新教材高中物理第一章分子动理论第1节分子动理论的基本内容学案新人教版选择性

第1节分子动理论的基本内容课标解读课标要求素养要求1.知道物体是由大量分子组成的，知道阿伏加德罗常数，会用它进行相关的计算或估算。2.了解扩散现象，观察并能解释布朗运动，理解扩散现象及布朗运动产生的原因。知道什么是分子的热运动，理解分子热运动与温度的关系。3.知道分子间存在着空隙和相互作用力。通过图像知道分子力与分子间距离的关系。4.了解分子动理论的基本观点及相应的实验证据。1.物理观念：知道扩散、布朗运动、热运动及分子动理论的基本观点和相关的实验证据。2.科学思维：理解物体是由大量分子组成的，理解扩散现象与布朗运动的成因；培养学生分析问题和解决问题的能力；能用F-r图像解释分子力。3.科学探究：通过对布朗运动的探究，学会通过观察物理现象，揭示其本质，得出结论。4.科学态度与责任：学会坚持实事求是的态度，用实验方法探究问题，培养探索科学的兴趣。自主学习·必备知识见学用147页教材研习教材原句要点一扩散现象从许多实验和生活现象中我们都会发现，不同种物质能够彼此进入①对方。在物理学中，人们把这类现象叫作扩散。扩散现象并不是外界作用②（例如对流、重力作用等）引起的，也不是化学反应的结果，而是由物质分子的无规则运动产生的。要点二布朗运动不管哪一种微粒，只要足够小③，就会发生这种运动；微粒越小，运动就越明显。这说明微粒的运动不是生命现象。后人把悬浮微粒的这种无规则运动叫作布朗运动。布朗运动可以间接地反映液体分子④运动的无规则性。要点三分子间的作用力分子间有空隙，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。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⑤。当用力压缩物体时，物体内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⑥。自主思考①把一碗小米倒入一袋玉米中，小米进入玉米的间隙中，这一现象是否属于扩散现象？答案：提示不同种物质的分子彼此进入对方的现象才是扩散现象。“小米进入玉米的间隙中”不是分子运动的结果，而是两种物质的混合，所以不属于扩散现象。②空气流动形成风是扩散现象吗？答案：提示空气流动是大量空气分子在外界作用下的有规则运动，它属于宏观物体的机械运动，不是扩散现象。③只有微粒足够小，才能发生布朗运动，但有同学认为：固体小颗粒的体积越大，液体分子对它的撞击越多，布朗运动就越显著，这种说法对吗？为什么？答案：提示不对，布朗运动的确是由液体分子对固体微粒的碰撞引起的，但只有在固体微粒足够小，各个方向的液体分子对它的碰撞不平衡时才引起它做布朗运动。所以固体微粒体积越小，布朗运动越显著，如果固体微粒过大，液体分子对它的碰撞在各个方向上是平衡的，就不会做布朗运动了。④布朗运动是固体颗粒内分子的运动还是液体分子的运动？答案：提示布朗运动既不是固体颗粒内分子的运动，也不是液体分子的运动，它是固体颗粒的运动，可以间接反映液体分子的运动。⑤分子间虽然有空隙，大量分子却能聚集在一起形成固体或液体，比如压在一起的金片和铅片，它们会“粘”在一起，这是为什么？答案：提示说明金分子和铅分子间存在着引力。⑥因为分子间存在着引力，所以物体很难被拉伸，但为什么又难以被压缩?答案：提示分子间同时存在着引力和斥力，当被拉伸时，分子间作用力表现为引力；当被压缩时，分子间作用力表现为斥力。名师点睛（1）概念：不同种物质能够彼此进入对方的现象。（2）产生原因：由物质分子的无规则运动产生的。（3）发生环境：物质处于固态、液态和气态时，都能发生扩散现象。（4）意义：证明了物质分子永不停息地做无规则运动。（5）规律：温度越高，扩散现象越明显。（1）概念：把悬浮微粒的这种无规则运动叫作布朗运动。（2）产生的原因：大量液体（气体）分子对悬浮微粒撞击的不平衡。（3）布朗运动的特点：永不停息、无规则。（4）影响因素：微粒越小，布朗运动越明显；温度越高，布朗运动越剧烈。（5）意义：布朗运动间接地反映了液体（气体）分子运动的无规则性。（1）热运动指微观上的大量分子的无规则运动，一个分子的运动不能说是热运动。（2）热运动与温度有关，温度越高，分子热运动越剧烈，不要认为温度过低，分子就停止热运动。（3）分子热运动是扩散现象形成的原因，布朗运动是分子热运动的反映，但不能说扩散现象和布朗运动是热运动。互动探究·关键能力见学用147页探究点一物体是由大量分子组成的知识深化（1）分子直径的数量级为10-10（2）分子质量的数量级一般为10-26（1）定义：1 mol（2）数值：阿伏加德罗常数常取NA=6.02×10（3）意义：阿伏加德罗常数是一个重要常数。它把摩尔质量、摩尔体积这些宏观物理量与分子质量、分子的大小等微观物理量联系起来，即阿伏加德罗常数NA3.宏、微观物理量与阿伏加德罗常数间的关系（1）已知固体和液体（气体不适用）的摩尔体积Vmol和一个分子的体积V0，则（2）已知物质（所有物质，无论液体、固体还是气体均适用）的摩尔质量M和一个分子的质量m0，则N（3）已知物体（无论固体、液体还是气体均适用）的体积V和摩尔体积Vmol，则物体含有的分子数n=VVmolN（4）已知物体（无论液体、固体还是气体均适用）的质量m和摩尔质量M，则物体含有的分子数n=m（5）分子体积V0=V（6）估算气体分子间的距离气体分子间的间隙不能忽略，设想气体分子均匀分布，且每个气体分子平均占有的空间为一个小立方体，气体分子间的距离就等于小立方体的边长，如图所示。每个气体分子平均占有的空间体积V0'=题组过关1.（多选）（2021广东佛山一中高二期中）对于液体和固体（不计分子间的空隙），若用M表示摩尔质量，m0表示分子质量，ρ表示物质密度，Vmol表示摩尔体积，V0A.NB.NC.ND.M=ρ答案：A;B;D解析：摩尔体积是1 mol分子的体积，由于不计分子间隙，摩尔体积与单个分子的体积的比值等于阿伏加德罗常数，即NA=VmolV0，A项正确；由物质密度和摩尔体积的乘积得出摩尔质量M，即M=ρVmol，摩尔质量M与分子质量2.（多选）（2021天津和平一中高三月考）浙江大学高分子系高超教授的课题组制备出了一种超轻气凝胶——它刷新了目前世界上最轻材料的纪录，弹性和吸油能力令人惊喜。这种被称为“全碳气凝胶”的固态材料密度仅是空气密度的16。设气凝胶的密度为ρ（单位为kg/m3），摩尔质量为M（单位为kg/mol），阿伏加德罗常数为A.a千克气凝胶所含分子数为n=B.气凝胶的摩尔体积为VC.每个气凝胶分子的体积为VD.每个气凝胶分子的直径为d=答案：A;B;C解析：a千克气凝胶的物质的量为aM，所含分子数为n=aMNA，A项正确；气凝胶的摩尔体积为Vmol=Mρ，B项正确；每个气凝胶分子的体积为V3.（★）已知氧气分子的质量m0=5.3×10-26kg答案：2.7×1019解析：氧气的密度不能理解为氧分子的密度，这是因为氧分子间的距离较大，所有氧分子的体积总和比氧气的体积小。在标准状况下，1 cm3氧气的质量m=ρV=1.43×1×10-6kg=1.43×10探究点二分子热运动情境探究1.“墙角数枝梅，凌寒独自开。遥知不是雪，为有暗香来。”是北宋诗人王安石的一首脍炙人口的诗歌，仿佛把我们也带入了一个梅香扑鼻的世界。为什么诗人没有靠近梅树，却能闻到梅花的香味呢?答案：提示梅香扑鼻正是分子热运动最直接的证据，盛开梅花的香气在空中不断地扩散，不需靠近，就能闻到梅花的香气。2.用显微镜观察放在水中的花粉，追踪几粒花粉，每隔30 s答案：提示花粉粒的无规则运动，是大量的液体分子撞击的平均效果的体现，其运动径迹是没有规律的。在花粉粒的运动过程中，每秒钟大约受到1021次液体分子的碰撞。此图画出每隔30 探究归纳（1）在气体、液体、固体中均能发生，而气体的扩散现象最明显。（2）扩散快慢与温度有关，温度越高，扩散越快，表明温度越高，分子运动越剧烈。（3）从浓度高处向浓度低处扩散，且受“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。（1）无规则性：悬浮微粒受到液体分子在各个方向上撞击的不平衡是形成布朗运动的原因。由于液体分子的运动是无规则的，使微粒受到较强撞击的方向也不确定，所以布朗运动是无规则的。（2）影响因素①微粒越小，布朗运动越明显：悬浮微粒越小，某时刻与它相撞的分子数越少，来自各方向的冲击力越不平衡；另外微粒越小，其质量也就越小，相同冲击力下产生的加速度越大。因此，微粒越小，布朗运动越明显。②温度越高，布朗运动越剧烈：温度越高，液体分子的运动（平均）速率越大，对悬浮微粒的撞击作用也越大，产生的加速度也越大，因此温度越高，布朗运动越剧烈。（3）布朗运动的实质：布朗运动不是分子的运动，而是悬浮微粒的运动。布朗运动的无规则性反映了液体分子运动的无规则性。布朗运动与温度有关，表明液体分子运动的剧烈程度与温度有关。项目扩散现象布朗运动不同点①扩散现象是两种不同的物质相互接触时彼此进入对方的现象。②扩散快慢除和温度有关外，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；当进入对方的分子浓度较高时，扩散现象不明显，但扩散不会停止①布朗运动是悬浮在液体或气体中的微粒所做的无规则运动，而不是液体或气体分子的运动。②布朗运动的剧烈程度与液体（或气体）分子撞击的不平衡性有关，微粒越小，温度越高，布朗运动越明显。③布朗运动永不停息相同点①产生的根本原因相同，都是分子永不停息地做无规则运动的反映；②它们都随温度的升高而表现得更剧烈项目布朗运动热运动不同点研究对象悬浮微粒分子观察难易程度可以在显微镜下看到，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（气体）分子的热运动是布朗运动产生的原因，布朗运动反映了液体（气体）分子的热运动探究应用例（多选）（2021河北秦皇岛一中高二月考）关于扩散现象和布朗运动，下列说法正确的是()A.温度越高，扩散现象和布朗运动都越明显C.扩散现象是分子的运动，布朗运动间接反映了分子的运动D.颗粒越大，布朗运动越剧烈答案：A;C解析：温度越高，扩散现象和布朗运动都越明显，A项正确；物体分子无规则运动的剧烈程度只与温度有关，与宏观物体的机械运动无关，B项错误；扩散现象是分子的运动，布朗运动是悬浮在液体或气体中的小颗粒的无规则运动，间接反映了分子的运动，C项正确；颗粒越小，布朗运动越剧烈，D项错误。解题感悟分子热运动的理解要点（1）热运动是指分子无规则的运动，不是宏观物体的机械运动。（2）扩散现象是分子的运动，而布朗运动是微粒的运动。（3）分子及布朗运动的微粒用肉眼不能直接观察到。（4）温度越高，分子运动越剧烈，与何种分子无关。迁移应用1.（2021江苏扬州中学高三开学考试）把墨汁用水稀释后取出一滴放在显微镜下观察，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小炭粒B.小炭粒在不停地做无规则运动，这就是所说的布朗运动C.越大的炭粒，运动越明显D.在显微镜下看起来连成一片的液体，实际上是由许许多多的静止不动的水分子组成的答案：B解析：在显微镜下不能看到水分子，炭粒的运动是布朗运动，布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，反映的是液体分子的无规则运动，炭粒越小，布朗运动越显著。2.（多选）下列是小明吃砂锅粥时碰到的现象，属于扩散现象的是()B.粥熟时，香味四处飘散C.盐块放入水中，水变味道D.滴加香油时，周围可闻到香油气味答案：B;C;D解析：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；香味四处飘散，是分子扩散到空气中的结果，是扩散现象；盐块放入水中，水变味道，是因为盐分子运动到水中，是扩散现象；添加香油时，香油分子运动到空气中，使周围可闻到香油气味，是扩散现象。探究点三分子间的作用力情境探究1.把一块洗干净的玻璃板吊在橡皮筋的下端，使玻璃板水平接触水面，现在要想使玻璃板离开水面，所用的拉力比其重力大，还是等于重力？为什么？答案：提示大于重力。在玻璃板被提起时，要受到水面上的水分子的引力，所以拉力要大于玻璃板的重力。2.“破镜不能重圆”指的是打碎的镜片不能把它们拼在一起利用分子间作用力使镜子复原，你能解释其中的原因吗？答案：提示因为只有当分子间的距离小于10-10m时，分子引力才比较显著。破碎的镜子放在一起，由于接触面的错落起伏，只有极少数分子能相互接近到距离很小的程度，绝大多数分子彼此间的距离远大于探究归纳（1）在任何情况下，分子间总是同时存在着引力和斥力，而实际表现出来的分子力是分子引力和斥力的合力。（2）平衡位置：分子间距离r=r0时，引力与斥力大小相等，分子力为零。平衡位置即分子间距离等于r0（3）分子间的引力和斥力随分子间距离r的变化关系：分子间的引力和斥力都随分子间距离r的增大而减小，但斥力减小得更快。分子力F与分子间距离r的关系图像分子间距离分子力r=零r<表现为斥力，且分子力随分子间距离的增大而减小r>表现为引力，且分子力随分子间距离的增大，先增大后减小r≥10分子力十分微弱，可认为分子力为零（1）从宏观上：以固体物质为例，物体在被拉伸时需要一定的外力，这表明组成物质的分子之间存在着相互作用的引力，同时物体在被压缩时也需要一定的外力，这表明组成物质的分子之间还存在着相互作用的斥力，因此要使物体被压缩，一定需要有外力来克服分子之间的斥力。（2）从微观上：分子间虽然有间隙，大量分子却能聚集在一起形成固体或液体，说明分子之间存在着引力。分子间有引力，而分子间又有空隙，没有紧紧吸在一起，这说明分子间还存在着斥力。探究应用例（2021安徽涡阳第九中学高二期末）如图所示为分子间作用力F和分子间距离r的关系图像，关于分子间作用力，下列说法正确的是()A.分子间同时存在着相互作用的引力和斥力B.分子间的引力总是比分子间的斥力小C.分子间的斥力随分子间距离的增大而增大D.分子间的引力随分子间距离的增大而增大答案：A解析：分析分子力首先要清楚分子间同时存在分子引力和分子斥力，然后注意分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，斥力减小得更快。分子力是指分子