分子动理论的基本内容 高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

1.1分子动理论的基本内容本节目标1了解分子间有间隙2学会分析分子间引力和斥力随距离的变化3掌握分子力随距离变化的规律情景引入年级考试的成绩统计→统计规律考试时，得高分的人数和低分的人数占总人数的比例相对较少，接近平均分的人数相对较多。道生一，一生二，二生三，三生万物，世界万物的都是由“道”组成。中国古代的自然观，以老子为代表古代的自然观一、物体是由大量分子组成的西方古代的自然观，以德谟克利特为代表

万物的本原是原子与虚空。原子是一种最后的不可再分的物质微粒。世界万物都是由在虚空中运动着的原子构成。①研究化学性质：组成物质的微粒是分子、原子或者离子。②研究热运动性质和规律：组成物体的微粒统称为分子。亮斑是碳原子分子结构一、物体是由大量分子组成的1.分子的大小扫描隧道显微镜（能放大几亿倍！)

组成物质的分子是很小的，不但用肉眼不能直接看到它们，就是用光学显微镜也看不到它们。那怎么才能看到分子呢?

扫描隧道显微镜，1982年用此人类才观测到物质表面原子的排列。扫描隧道显微镜下的硅片表面原子的图像

我国科学家在1993年首次利用超真空扫描隧道显微镜技术，在一块晶体硅的表面直接移动硅原子写下了”中国“两字。2.分子的两种模型球形模型：固体和液体可看成是由一个个紧挨着的球形分子排列而成的，忽略分子间的空隙。dddd在计算固液体分子大小时，作为一个近似的物理模型，一般可把分子看成是一小球。则：分子的直径立方体模型：气体分子间的空隙很大，把气体分成若干个小立方体，气体分子位于每个小立方体的中心，每个小立方体是位于中心的分子占有的活动空间，这时忽略气体分子的大小。对气体可以把分子当作是一个小立方体，这个小立方体的边长可以看作相当于分子间的平均距离，即。气体分子间的平均距离现代认识实际上构成物质的单元是多种多样的，或是原子（如金属）或是离子（盐类）或是分子（如有机物）。在热学中，由于原子、离子、分子这些微粒做热运动时遵从相同的规律，通常统称为分子。除了一些有机物质的大分子外，多数分子尺寸的数量级为10-10m。化学中讲的分子是：具有各种物质的化学性质的最小微粒。二、分子热运动

1.扩散：不同物质相互接触时彼此进入对方的现象叫做扩散。固体、液体、气体都存在这样的现象。二、分子热运动

1.扩散：不同物质相互接触时彼此进入对方的现象叫做扩散。固体、液体、气体都存在这样的现象。

2.布朗运动：悬浮微粒的无规则运动叫作布朗运动。1827年，英国的一位植物学家布朗用显微镜观察植物的花粉微粒悬浮在静止水面上的形态时，却惊奇地发现这些花粉微粒都在不停地的运动中，布朗发现了花粉微粒在水中的这种运动后，人们对运动的产生原因进行了种种猜测。一颗小小的花粉颗粒，顿时掀起了一场轩然大波，面对植物学家的发现，当时的所有物理学家们显得束手无策，无法解释这一奇怪现象。整整过了半个世纪，直到1905年爱因斯坦和波兰物理学家佩兰发表了他们对布朗运动的理论研究结果，对布朗运动做出了理论上解释。二、分子热运动三颗微粒每隔30秒位置的连线图现象：微粒在做无规则运动。二、分子热运动思考：为什么花粉微粒的运动是无规则的？（2）不同瞬间、不同方向的撞击作用的强弱不同→无规则性运动（1）撞击力不平衡→运动状态改变二、分子热运动思考：为什么微粒越小，布朗运动越明显？颗粒小，瞬间与微粒撞击的分子数越少，撞击作用的的不平衡性越明显，布朗运动越明显。二、分子热运动思考：为什么温度高，布朗运动越明显？温度高，液体分子运动越激烈，对布朗微粒撞击频率和强度越高，布朗运动越明显。思考：某学习兴趣小组在学习完布朗运动后，对分子的运动有了很多新的认识，他们在交流学习过程中产生了不少新的观点，你对他们的部分观点有着怎样的理解？观点1：布朗运动是布朗微粒内部分子的无规则运动。观点2：布朗运动是液体分子的无规则运动。观点3：布朗运动反映了布朗微粒内部分子的无规则运动。观点4：布朗运动反映了液体分子的无规则运动。

布朗运动是颗粒运动，不是分子运动，但布朗颗粒的无规则性运动间接反映了（液体）分子无规则的运动。二、分子热运动1.扩散：不同物质相互接触时彼此进入对方的现象叫做扩散。固体、液体、气体都存在这样的现象。2.布朗运动：悬浮微粒的无规则运动叫作布朗运动。3.热运动：分子永不停息的无规则运动叫作热运动。温度是分子热运动剧烈程度的标志。分子的无规则运动与温度有关系，温度越高，这种运动越剧烈。三、分子间的作用力

气体很容易被压缩，说明气体分子之间存在着很大的空隙。固体或液体不容易被压缩，那么，分子之间还会有空隙吗？做一做：向A、B两个量筒中分别倒入50mL的水和酒精（图1.1-6甲），然后再将A量筒中的水倒入B量筒中，观察混合后液体的体积（图1.1-6乙）。它说明了什么问题？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。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？分子间的作用力研究表明，分子间的作用力F跟分子间距离r的关系如图1.1-7所示当r<r0时，分子间的作用力F表现为斥力；当r＝r0时，分子间的作用力F为0，这个位置称为平衡位置；当r>r0时，分子间的作用力F表现为引力。那么，分子间为什么有相互作用力呢？我们知道，分子是由原子组成的。原子内部有带正电的原子核和带负电的电子。分子间的作用力就是由这些带电粒子的相互作用引起的。四、分子动理论我们已经知道：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。这就是分子动理论的基本内容。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由于分子热运动是无规则的，所以，对于任何一个分子而言，在每一时刻沿什么方向运动，以及运动的速率等都具有偶然性；但是对于大量分子的整体而言，它们的运动却表现出规律性。在本章第3节我们将研究分子运动速率的分布规律。利用图解法分析与分子力相关问题在分析分子间的作用力时，可设分子甲在O点，分子乙在r轴上移，这样，物理情景和物理过程相对清楚一些，如图所示。名师指点利用图解法分析与分子力相关问题分析解答相关问题的基本方法：(1)解答与分子力相关的试题时，首先应认真审题，确定题目要求分析判断的是分子间的相互作用力即合力还是分子间相互作用的引力和斥力，否则很容易出错。(2)根据图象和分子力、分子间的引力和分子间的斥力随分子间距离的变化规律进行判断。名师指点利用图解法分析与分子力相关问题

名师指点分子的热运动是无规则的，但不是无规律的，大量分子的热运动遵循统计规律提醒1.仅利用下列某一组数据,可以计算出阿伏加德罗常数的是(

)A.水的密度和水的摩尔质量B.水分子的体积和水分子的质量C.水的摩尔质量和水分子的体积D.水的摩尔质量和水分子的质量解析知道水的密度和水的摩尔质量可以求出其摩尔体积,不能计算出阿伏加德罗常数,故A错误;知道水分子的体积和水分子的质量,不能求出阿伏加德罗常数,故B错误;知道水的摩尔质量和水分子的体积,不知道密度,不能求出阿伏加德罗常数,选项C错误;用水的摩尔质量除以水分子的质量可以求解阿伏加德罗常数,故D正确。答案D课堂演练2.下列关于热运动的说法中,正确的是(

)A.分子热运动只包括扩散现象和布朗运动B.分子热运动是物体被加热后的分子运动C.分子热运动是分子做永不停息的规则运动D.分子热运动是分子做永不停息的无规则运动解析分子热运动是指分子做永不停息的无规则运动,无论物体被加热、不被加热,其分子都在进行着热运动,故A、B、C错误,D正确。答案D课堂演练3、关于分子动理论，下列说法正确的是()A.扩散现象说明分子间存在斥力B.当分子间的距离减小时，分子间的引力减小而斥力增大C.产生布朗运动的原因是液体分子永不停息地做无规则运动D.磁铁可以吸引铁屑，这一事实说明分子间存在引力答案：C解析：扩散现象说明分子在做无规则运动以及分子之间有间隙，故A错误；当分子间的距离减小时，分子间的引力和斥力都增大，故B错误；布朗运动是固体小颗粒受到不同方向的液体分子无规则运动产生的撞击作用的不平衡性引起的，间接证明了液体分子永不停息地做无规则运动，故C正确；磁铁可以吸引铁屑，并非是分子力的作用，故D错误。分子间存在相互作用的引力和斥力①分子间引力和斥力同时存在，且都随分子间距离的增大而减小，但斥力变化快，实际表现出的分子力是分子引力和分子斥力的合力②分子力的表现及变化，注意两个距离，即平衡距离r0（约10－10m）与10r0。

（a）当分子间距离r=r0时，引力等于斥力，分子力为零。（b）当分子间距离r＜r