1.1 分子动理论的基本内容（培优教学课件）物理人教版选择性必修第三册

1. 分子动理论的基本内容 第一章 分子动理论 人教版选择性必修第一册 导入新课 暮春时节的槐花，金秋八月的桂花。当你从树边路过时，即便是隔着一段距离，依然可以闻到沁人心脾的花香，这是为什么呢？ 物理观念 完整掌握分子动理论三条核心内容：物体由大量极小分子组成；分子永不停息做无规则热运动，运动剧烈程度与温度正相关；分子间同时存在空隙、引力和斥力。建立宏观热现象由微观分子集体运动决定的热学统一物理观念，能对应扩散、布朗运动、液体混合等现象解释分子微观特性。 科学思维 借助布朗运动微粒位置连线图形成宏观现象反向推导微观运动的推理思维；利用液体分子撞击微粒示意图建立布朗运动成因模型思维；结合分子作用力距离图像形成分子间相互作用动态变化辩证思维，培养尺度对比、现象逆向推理、微观模型建构、动态规律分析的综合科学思维。 学习目标 科学探究 利用显微镜观察炭粒布朗运动演示实验，记录微粒无规则运动特征；分组完成水与酒精混合体积变化动手实验，自主归纳分子间存在空隙；结合拉伸、压缩固体的小实验，推理分子引力与斥力；完整经历 “尺度对比感知分子微小→扩散、布朗运动探究分子热运动→液体混合实验探究分子间隙→图像分析分子相互作用力” 完整探究流程。 科学态度 与责任 通过我国科学家拍摄石墨原子扫描隧道显微照片的史实，感受国内微观物理观测技术发展，培养崇尚实证、以实验现象为依据推导微观规律的严谨科研品格；分子动理论是现代热学、材料科学、化工生产的底层基础理论，广泛应用于新材料研发、化工分离、暖通温控等民生工业领域，认识微观分子理论支撑新材料、节能环保产业发展，树立扎实掌握基础微观物理知识助力国产新材料技术自主研发的责任意识。 学习目标 重点 1、分子动理论三条完整核心内容； 2、扩散现象、布朗运动证明分子永不停息无规则热运动，温度对分子运动剧烈程度的影响； 3、水与酒精混合实验证明分子间存在空隙，分子间同时存在引力、斥力。 难点 1、区分布朗运动（悬浮微粒的运动）与分子热运动（液体分子的运动），理解布朗运动是分子热运动的宏观反映； 2、动态理解分子间距变化时，分子引力、斥力同步变化的规律； 3、依托宏观可视实验现象，自主逆向推导不可直接观测的微观分子特性 重点难点 1. 物体是由大量分子组成的 2. 分子热运动 3. 分子间作用力 4. 分子动理论 5. 课堂总结 6. 练习与应用 第1节分子动理论的基本内容 学习内容 第1节 分子动理论的基本内容 一、物体是由大量分子组成的 一、物体是由大量分子组成的 新知导入 初中的时候，我们曾经学过有关分子的知识，大家还有印象吗？你们是不是还隐约记得，人能够远远地闻到花香似乎与分子的运动有关。 如果我们把地球的大小与一个苹果相比，那就相当于将直径1cm的球与分子相比。可见，分子是极其微小的。 我们曾经研究过物体的运动，那么，构成物体的微小分子是怎么运动的呢？ 一、物体是由大量分子组成的 新知讲解 一、物体是由大量分子组成的 这里所说的分子与化学中所说的分子有何不同? 化学——分子是保持物质的化学性质的最小微粒 物理——分子指的是做热运动时遵从相同规律的微粒，包括组成物质的原子、离子或分子。 石墨表面原子的排布图 一、物体是由大量分子组成的 分子的两种模型 固体、液体 小球模型 d d d d 气体 立方体模型 L 气体分子 一、物体是由大量分子组成的 用什么来说明物体是由大量分子组成的呢？ 阿伏加德罗常数NA：1摩尔（mol）任何物质所含的微粒数叫做阿伏加德罗常数。它是联系微观世界和宏观世界的桥梁。 6.02×1023 mol-1 NA = 1.67×1021 个水分子 宏观 大量分子 微观 H2O 阿伏加德罗常数 看不见 二、分子热运动 第1节 分子动理论的基本内容 二、分子热运动 新知导入 什么样的现象能够说明分子是在运动的? 2.布朗运动 1.扩散现象 二、分子热运动 观察实验 气体实验：把装有空气的广口瓶倒扣在装有棕色二氧化氮气体的广口瓶上，抽去中间的玻璃板，看到了什么现象？说明了什么？ 二、分子热运动 液体实验：在烧杯中装入半杯清水，注入蓝色硫酸铜溶液，使它留在杯底，观察两种液体的分界面，看到了什么现象？说明了什么？ 观察实验 二、分子热运动 固体实验： 铅块 金块 实验前 金块 铅块 叠放在一起 金块 铅块 五年后 观察实验 二、分子热运动 1.扩散现象 ①什么是扩散现象？ ②扩散现象产生的原因？ ③影响扩散快慢的因素是什么？ 温度 生产半导体器件时，需要在纯净的半导体材料中掺入其他元素，就是在高温条件下通过分子的扩散来完成的。 不同的物质能够彼此进入对方的现象 物质分子在做永不停息的无规则运动 扩散现象是物质分子永不停息地做无规则运动的证明，是分子无规则运动的宏观反映。 二、分子热运动 观察实验 显微镜观察小炭粒的运动 二、分子热运动 ①什么是布朗运动？ ②布朗运动是怎样产生的？ ③布朗运动反映了谁的运动？ 悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动。 大量液体分子不停地做无规则运动时，对悬浮在其中的微粒撞击作用不平衡。 布朗运动本身不是液体分子的无规则运动，但它间接地反映了液体分子永不停息地做无规则运动。 2.布朗运动 ④追踪一粒炭粒，每隔一段时间记下它的位置，用折线分别依次连接这些点，折线是否为炭粒的运动径迹？是否为水分子的运动径迹？ ⑤布朗运动的快慢与哪些因素有关？ 均不是 布朗运动的快慢与温度、颗粒大小有关。 二、分子热运动 二、分子热运动 当时布朗观察的是悬浮在水中的花粉。他起初认为，花粉的运动不是外界因素引起的而是花粉自发的运动。 布朗当时用保存了上百年的植物标本，取其微粒进行实验，他还用了一些没有生命的无机物粉末进行实验。 结果是，不管是哪一种微粒，只要其足够小，就会发生这种运动；微粒越小，运动就越明显。这说明微小颗粒的运动不是生命现象。 二、分子热运动 布朗运动和扩散现象的区别 产生条件 影响快慢因素 现象的本质 扩散现象 物质（气液固）的相互接触 温度的大小 分子的运动 布朗运动 微粒在液体（气体）中悬浮 温度和微粒的大小 微粒的运动 二、分子热运动 从较暗的房间里观察到入射阳光的细光束中有悬浮在空气里的尘埃微粒在左右上下游动，尘埃微粒的运动是布朗运动吗？为什么？ 答案：布朗微粒（10-6m）是很小的，肉眼看不到，需要在显微镜下观看，尘埃微粒在阳光下肉眼就可见了，所以不是布朗运动。阳光中的尘埃微粒的运动是由于受到空气气流的冲击裹挟而形成的。 凡是肉眼可见的都不是布朗运动 二、分子热运动 3.热运动 在扩散现象中，我们会发现，温度越高，扩散得越快。观察布朗运动时也会发现，温度越高，悬浮微粒的运动就越明显。这些事实表明，分子的无规则运动与温度有关系，温度越高，这种运动越激烈。因此，我们把分子永不停息的无规则运动叫做热运动。温度是分子热运动剧烈程度的标志。 ①无规则性 ②永不停息 扩散现象和布朗运动都不是热运动，扩散现象是分子运动的直接证明；布朗运动间接证明了液体分子的无规则运动。 三、分子间的作用力 第1节 分子动理论的基本内容 三、分子间的作用力 演示：观察视频中的实验，实验现象说明了什么问题? 分子间存在着空隙 三、分子间的作用力 水和酒精混合后的总体积变小了。这表明液体分子间存在着空隙。再如，压在一起的金块和铅块，各自的分子能扩散到对方的内部，这表明固体分子之间也存在着空隙。分子间有空隙，大量分子却能聚集在一起，这说明分子之间存在着相互作用力。 三、分子间的作用力 分子间有间隙，大量分子却能聚集在一起； 分子在运动，那固体和液体中的分子为什 么不会飞散开，而是保持一定的体积呢？ 分子之间存在引力 既然分子之间有间隙，为什么压缩固体和 液体很困难？ 分子之间存在斥力 三、分子间的作用力 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。 当用力压缩物体时，物体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。 分子之间的引力或斥力都跟分子间距离有关,那么,它们之间有怎样的关系呢? 三、分子间的作用力 4、分子间的引力和斥力随分子间距离的增大而减小。斥力变化的更快一些。 2、当r = r0时，F引＝F斥，分子力F＝0，处于平衡状态. 3、当r > r0时，F引 > F斥，分子力表现为引力． 1、当r < r0时，F引 < F斥，分子力表现为斥力． 四、分子动理论 第1节 分子动理论的基本内容 四、分子动理论 分子动理论的基本内容: ①物体是由大量分子组成的； ②分子在做永不停息的无规则运动； ③分子之间存在着相互作用力。 在热学研究中常常以这样的基本内容为出发点,把物质的热学性质和规律看作微观粒子热运动的宏观表现。这样建立的理论叫作分子动理论。 五、课堂总结 第1节 分子动理论的基本内容 五、课堂总结 分子动理论 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 扩散 布朗运动 热运动 引力 斥力 六、练习与应用 第1节 分子动理论的基本内容 1．下列说法中正确的是（　　） A．布朗运动说明液体或气体中的小颗粒所做的运动就是分子热运动 B．水凝固成冰的过程中，水分子的无规则运动不会停止 C．若水滴蒸发前后温度不变，则蒸发后的水蒸气与蒸发前的水滴内能相同 D．物体由大量分子组成，因此物体的体积等于构成该物体的所有分子的体积之和 六、练习与应用 【答案】B 【详解】A．布朗运动是悬浮在液体中的宏观固体小颗粒的无规则运动，是分子热运动的宏观反映，小颗粒是大量分子构成的宏观物体，其运动不属于分子热运动，故A错误； B．分子永不停息做无规则热运动，与物态无关，水凝固成冰后，水分子仍在平衡位置附近做无规则振动，运动不会停止，故B正确； C．内能是物体内所有分子动能与分子势能的总和：若水滴部分蒸发，水蒸气分子数远少于原水滴分子数，内能更小；若水滴全部蒸发为同温度水蒸气，温度不变则分子平均动能不变，但蒸发吸热、分子势能增大，同质量的水蒸气内能大于原水滴内能，两种情况内能均不相等，故C错误； D．分子间存在间隙，物体的体积是所有分子体积与分子间隙体积的总和，不等于所有分子的体积之和（气体的间隙体积远大于分子本身体积），故D错误。 故选B。 2．下列说法中正确的是（　　） A．物体是由大量分子组成的，分子是不可再分的最小单元 B．本节所说的“分子”，既包含化学中的分子，也包含原子和离子 C．无论是有机物质，还是无机物质，分子大小数量级都是10−10m D．高倍的光学显微镜能够直接看到分子 【答案】B 【详解】A．分子由原子组成，原子可再分，故A错误； B．分子动理论中的“分子”泛指构成物质的微粒，包含原子、离子等，故B正确； C．有机大分子如蛋白质、高分子聚合物等，其尺度可能远大于 10−10 m，故C错误； D．光学显微镜分辨率受限于光波长（约10−7 m），无法直接观察分子（约10−10 m），故D错误。 故选B。 3．仅利用下列某一组数据，可以估算出阿伏加德罗常数的是（     ） A．水的密度和水的摩尔质量 B．水的摩尔体积和水分子的体积 C．标准状况下氧气的摩尔质量和氧分子的体积 D．标准状况下氧气的摩尔体积和氧分子的体积 【答案】B 【详解】A．已知水的密度和摩尔质量，仅能求出水的摩尔体积 缺少水分子质量、体积等微观量，无法建立宏观量与微观量的联系求出阿伏加德罗常数，故A错误；B．水为液体，分子间间隙可忽略，因此阿伏加德罗常数满足 已知水的摩尔体积和水分子体积可以估算，故B正确； C．已知氧气的摩尔质量和氧分子的体积，缺少氧分子质量、氧气密度等中间物理量，无法推导得到，故C错误； D．标准状况下氧气为气体，气体分子间距远大于分子本身直径，摩尔体积是1mol气体分子占据的空间体积（大部分为分子间隙），远大于1mol分子本身的总体积，因此用摩尔体积除以氧分子体积无法得到，故D错误。 故选B。 4．关于扩散现象和布朗运动，下列说法正确的是（     ） A．扩散现象只能发生在液体或气体中，不能发生在固体中 B．布朗运动就是悬浮在液体中的固体小颗粒分子的无规则运动 C．悬浮在一定温度的液体中的固体小颗粒越大，布朗运动越明显 D．扩散现象和布朗运动都能证明分子在永不停息地做无规则运动 【答案】D 【详解】A．扩散现象是分子无规则运动的宏观表现，气态、液态、固态物质之间都能发生扩散现象（例如长期堆放煤的墙角，煤炭分子会扩散进入墙体内部），故A错误； B．布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，是液体分子无规则运动的反映，并非固体小颗粒分子的无规则运动，故B错误； C．悬浮在一定温度液体中的固体小颗粒越大，同一时刻撞击颗粒的液体分子数越多，各方向撞击的抵消效果越显著，布朗运动越不明显，故C错误； D．扩散现象直接证明了组成物质的分子在做永不停息的无规则运动，布朗运动间接反映了液体分子的无规则运动，二者均可证明分子的无规则运动，故D正确。 故选D。 5．把墨汁用水稀释后取出一滴，放在显微镜下观察，如图所示，下列说法中正确的是（     ）   A．在显微镜下既能看到水分子也能看到悬浮的小炭粒，且水分子不停地撞击炭粒 B．小炭粒在不停地做无规则运动，即热运动 C．越小的炭粒，运动越明显 D．在显微镜下看起来连成一片的液体，实际上就是由许许多多静止不动的水分子组成的 【答案】C 【详解】A．分子很小，在显微镜下不能看到水分子，能看到悬浮的小炭粒。故A错误； B．小炭粒在不停地做无规则运动，这是布朗运动。故B错误； C．炭粒越小，运动状态越容易改变，表面积越小，同一时刻撞击炭粒的水分子越少，冲力越不平衡，炭粒运动越明显。故C正确； D．分子永不停息地在做无规则运动，在显微镜下看起来连成一片的液体，实际上就是由不停运动的水分子组成的。故D错误。 故选C。 6．两分子间的分子势能随两分子间距离的变化关系如图所示。已知两分子间距离为时分子势能达到最小值，下列说法正确的是（     ）   A．两分子间距离为时分子间的作用力表现为引力 B．两分子间距离为时分子间的作用力表现为引力 C．两分子间距离从逐渐减小时分子间的作用力不断增大 D．两分子间距离从增大到无穷远时分子间的作用力不断减小 【答案】C 【详解】AB．由图可知，处分子势能最小，说明为分子间的平衡距离（即），此时分子引力和斥力大小相等，分子间的作用力为零，当 时，分子力表现为斥力，即两分子间距离为时分子间的作用力表现为斥力，故AB错误； C．两分子间距离从逐渐减小时，分子间距离逐渐远离平衡位置，分子间作用力不断增大，故C正确； D．两分子间距离从增大到无穷远时，分子间距离逐渐增大，作用力先增大后减小，故D错误。 谢谢观看！ Lavf58.76.100 Lavf58.76.100 Lavf58.12.100 $