D．碎片间根本不会产生分子作用力 【答案】(1)AC (2)AC (3)C 【详解】（1）物体能够被压缩，是由于分子间存在间隙；但不能无限制的被压缩是由于分子间存在相互作用的斥力，故BD错误，AC正确。 故选AC。 （2）分子间的引力和斥力同时存在，当两个分子间的距离为r0时，正好处于平衡状态，分子间的引力等于斥力；当分子间的距离小于r0时，斥力大于引力；当两分子之间的距离等于2 r0时，引力大于斥力，故BD错误，AC正确。 故选AC。 （3）玻璃杯被打碎后，碎片间分子距离太大，分子间的作用力可以忽略，不能利用分子间引力使其复原，故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 基础通关 1．小芳研究分子热运动的速度与什么因素有关时，在装有冷水和热水的两只烧杯里同时滴入一滴红墨水，她看到热水中红墨水扩散的更快一些，该现象表明______________________。 【答案】温度越高，分子的热运动越剧烈 【详解】本实验控制其他条件相同，只有水的温度不同，观察到热水中红墨水扩散更快，说明分子热运动的剧烈程度与温度有关，温度越高，分子无规则运动越剧烈。 2．（多选）下列说法正确的是（　　） A．一切物体都具有内能 B．铁块很难被压缩，说明分子间存在斥力 C．扫地时飞扬的尘土，说明分子在不停地运动 D．长时间紧压在一起的铅片和金片互相渗入，是由于发生了扩散现象 【答案】ABD 【详解】A．内能是物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和，一切物体的分子都在永不停息地做无规则运动，因此一切物体都具有内能，故A正确； B．铁块很难被压缩，是因为当铁块被压缩时，分子间距离减小，分子间的斥力表现得更为显著，说明分子间存在斥力，故B正确； C．飞扬的尘土是肉眼可见的宏观固体小颗粒，尘土飞扬属于宏观物体的机械运动，不是分子的运动，故C错误； D．不同物质的分子彼此进入对方的现象叫做扩散现象，长时间紧压在一起的铅片和金片互相渗入，是分子无规则运动导致的扩散现象，故D正确。 故选ABD。 3．小珠漫步在中医药市集上，能闻到淡淡的药香味，这是_______现象。药材熬煮沸腾后，药香味更加浓郁，原因是温度越高，分子运动越_______（选填“剧烈”或“缓慢”）。药液很难被压缩，说明分子间存在_______。市民会使用三伏贴来调理身体，药贴能牢牢粘在身上，是因为分子间存在_______。 【答案】 扩散 剧烈 斥力 引力 【详解】能闻到药香味是因为药材分子在不停地做无规则运动，这属于扩散现象。 分子无规则运动的剧烈程度与温度相关，温度越高，分子运动越剧烈，因此沸腾后温度升高，药香味更浓郁。 分子间同时存在引力与斥力，当尝试压缩药液时，分子间距离变小，斥力的作用凸显，阻碍压缩，说明分子间存在斥力。 药贴能牢牢粘在身上，是因为药贴与皮肤的分子间距离较近，分子间的引力发挥作用，使两者紧密贴合，即分子间存在引力。 4． (1)在研究某种物质熔化前后温度变化特点的实验时，该物质被加热到第5 min时开始熔化，经4 min全部熔化，然后再加热一段时间。利用记录的数据绘制出该物质的温度与时间关系的图像，如图甲所示。从图像可知，该物质在熔化过程中温度__________，它属于______；（选填“晶体”或“非晶体”） (2)如图乙所示，将两个铅柱底面削平、削干净，然后紧紧地压在一起，两个铅柱就会结合起来，甚至下面吊一个20kg的重物都不能把它们拉开。这主要是因为两个铅柱的分子间存在__________。 【答案】(1) 不变 晶体 (2)引力 【详解】（1）从温度-时间图像可知，该物质从第5min开始熔化到第9min熔化完成，熔化过程中吸收热量，温度保持不变；晶体有固定的熔点，熔化时温度不变，非晶体没有固定熔点，熔化时温度持续上升，因此该物质属于晶体。 （2）两个铅柱底面削平压紧后，分子间距离足够小，表现出分子间的相互吸引力，因此吊重物也不能将它们拉开，该现象说明分子间存在引力。 5．(1)“天宫课堂”上航天员将两块透明板上的水球靠在一起，慢慢拉开两块透明板，发现水形成了一个长长的“液桥”，如图甲所示，此现象说明分子间存在________。（选填“引力”或“斥力”） (2)某同学在冷水、热水中同时轻轻地滴入一滴墨水，一段时间后观察到墨水的扩散现象如图乙所示，该实验探究的问题是：________。 【答案】(1)引力 (2)分子运动快慢与温度是否有关 【详解】（1）水球由水分子构成，航天员将两块透明板上的水球接触后粘在一起，慢慢拉开后形成一个长长的“液桥”，说明了分子间存在相互作用的引力，这种力使得水球能够粘合在一起并形成液桥。 （2）两杯水的温度不同，在冷水、热水中同时轻轻地滴入一滴墨水，观察扩散现象，该实验探究的问题是：分子运动快慢与温度是否有关。 素养提升 6．（多选）下列说法中正确的是（     ） A．冰在熔化的过程中吸收热量，但温度不变 B．花香四溢，是扩散现象，表明分子在不停地做无规则运动 C．在热传递过程中，热量只能从内能大的物体传给内能小的物体 D．用高压锅炖煮食物熟得快，是因为锅内水的沸点会随其上方气体压强增大而降低 【答案】AB 【详解】A．冰属于晶体，晶体在熔化过程中吸收热量，温度保持熔点不变，故A正确； B．花香四溢是花香分子扩散到空气中的现象，扩散现象表明分子在不停地做无规则运动，故B正确； C．热传递的条件是物体间存在温度差，热量从温度高的物体传递给温度低的物体，与物体内能大小无关，故C错误； D．液体的沸点随上方气体压强的增大而升高，高压锅锅内气压大，水的沸点升高，因此炖煮食物熟得快，故D错误。 故选AB。 7．馒头是中国最具代表性的传统主食之一，是以小麦面粉为主要原料，经揉面、醒发、蒸制等工艺而成。馒头的口感蓬松柔软、麦香浓郁，是北方家庭餐桌上的“常客”，也承载着深厚的饮食文化底蕴。下列说法正确的是（     ） A．揉面的过程中添加酵母菌，酵母菌是通过扩散均匀分布在面团中的 B．醒发面团前，覆盖保鲜膜能够减小面团表面上方空气流动速度 C．醒发过程中，随着面团的体积逐渐变大，面团的密度会逐渐增大 D．蒸制过程中，锅盖上会出现小水珠，属于液化现象，需要吸收热量 【答案】B 【详解】A．揉面的过程中添加酵母菌，是通过外力揉捏使酵母菌均匀分布在面团中，酵母菌不是通过分子，故A错误； B．醒发面团前，覆盖保鲜膜能减小面团表面上方空气流动速度，从而减慢面团中水分的蒸发，故B正确； C．醒发过程中，面团的质量基本不变，随着面团的体积逐渐变大，根据公式可知，面团的密度会逐渐减小，故C错误； D．蒸制过程中，锅盖上会出现小水珠，是锅内的水蒸气遇到温度较低的锅盖液化形成的小水滴，液化过程需要放出热量，故D错误。 故选B。 8． (1)在探究水沸腾前后温度变化特点时，某同学观察到如图甲、乙所示的实验现象，图________（选填“甲”或“乙”）是水沸腾时气泡上升过程大小变化的情况。 (2)如图丙所示，某同学用滴管向一个装有清水的烧杯中滴入一滴红墨水，可以看到红墨水与烧杯内的清水逐渐混合，最后颜色变得均匀，这属于________现象。 【答案】(1)甲 (2)扩散 【详解】（1）水沸腾前，水下层温度高于上层水温，气泡上升过程中，气泡里的水蒸气遇冷液化成水，气泡变小；水沸腾时，整个容器中水温相同，水内部不停地汽化，产生大量水蒸气进入气泡，气泡变大，所以图甲是水沸腾时气泡上升过程大小变化的情况。 （2） 扩散现象是指物质分子从高浓度区域向低浓度区域转移直到均匀分布的现象。用滴管向装有清水的烧杯中滴入一滴红墨水，红墨水与烧杯内的清水逐渐混合，最后颜色变得均匀，这是因为分子在不停地做无规则运动，属于扩散现象。 9．为了说明分子之间有引力，小阳在实验室用两个紧压在一起的铅柱做实验，如图所示，铅柱A和铅柱B所受的重力均为2N，两个铅柱接触面的面积为3cm2，当悬挂重物所受的重力为20N时，两个铅柱没有被拉开。于是，小阳认为这个实验说明了分子之间存在引力。已知该实验室的大气压为。求： (1)请你利用所学知识和上述数据，判断小阳做的铅柱实验能否说明分子之间存在引力。请写出计算、推理过程和结论； (2)为更好地完成这个实验，在不更换铅柱的前提下，请你帮助物理组设计图中所挂重物的重力范围。 【答案】(1)根据压强公式，可得大气压对铅柱的压力 铅柱B与重物的总重力 比较得，说明仅大气压就可以使两个铅柱不被拉开，因此该实验不能说明分子之间存在引力。 (2)所挂重物的重力应大于28N 【详解】（1）略 （2）要验证分子之间存在引力，需要让总重力大于大气压能提供的最大压力，此时若铅柱未被拉开，即可说明分子引力提供了额外拉力，证明分子存在引力。设所挂重物重力为，要求满足，所以，代入数据得 因此所挂重物的重力应大于28N。 10．如图所示，两个相同瓶子的瓶口相对，之间用一块玻璃板隔开，上面的瓶中装有空气，下面的瓶中装有密度比空气大的红棕色二氧化氮气体。抽掉玻璃板后，我们观察到红棕色气体逐渐进入上面的瓶子，下面的瓶子颜色逐渐变淡，最后颜色均匀的充满两个瓶子。 (1)物理学中把这个现象叫做扩散现象，此现象表明：___________。 (2)小阳建议：把装有二氧化氮气体的瓶子放在装有空气的瓶子的上面，这样做既能表明上述观点，还可以使实验现象更明显。小林认为小阳的建议不能采纳，因为___________。 【答案】(1)分子在永不停息地做无规则运动 (2)二氧化氮密度比空气大，放在上面时，重力会使二氧化氮向下运动，无法说明是分子无规则运动导致的扩散 【详解】（1）扩散现象是指不同物质相互接触时彼此进入对方的现象，这一现象的本质是分子在永不停息地做无规则运动。空气和二氧化氮气体抽去玻璃板后逐渐混合均匀发生扩散现象，故表明分子在永不停息地做无规则运动。 （2）二氧化氮气体密度比空气大，若将其放在上方，由于重力作用，二氧化氮会自然向下落入下方的空气中，此时观察到的混合现象可能是重力导致，而非分子的无规则运动，故无法准确证明分子在做无规则运动。 迁移创新 11．为了说明分子之间有引力，小明在实验室用两个紧压在一起的铅柱做实验。如图所示，铅柱A和铅柱B所受的重力均为2N，两个铅柱接触面的面积为；当悬挂重物所受的重力为25N时，两个铅柱没有被拉开，于是小明认为这个实验说明了分子之间存在引力。小华观测到该实验室的大气压为，于是她认为两个铅柱之所以没被拉开，是因为大气压的作用。请你利用所学知识和上述数据判断小明做的铅柱实验能否说明分子之间存在引力。请写出计算、推理过程和结论，并画出相应的受力分析图。 【答案】见解析 【详解】以铅柱B为对象受力分析如图所示： 已知实验室的大气压为，两个铅柱接触面的面积为，则大气压对铅柱的压力为 悬挂重物所受的重力为，铅柱的重力为，铅柱B与物体的总重力为 因为，所以小明做的铅柱实验不能说明分子之间存在引力。 12．请根据上述材料，回答下列问题： 聆听火焰：声学测温术如何丈量千度高温 声音的传播速度并非恒定值，而是与介质温度存在明确的定量关系，这一特性让“以声测温”成为炼钢炉等高温场景的安全测温方案——无需接触灼热介质，仅通过分析声波传播数据，就能精准掌握炉内温度。 声音作为机械波，其传播依赖介质分子的振动传递，而分子热运动的剧烈程度直接决定了振动传递效率。这一宏观规律的背后，是微观世界的“速度”狂欢。气体由无数做无规则热运动的分子组成，温度升高，气体分子的平均热运动速度就显著增加。它们传递振动能量的“效率”就更高，扰动就能更快地“通知”到下一个分子。这好比在人群中传递消息，如果每个人都跑动起来（分子速度大），消息自然传得飞快；如果大家都缓步行走，消息传递就慢。因此，宏观声速的增加，其根源在于微观分子热运动速度的增加。 经大量实验验证，科学家确立了空气中声速大小与温度高低的数值换算公式为：（其中v为声速，单位米/秒；t为环境温度，单位℃）。 例如，当测得声速为340米/秒时，代入公式可计算出环境温度约为14.2℃。该公式在至的工业高温区间内，能满足炼钢、窑炉等场景的测温需求。 “听声识温”已渗透多个领域：工业场景中，传统接触式测温仪在炼钢炉高温环境下易被烧毁，而声学测温技术可将声源与接收器安装在炉体外侧，让声波穿过炉内气体介质后再被反射回接收器，接收器结合往返距离及相应的时间间隔，即可算出声速，再通过经验公式推算出炉内温度，实现无损耗、实时的高温监测；气象观测中，便携式声速测温仪通过分析特定频率声波的传播时间，能快速获取近地面层温度梯度，为短期天气预报提供数据支持。 从物理公式到实际应用，声速与温度的关联不仅是基础物理知识的延伸，更展现了科学原理转化为实用技术的典型路径。 (1)炼钢场景中采用声学测温而非传统接触式测温主要是为了避免______； (2)下列对文中内容理解正确的是（　　） A．温度升高使气体分子平均速度增大，分子碰撞传递能量的效率更高，导致声速增大 B．温度升高使气体膨胀，密度变小，所以声音阻力变小，传得更快 C．高温物体会自己发出声音，音调越高代表温度越高 D．声学测温术可以满足所有高温场景测温需求 (3)某工厂计划用声学测温技术监测高温管道内温度变化情况，在搭建测温系统计时，如果计时工具能记录的最小时间间隔为0.002s，则在炉内温度达到950℃并持续升高的过程中，该设备能分辨的最小温度差为______℃（已知声波在炉内固定往返距离为18米，在温度变化范围内，声速大小与温度的定量关系式为，其中v为声速，单位米/秒；t为环境温度，单位℃；计算结果保留整数）。 【答案】(1) 测温设备被烧毁 (2)A (3) 167 【详解】（1）材料指出传统接触式测温仪在高温下易被烧毁，而声学测温通过外部安装避免接触高温介质，因此钢场景中采用声学测温而非传统接触式测温主要是为了避免避免测温设备被烧毁。 （2）A．文中明确提到 “温度升高，气体分子的平均热运动速度就显著增加。它们传递振动能量的‘效率’就更高…… 宏观声速的增加，其根源在于微观分子热运动速度的增加”，故A正确； B．文中并未提及温度升高使气体膨胀、密度变小，声音阻力变小从而传得更快，故B错误； C．文章围绕的是通过分析声波传播数据来测温，并非高温物体会自己发出声音且音调越高温度越高，故C错误； D．文中说“该公式在-20℃至1000℃的工业高温区间内，能满足炼钢、窑炉等场景的测温需求”，并非满足所有高温场景，故D错误。 故选A。 （3）炉内温度达到950℃时的声速 计时工具能记录的最小时间差 将和带入上式可得 由可知该设备能分辨的最小温度差 13．按要求完成下列填空； (1)在量筒里装一半清水，用细管在水的下面注入密度比水大的硫酸铜溶液，开始可以看到无色的清水与蓝色硫酸铜溶液之间有明显的界面，如图甲所示。静放数天后，可以看到________，这属于液体的扩散现象，它表明________； (2)如图乙所示，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部，放入一小团干燥的硝化棉，用力将活塞迅速下压，筒内的硝化棉燃烧，向下压缩的目的是通过对________（选填“硝化棉”或“空气”）做功，从而使其内能_______（选填“增大”或“减小”）。 【答案】(1) 颜色变得均匀 分子在不停地做无规则运动 (2) 空气 增大 【详解】（1）[1][2]刚开始时，水与硫酸铜溶液界面分明。水分子和硫酸铜分子在不停地做无规则运动，所以上面的水分子要向下运动，进入到硫酸铜溶液中，同理硫酸铜分子向上运动，进入到上面的水中，这是扩散，时间越长，现象越明显，数天后，两者混合均匀，会看到液体的颜色变得均匀。 （2）[1][2]下压活塞时，活塞对筒内空气做功，使空气内能增加，空气温度升高，达到硝化棉的着火点，筒内的硝化棉燃烧。 14．请根据如图所示的实验，回答下列问题： (1)在图甲所示的实验中，把一块干净的玻璃板吊在弹簧测力计的下面，读出测力计的示数。然后使玻璃板水平接触水面，稍用力向上拉玻璃板，测力计示数会______（选填“变大”或“变小”），这是由于______； (2)在图乙所示的实验中，红墨水在热水中比在冷水中扩散得更快，这说明______。 【答案】(1) 变大 分子间存在引力 (2)温度越高，分子无规则运动越剧烈，扩散越快 【详解】（1）[1][2]分子间有引力和斥力。在图甲所示的实验中，把一块干净的玻璃板吊在弹簧测力计的下面，读出测力计的示数。然后使玻璃板水平接触水面，稍用力向上拉玻璃板，测力计示数会变大，这是由于分子间存在引力。 （2）在图乙所示的实验中，红墨水在热水中比在冷水中扩散得更快，说明分子运动的剧烈程度跟温度有关，温度越高，分子无规则运动越剧烈，扩散越快。 15．（多选）对下列四幅图片及情景的解释不正确的是（　　） A．甲图：撞击锤柄下端可以紧固锤头是利用锤柄的惯性 B．乙图：三峡船闸利用了连通器的原理，打开上游闸门，船可直接进入闸室 C．丙图：如图为自制气压计，将气压计从山脚下移到山顶，细管内的水柱高度会上升 D．丁图：将铅片和金片紧压在一起足够长的时间，它们相互渗入，主要是因为分子之间有间隙 【答案】ABD 【详解】A．甲图：撞击锤柄下端，锤柄停下时，锤头由于惯性继续向下运动，这样锤头就会紧紧套在锤柄上，是利用锤头的惯性，故A错误，符合题意； B．三峡船闸是利用了连通器的原理，根据图示可知，应先打开上游阀门A，根据连通器的原理，闸室和上游液面保持相平后，才能再打开上游闸门，船进入闸室，故B错误，符合题意； C．大气压随高度的增加而减小，山顶的气压比山脚的气压小，将气压计从山脚下移到山顶，因为外界气压减小，所以细管内的水柱在瓶内气压的作用下会上升，故C正确，不符合题意； D．将铅片和金片紧压在一起足够长的时间，它们相互渗入，这是扩散现象，这主要是因为分子在不停地做无规则运动，故D错误，符合题意。 故选ABD。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十二章 内能及其应用 第1节 分子动理论 课标要点 1.知道常见物质是由大量分子、原子构成的，了解分子尺度极小。 2.通过扩散现象等实验说明分子之间存在间隙，理解宏观体积变化的微观原因。 3.掌握扩散现象，认识一切物质的分子都在永不停息地做无规则热运动，明确温度与分子热运动剧烈程度的关系。 4.理解分子间同时存在引力与斥力，知道引力、斥力随分子间距变化的规律，能用分子作用力解释固体、液体、气体的形态差异。 学习重难点 重点：物质由分子构成；扩散现象与分子热运动；分子间存在间隙；分子引力和斥力。 难点：区分机械运动与分子热运动；分子间距改变时引力、斥力大小变化分析；固液气三态微观结构区别。 知识点 物质的构成 1.常见的宏观物质都是由极其微小的分子或者原子组成。 2.分子特点：体积小、质量极小，肉眼与普通光学显微镜无法直接观察，只能借助电子显微镜观测。 3.数量特征：一滴水中包含数量极其庞大的水分子，说明物质内分子数目巨大。 随学随练常见的物质是由极其微小的_____、原子构成的。如图所示是同种物质在三种不同状态下的分子结构，其中图甲表示物体处于_____（选填“固”“液”或“气”）态。 知识点 分子间有间隙 1.实验佐证： ①水和酒精充分混合后，总体积小于两种液体体积之和，证明分子互相进入对方空隙，分子之间存在空隙； ②气体容易被压缩，本质就是气体分子间距大，空隙明显；固体、液体很难压缩，不是没有间隙，而是间隙很小。 2.结论：一切物质的分子之间都存在空隙（间隙）。 随学随练（多选）下列说法正确的是（　　） A．扩散现象说明分子在做无规则运动 B．冰块很难被压缩，说明冰块分子间存在斥力 C．一定体积的酒精和水充分混合后的总体积减小，说明酒精和水分子之间有空隙 D．液体没有固定的形状，说明液体分子之间没有相互作用的引力 知识点 分子热运动（重点） 1.扩散现象 不同物质在互相接触时，彼此进入对方的现象叫做扩散。 气体扩散：闻到花香、饭菜香味、刺鼻气味； 液体扩散：蓝墨水滴入清水，整杯水慢慢变蓝； 固体扩散：堆放煤炭的墙角，墙体内部会变黑。 2.核心结论 扩散现象直接说明两点：①一切物质的分子永不停息地做无规则运动；②分子之间存在间隙。 3.分子热运动 分子这种无规则运动叫做分子热运动。温度越高，分子无规则运动越剧烈，扩散速度越快。例：热水比冷水更容易把糖溶解化开。 易混区分 分子热运动是微观层面分子自发运动，看不见；灰尘飞舞、柳絮飘扬、液体对流属于宏观机械运动，不属于分子热运动。 随学随练小云把一瓶封口不严的酸奶和一块切开的榴莲放入冰箱，密封冰箱门静置一夜，次日取出酸奶，拆开包装前就闻到酸奶瓶表面有浓郁榴莲味。此现象能说明（　　） A．酸奶对榴莲分子有引力 B．榴莲的温度高于酸奶瓶的温度 C．榴莲分子在不停地运动 D．榴莲的质量大于酸奶瓶的质量 知识点 分子间的作用力 1.分子之间同时存在相互作用的引力和斥力。 2.分子间距决定引力、斥力主次关系： ①分子间距恰好等于平衡距离：引力=斥力，分子受力平衡； ②分子间距小于平衡距离：斥力>引力，对外表现为斥力，因此固体、液体很难被压缩； ③分子间距大于平衡距离：引力>斥力，对外表现为引力，例如铁丝很难被拉断、两铅块挤压后吸附在一起； ④分子间距过大（大于分子直径10倍以上）：引力与斥力都极其微弱，可以忽略不计，气体分子间作用力几乎不存在。 随学随练把两根铅柱的端面削平，将削平的端面相对，并用力压紧，使两根铅柱合在一起，在铅柱下面悬吊一定质量的重物，两根铅柱也不会分开。不分开可能是因为分子间存在引力，也可能是因为大气压力的作用。现将两铅柱放置在罩内，如图所示，用真空泵抽气，使罩内大气压逐渐减小接近于零，观察到两铅柱仍未分开，由此可推测出________。 题型 物质的构成 活学活用金银制品在商代已经出现，古代铜器、漆木器等物件的附属装饰中也有金箔片。如图所示为电子显微镜下文物中的金原子。下列说法不正确的是（　　） A．金原子之间存在间隙 B．金原子的直径约为10﹣10m C．用肉眼和光学显微镜都可以看到金原子 D．金箔片熔化成的液体也是由金原子组成的 题型 分子间有间隙 活学活用通过观察宏观现象，可以分析推理出微观世界存在的规律。小芳在试管中加入大约一半体积的水，再向试管中加入酒精，加满后盖上密封盖，如图所示。将试管上下颠倒几次，静止后，你看到的现象是___________，这个实验现象说明___________。 题型 分子热运动（重点） 活学活用甲、乙两个相同的透明玻璃水杯，盛有质量相等、温度不同的纯净水，其中一杯是80℃的热水，另一杯是5℃的冷水，它们都静静地放置在水平桌面上。同时向两杯水中各滴入一滴碳素墨水，过一会儿后观察到了如图所示的现象。 (1)甲、乙两个水杯中，盛有热水的是_______杯； (2)该实验说明分子无规则运动的剧烈程度与_______有关，这种无规则运动也叫做______。 题型 分子间的作用力（重点） 活学活用阅读以下材料，回答问题。 分子间的作用力 组成物体的分子间虽有空隙，但大量分子却能聚集在一起形成固体和液体，如图1所示，固体和液体很难被压缩也很难被拉伸以及种种事实表明分子间存在相互作用力。 分子是由原子构成的，原子是由带正电的原子核和带负电的电子构成的。分子力就是由分子中这些带电微粒的相互作用引起的，因此分子力的本质是电磁相互作用。 如图2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随r的变化图像，横轴下方的虚线表示分子间引力随r的变化图像，实线为分子间引力和斥力的合力F随r的变化图像。当r＝r0时，分子间的引力和斥力大小相等，合力为0，分子处于平衡位置。当r＜r0时，引力和斥力虽然都随着距离的减小而增大，但斥力增大得更快，因而分子间的作用力表现为斥力；当r＞r0时，引力和斥力虽然都随着距离的增大而减小，但斥力减小得更快，因而分子间的作用力表现为引力。这个合力（引力）随着距离的增大而迅速减小，当r的数量级大于10﹣9m时，已经变得十分微弱，可以忽略不计了。 请根据上述材料，回答下列问题。 (1)物体能够被压缩但不能无限制的被压缩，说明了　 　 ； A．分子间有间隙 B．分子间既有引力又有斥力 C．分子间有斥力 D．分子在不停地做无规则运动 (2)当两个分子之间的距离为r0时，正好处于平衡状态，下面关于分子间相互作用的引力和斥力的各说法中，正确的是　 　 ； (3) A．分子间的引力和斥力同时存在 B．两分子间的距离小于r0时，它们之间只有引力作用 C．两分子之间的距离小于r0时，它们之间既有引力又有斥力作用，而且斥力大于引力 D．两分子之间的距离等于2r0时，它们之间既有引力又有斥力作用，而且斥力大于引力 (4)玻璃杯被打碎后，不能利用分子间引力使其复原，这是因为　 　 。 A．玻璃分子间引力比其他分子间引力小 B．碎片间接触处呈现斥力 C．碎片间接触处呈现引力，但绝大多数分子间距离太大，故引力很小 D．碎片间根本不会产生分子作用力 基础通关 1．小芳研究分子热运动的速度与什么因素有关时，在装有冷水和热水的两只烧杯里同时滴入一滴红墨水，她看到热水中红墨水扩散的更快一些，该现象表明______________________。 2．（多选）下列说法正确的是（　　） A．一切物体都具有内能 B．铁块很难被压缩，说明分子间存在斥力 C．扫地时飞扬的尘土，说明分子在不停地运动 D．长时间紧压在一起的铅片和金片互相渗入，是由于发生了扩散现象 3．小珠漫步在中医药市集上，能闻到淡淡的药香味，这是_______现象。药材熬煮沸腾后，药香味更加浓郁，原因是温度越高，分子运动越_______（选填“剧烈”或“缓慢”）。药液很难被压缩，说明分子间存在_______。市民会使用三伏贴来调理身体，药贴能牢牢粘在身上，是因为分子间存在_______。 4． (1)在研究某种物质熔化前后温度变化特点的实验时，该物质被加热到第5 min时开始熔化，经4 min全部熔化，然后再加热一段时间。利用记录的数据绘制出该物质的温度与时间关系的图像，如图甲所示。从图像可知，该物质在熔化过程中温度__________，它属于______；（选填“晶体”或“非晶体”） (2)如图乙所示，将两个铅柱底面削平、削干净，然后紧紧地压在一起，两个铅柱就会结合起来，甚至下面吊一个20kg的重物都不能把它们拉开。这主要是因为两个铅柱的分子间存在__________。 5．(1)“天宫课堂”上航天员将两块透明板上的水球靠在一起，慢慢拉开两块透明板，发现水形成了一个长长的“液桥”，如图甲所示，此现象说明分子间存在________。（选填“引力”或“斥力”） (2)某同学在冷水、热水中同时轻轻地滴入一滴墨水，一段时间后观察到墨水的扩散现象如图乙所示，该实验探究的问题是：________。 素养提升 6．（多选）下列说法中正确的是（     ） A．冰在熔化的过程中吸收热量，但温度不变 B．花香四溢，是扩散现象，表明分子在不停地做无规则运动 C．在热传递过程中，热量只能从内能大的物体传给内能小的物体 D．用高压锅炖煮食物熟得快，是因为锅内水的沸点会随其上方气体压强增大而降低 7．馒头是中国最具代表性的传统主食之一，是以小麦面粉为主要原料，经揉面、醒发、蒸制等工艺而成。馒头的口感蓬松柔软、麦香浓郁，是北方家庭餐桌上的“常客”，也承载着深厚的饮食文化底蕴。下列说法正确的是（     ） A．揉面的过程中添加酵母菌，酵母菌是通过扩散均匀分布在面团中的 B．醒发面团前，覆盖保鲜膜能够减小面团表面上方空气流动速度 C．醒发过程中，随着面团的体积逐渐变大，面团的密度会逐渐增大 D．蒸制过程中，锅盖上会出现小水珠，属于液化现象，需要吸收热量 8． (1)在探究水沸腾前后温度变化特点时，某同学观察到如图甲、乙所示的实验现象，图________（选填“甲”或“乙”）是水沸腾时气泡上升过程大小变化的情况。 (2)如图丙所示，某同学用滴管向一个装有清水的烧杯中滴入一滴红墨水，可以看到红墨水与烧杯内的清水逐渐混合，最后颜色变得均匀，这属于________现象。 9．为了说明分子之间有引力，小阳在实验室用两个紧压在一起的铅柱做实验，如图所示，铅柱A和铅柱B所受的重力均为2N，两个铅柱接触面的面积为3cm2，当悬挂重物所受的重力为20N时，两个铅柱没有被拉开。于是，小阳认为这个实验说明了分子之间存在引力。已知该实验室的大气压为。求： (1)请你利用所学知识和上述数据，判断小阳做的铅柱实验能否说明分子之间存在引力。请写出计算、推理过程和结论； (2)为更好地完成这个实验，在不更换铅柱的前提下，请你帮助物理组设计图中所挂重物的重力范围。 10．如图所示，两个相同瓶子的瓶口相对，之间用一块玻璃板隔开，上面的瓶中装有空气，下面的瓶中装有密度比空气大的红棕色二氧化氮气体。抽掉玻璃板后，我们观察到红棕色气体逐渐进入上面的瓶子，下面的瓶子颜色逐渐变淡，最后颜色均匀的充满两个瓶子。 (1)物理学中把这个现象叫做扩散现象，此现象表明：___________。 (2)小阳建议：把装有二氧化氮气体的瓶子放在装有空气的瓶子的上面，这样做既能表明上述观点，还可以使实验现象更明显。小林认为小阳的建议不能采纳，因为___________。 迁移创新 11．为了说明分子之间有引力，小明在实验室用两个紧压在一起的铅柱做实验。如图所示，铅柱A和铅柱B所受的重力均为2N，两个铅柱接触面的面积为；当悬挂重物所受的重力为25N时，两个铅柱没有被拉开，于是小明认为这个实验说明了分子之间存在引力。小华观测到该实验室的大气压为，于是她认为两个铅柱之所以没被拉开，是因为大气压的作用。请你利用所学知识和上述数据判断小明做的铅柱实验能否说明分子之间存在引力。请写出计算、推理过程和结论，并画出相应的受力分析图。 12．请根据上述材料，回答下列问题： 聆听火焰：声学测温术如何丈量千度高温 声音的传播速度并非恒定值，而是与介质温度存在明确的定量关系，这一特性让“以声测温”成为炼钢炉等高温场景的安全测温方案——无需接触灼热介质，仅通过分析声波传播数据，就能精准掌握炉内温度。 声音作为机械波，其传播依赖介质分子的振动传递，而分子热运动的剧烈程度直接决定了振动传递效率。这一宏观规律的背后，是微观世界的“速度”狂欢。气体由无数做无规则热运动的分子组成，温度升高，气体分子的平均热运动速度就显著增加。它们传递振动能量的“效率”就更高，扰动就能更快地“通知”到下一个分子。这好比在人群中传递消息，如果每个人都跑动起来（分子速度大），消息自然传得飞快；如果大家都缓步行走，消息传递就慢。因此，宏观声速的增加，其根源在于微观分子热运动速度的增加。 经大量实验验证，科学家确立了空气中声速大小与温度高低的数值换算公式为：（其中v为声速，单位米/秒；t为环境温度，单位℃）。 例如，当测得声速为340米/秒时，代入公式可计算出环境温度约为14.2℃。该公式在至的工业高温区间内，能满足炼钢、窑炉等场景的测温需求。 “听声识温”已渗透多个领域：工业场景中，传统接触式测温仪在炼钢炉高温环境下易被烧毁，而声学测温技术可将声源与接收器安装在炉体外侧，让声波穿过炉内气体介质后再被反射回接收器，接收器结合往返距离及相应的时间间隔，即可算出声速，再通过经验公式推算出炉内温度，实现无损耗、实时的高温监测；气象观测中，便携式声速测温仪通过分析特定频率声波的传播时间，能快速获取近地面层温度梯度，为短期天气预报提供数据支持。 从物理公式到实际应用，声速与温度的关联不仅是基础物理知识的延伸，更展现了科学原理转化为实用技术的典型路径。 (1)炼钢场景中采用声学测温而非传统接触式测温主要是为了避免______； (2)下列对文中内容理解正确的是（　　） A．温度升高使气体分子平均速度增大，分子碰撞传递能量的效率更高，导致声速增大 B．温度升高使气体膨胀，密度变小，所以声音阻力变小，传得更快 C．高温物体会自己发出声音，音调越高代表温度越高 D．声学测温术可以满足所有高温场景测温需求 (3)某工厂计划用声学测温技术监测高温管道内温度变化情况，在搭建测温系统计时，如果计时工具能记录的最小时间间隔为0.002s，则在炉内温度达到950℃并持续升高的过程中，该设备能分辨的最小温度差为______℃（已知声波在炉内固定往返距离为18米，在温度变化范围内，声速大小与温度的定量关系式为，其中v为声速，单位米/秒；t为环境温度，单位℃；计算结果保留整数）。 13．按要求完成下列填空； (1)在量筒里装一半清水，用细管在水的下面注入密度比水大的硫酸铜溶液，开始可以看到无色的清水与蓝色硫酸铜溶液之间有明显的界面，如图甲所示。静放数天后，可以看到________，这属于液体的扩散现象，它表明________； (2)如图乙所示，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部，放入一小团干燥的硝化棉，用力将活塞迅速下压，筒内的硝化棉燃烧，向下压缩的目的是通过对________（选填“硝化棉”或“空气”）做功，从而使其内能_______（选填“增大”或“减小”）。 14．请根据如图所示的实验，回答下列问题： (1)在图甲所示的实验中，把一块干净的玻璃板吊在弹簧测力计的下面，读出测力计的示数。然后使玻璃板水平接触水面，稍用力向上拉玻璃板，测力计示数会______（选填“变大”或“变小”），这是由于______； (2)在图乙所示的实验中，红墨水在热水中比在冷水中扩散得更快，这说明______。 15．（多选）对下列四幅图片及情景的解释不正确的是（　　） A．甲图：撞击锤柄下端可以紧固锤头是利用锤柄的惯性 B．乙图：三峡船闸利用了连通器的原理，打开上游闸门，船可直接进入闸室 C．丙图：如图为自制气压计，将气压计从山脚下移到山顶，细管内的水柱高度会上升 D．丁图：将铅片和金片紧压在一起足够长的时间，它们相互渗入，主要是因为分子之间有间隙 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $