人教版高中物理选择性必修第三册第一章1分子动理论的基本内容课件

1．分子动理论的基本内容第一章

分子动理论整体感知·自我新知初探[学习任务]

任务1．了解分子动理论的基本内容及相关的实验证据，知道物体是由大量分子组成的。任务2．知道分子热运动，了解扩散现象是由分子的热运动产生的。任务3．知道什么是布朗运动，理解布朗运动产生的原因。任务4．知道分子间的作用力，掌握其大小与分子间距离的关系。[问题初探]

问题1．为什么说物体是由大量分子组成的？问题2．什么叫扩散现象？问题3．布朗运动是分子运动吗？问题4．分子之间有空隙，大量分子为什么还能聚集在一起？[思维导图]探究重构·关键能力达成[链接教材]

如果我们把地球的大小与一个苹果的大小相比，那就相当于将直径为1cm的球与分子相比。可见，分子是极其微小的。知识点一物体是由大量分子组成的你能估算成年人喝一口水大约喝掉多少个水分子吗？水中水分子是怎样运动的呢？

1．分子(1)定义：在研究物体的热运动性质和规律时，把组成物体的微粒统称为____。(2)大小：①1mol水中含有水分子的数量达__________个。②分子如此微小，用高倍光学显微镜也看不到，用______________可以观察到单个的分子或原子。2．物体是由大量分子组成的1mol的任何物质都含有相同的粒子数，这个数量用______________表示，即NA＝__________mol-1。分子6.02×1023扫描隧道显微镜阿伏加德罗常数6.02×1023我们喝下一口水，大约30ml。如果动员全世界所有人(约79亿)来数这些分子，每人每秒数一个。另外假如把1cm3水中所有水分子一个挨一个地排列起来，将长达100亿千米，可绕地球24.9万圈。问题1．全世界所有人大约需要多长时间数完？问题2．由此你会有什么认识？问题3．人们怎样描述组成物体的分子是大量的？问题4．引入阿伏加德罗常数有什么意义？提示：1.400多万年。2．物体中分子的数量是巨大的。3．1mol的任何物质都含有相同的粒子数NA＝6.02×1023mol-1，称为阿伏加德罗常数。4．阿伏加德罗常数是联系微观量和宏观量的桥梁。

3．两种模型实际分子结构很复杂，为了使问题简化，我们需要把固体和液体的分子都看成球体模型，而把气体分子所占空间看成立方体模型。分子模型分子大小或分子间的平均距离图例球体模型立方体模型

[答案]

(1)3.0×10-29m3

(2)不能规律总结

在估算分子大小时有两种情况：对于固体和液体，分子间距较小，在估算分子大小时，可以认为分子是一个一个紧挨着的小球；对于气体，由于分子间距较大，是分子直径的十倍甚至更多倍，可将分子占据的空间视为立方体，从而计算出气体分子间的平均距离。

[答案]

(1)3×10-10m

(2)8×1022[链接教材]

如图所示，在显微镜下看起来连成一片的液体，实际上是由许许多多分子组成的，液体分子不停地做无规则运动，不断地撞击微粒。为什么每一瞬间液体分子对微粒的碰撞是不确定的？为什么碰撞微粒的不确定性会造成微粒的不平衡性？知识点二分子热运动提示：包围微粒的液体分子永不停息地做无规则热运动；因为液体分子的运动无规则，运动方向和速率都不同，某时刻碰撞微粒的作用力的合力可能沿某一方向，下一时刻合力又沿另一方向，从而造成微粒的不平衡性。1．扩散(1)扩散：不同种物质能够彼此________的现象。(2)产生原因：由物质分子的__________产生的。(3)发生环境：物质处于____、____和____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__________。(5)规律：____越高，扩散现象越明显。(6)应用：生产半导体器件时，需要在纯净半导体材料中掺入其他元素，在高温条件下通过分子的____来完成。[微提醒]

(1)扩散现象不受重力影响，不是外界作用引起的。(2)气体、液体、固体均能发生扩散现象(气体最明显)。进入对方无规则运动固态液态气态无规则运动温度扩散2．布朗运动(1)概念：把________的______运动叫作布朗运动。(2)产生的原因：大量液体分子对悬浮微粒撞击作用的______造成的。(3)布朗运动的特点：永不停息、______。(4)影响因素：微粒____，布朗运动越明显，温度____，布朗运动越激烈。(5)意义：布朗运动间接地反映了______________运动的无规则性。悬浮微粒无规则不平衡无规则越小越高液体(气体)分子3．热运动(1)定义：分子永不停息的______运动。(2)宏观表现：____现象和布朗运动。(3)特点①永不停息。②运动______。③温度越高，分子的热运动______。无规则扩散无规则越剧烈冬天很多地方易出现雾霾天气，如图所示。雾霾极大地影响了人们的视线，给交通带来不便。问题1．你知道霾的小颗粒在做什么运动吗？问题2．这种运动与小颗粒大小有关吗？问题3．这种运动与温度有关吗？提示：1．霾的小颗粒做布朗运动。2．颗粒越小，布朗运动越明显。3．温度越高，布朗运动越明显。1．布朗运动和扩散现象的比较

布朗运动扩散现象不同点产生条件微粒悬浮在液体或气体中两物体相互接触，在固体、液体、气体中都能发生产生原因液体或气体分子对微粒的撞击不平衡分子的无规则运动运动本质微粒的运动分子的运动影响因素温度高低、微粒大小温度高低、密度差或浓度差、物态观察光学显微镜裸眼可见[微提醒]扩散现象是分子热运动造成的，布朗运动间接证明了分子的热运动，但是不能说扩散现象和布朗运动是热运动。

布朗运动扩散现象相同点(1)布朗运动和扩散现象都是分子永不停息地做无规则运动的有力证据(2)产生的根本原因都是分子永不停息地做无规则运动(3)都与温度有关，温度越高，现象越明显2．布朗运动和热运动的比较

布朗运动热运动不同点研究对象是固体微粒，微粒越小，布朗运动越明显，在液体、气体中发生研究对象是分子，任何物质的分子都做无规则运动相同点(1)无规则运动；(2)永不停息；(3)与温度有关联系悬浮微粒周围的液体(或气体)分子的热运动是布朗运动产生的原因，布朗运动是液体(或气体)分子热运动的宏观表现【典例2】

(对扩散现象的理解)如图所示，一个装有无色空气的广口瓶倒扣在装有红棕色二氧化氮气体的广口瓶上，中间用玻璃板隔开，当抽去玻璃板后所发生的现象(已知二氧化氮的密度比空气密度大)，下列说法正确的是(

)A．过一段时间可以发现上面瓶中的气体也变成了淡红棕色B．由于二氧化氮密度较大，不会跑到上面的瓶中，所以上面瓶不会出现淡红棕色√C．由于下面二氧化氮的摩尔质量大于上面空气的平均摩尔质量，二氧化氮不会跑到上面的瓶中，所以上面瓶不会出现淡红棕色D．上面的空气由于重力作用会到下面的瓶中，于是将下面瓶中的二氧化氮排出了一小部分，所以会发现上面瓶中的瓶口处显淡红棕色，但在瓶底处不会出现淡红棕色A

[因为分子运动是永不停息的，所以相互接触的两种物质分子会彼此进入对方，也就是扩散，最终空气和二氧化氮均匀混合，整体呈现淡红棕色。]【典例3】

(对布朗运动的理解)研究发现，气溶胶可以传播某些呼吸系统传染病。如图所示气溶胶是指悬浮在气体介质中的固态或液态颗粒所组成的气态分散系统，这些固态或液态颗粒在气体介质中做布朗运动，下列说法正确的是(

)A．布朗运动是气体介质分子的无规则运动B．在布朗运动中，固态或液态颗粒越大，布朗运动越剧烈C．在布朗运动中，颗粒无规则运动的轨迹就是分子无规则运动的轨迹D．在布朗运动中，环境温度越高，布朗运动越剧烈√D

[布朗运动是固态或液态颗粒的无规则运动，间接反映气体分子的无规则运动；颗粒越小，气体分子对颗粒的撞击作用越不容易平衡，布朗运动越剧烈，A、B错误。颗粒是由很多分子组成的，所以颗粒无规则运动的轨迹不是分子无规则运动的轨迹，C错误。在布朗运动中，环境温度越高，固态或液态颗粒受到气体分子无规则撞击作用越剧烈，布朗运动越剧烈，D正确。]【典例4】

(对布朗运动的理解)如图所示是用显微镜观察布朗运动时记录的图像，则关于布朗运动，下列说法正确的是(

)A．液体分子的无规则运动是布朗运动B．温度越高，布朗运动越明显C．悬浮微粒的大小对布朗运动无影响D．图为悬浮微粒在这一段时间内的运动轨迹√B

[液体中悬浮微粒的运动是布朗运动，间接反映液体分子的无规则运动，A错误；温度越高，液体分子运动越激烈，布朗运动越明显，B正确；悬浮微粒越小，液体分子对其撞击的不平衡性越明显，布朗运动越激烈，C错误；题图的折线是每个一定时间悬浮微粒所在位置的连线图，不是悬浮微粒的运动轨迹，D错误。故选B。]规律方法

对布朗运动理解的三点提醒(1)布朗运动是固体微粒的无规则运动，不是液体或气体分子的无规则运动，也不是微粒内分子的无规则运动。(2)微粒悬浮在液体、气体内，在任何温度下都会做布朗运动。(3)微粒悬浮在气体中，在气流作用下做的无规则运动不是布朗运动。【教用·备选例题】如图描绘的是一颗悬浮微粒受到周围液体分子撞击的情境。关于布朗运动，下列说法正确的是(

)

A．布朗运动就是液体分子的无规则运动B．液体温度越低，布朗运动越剧烈C．悬浮微粒越大，液体分子撞击作用的不平衡性表现得越明显D．悬浮微粒做布朗运动，是液体分子的无规则运动撞击造成的√D

[布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，是分子的无规则运动的表现，A错误；液体温度越高，布朗运动越剧烈，B错误；悬浮微粒越小，液体分子撞击作用的不平衡性表现得越明显，C错误；悬浮微粒做布朗运动，是液体分子的无规则运动撞击造成的，D正确。][链接教材]

向A、B两个量筒中分别倒入50mL的水和酒精(如图甲)，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变化情况(如图乙)。它说明了什么问题？既然分子之间存在空隙，那为什么固体和液体分子不会散开、能保持一定的体积或一定的形状呢？知识点三分子间的作用力提示：体积变小，说明分子间存在空隙；因为分子之间存在相互作用力。1．分子间有空隙(1)气体很容易被压缩，说明____分子之间存在着很大的空隙。(2)水和酒精混合后总体积会减小，说明____分子之间存在着空隙。(3)压在一起的金片和铅片，各自的分子能扩散到对方的内部，说明____分子之间也存在着空隙。气体液体固体2．分子间的作用力(1)分子间的作用力F跟分子间距离r的关系如图所示。①当r<r0时，分子间的作用力F表现为__力。②当r＝r0时，分子间的作用力F为_，这个位置称为____位置。③当r>r0时，分子间的作用力F表现为__力。(2)产生原因：由原子内部________的相互作用引起的。[微提醒]

“分子间作用力表现为引力或斥力”与“分子引力”和“分子斥力”不是同一概念。斥0平衡引带电粒子分子间的引力(1)把两个铅块的横截面磨平，再用力把它们压在一起。看看铅块下面挂上多少个钩码才能把它们拉开(图甲)。(2)将洗净的玻璃板用弹簧测力计吊起来，使玻璃板水平接触水面，然后缓慢竖直上拉。观察弹簧测力计的示数变化，看看在将玻璃板拉离水面的过程中，拉力的变化(图乙)。问题1．两铅块会“粘连”在一起，这一现象说明了什么？问题2．将玻璃板拉离水面的过程中，拉力比其重力大还是相等？说明其原因？提示：1．说明分子间存在引力。2．比重力大；在玻璃板被拉起的过程中，受到水面上的水分子的引力作用。1．分子间作用力F随r变化的关系2．利用分子间作用力解释物理现象(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。【典例5】

(分子间的作用力)甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于r轴上，甲、乙两分子间的作用力与分子间距离的关系图像如图中曲线所示，F>0为斥力，F<0为引力。a、b、c、d为r轴上四个特定的位置，现把乙分子从a处由静止释放，则(

)A．乙分子从a到b过程中，两分子间无分子斥力B．乙分子从a到c过程中，两分子间的分子引力先减小后增大C．乙分子从a到c一直加速D．乙分子从a到b加速，从b到c减速√C

[分子间的引力与斥力是同时存在的，从a到b过程中，引力大于斥力，整体表现为引力，A错误；从题图中可看出从a到c过程中，两分子间的分子力先增大后减小，整体表现为分子间的引力，故乙分子从a到c一直加速，但分子间的引力和斥力都在增大，C正确，B、D错误。]【教用·备选例题】

(多选)如图所示，图线甲和图线乙为两分子之间的引力以及斥力的大小随两分子之间距离变化的规律图线，且两图线有一交点，假设分子间的平衡距离为r0，则下列说法正确的是(

)

A．图线甲为分子引力随分子间距离变化的图线B．图线乙为分子引力随分子间距离变化的图线C．两图线的交点对应的横坐标为r0D．如果两分子之间的距离增大，则分子间的斥力比引力减小得慢√√AC

[因斥力比引力随分子间距离变化得快，由题图可知，图线甲为分子引力随分子间距离变化的图线，A正确，B错误；当分子间距为r0时，两个分子间的引力等于斥力，两图线交点对应的横坐标为r0，C正确；由于分子斥力比分子引力变化得快，当两个分子间的距离增大时，分子间的斥力比引力减小得快，D错误。故选AC。]知识点四分子动理论1．分子动理论：把物质的热学性质和规律看作微观粒子______的宏观表现而建立的理论。2．基本内容(1)物体是由____分子组成的。(2)分子在做______的__运动。(3)分子之间存在着__________。热运动大量无规则热相互作用力1．分子动理论是热现象微观理论的基础分子动理论是建立在大量实验事实基础上的，是解释分析热现象的基本理论。2．统计规律(1)单独来看，每个分子的运动都是无规则的，具有偶然性。(2)总体来看，大量分子的运动表现出一定的规律性。【典例6】

(对分子动理论的理解)关于分子动理论，下列说法正确的是(

)A．扩散现象是物质分子间存在斥力作用的结果B．－2℃时水已经结为冰，水分子停止了热运动C．两个分子间距离减小时，分子间引力和斥力都在增大D．布朗运动虽不是分子运动，但是它证明了组成固体颗粒的分子在做无规则运动√C

[扩散现象是物质分子无规则运动产生的结果，选项A错误；无论温度多低，分子的无规则运动都不会停止，选项B错误；两个分子间距离减小时，分子间引力和斥力都在增大，选项C正确；布朗运动虽不是分子运动，但是它证明了液体(或气体)分子在做无规则运动，选项D错误。]应用迁移·随堂评估自测1．下列词句中，描述的现象与分子热运动密切相关的是(

)A．沙飞朝似幕，云起夜疑城B．踏花归去马蹄香C．拂墙花影动，疑是玉人来D．风沙刮地塞云愁√243题号15B

[“沙飞朝似幕，云起夜疑城”，沙和云肉眼可见，它们的运动不属于分子热运动，是机械运动，故A错误；“踏花归去马蹄香”，马踏花而蹄香，是因为马蹄踏碎了花，马蹄上的花香扩散到空气中，所以是扩散现象，间接证明了分子热运动，故B正确；“拂墙花影动，疑是玉人来”，花动肉眼可见，是机械运动，不属于分子热运动，故C错误；“风沙刮地塞云愁”，风沙的运动肉眼可见，是机械运动，不属于分子热运动，故D错误。]243题号152．关于分子力，下列说法正确的是(

)A．碎玻璃不能拼合在一起，说明玻璃分子间斥力起作用B．用打气筒给自行车打气需用力向下压活塞，说明气体分子间有斥力C．固体很难被拉伸，也很难被压缩，说明分子间既有引力又有斥力D．水和酒精混合后的体积小于原来体积之和，说明分子间存在引力23题号14√5C

[碎玻璃不能拼合在一起，是由于分子间距达不到分子引力范围之内，并不是玻璃分子间斥力起作用，选项A错误；用打气筒给自行车打气需用力向下压活塞，是气体压强作用的缘故，不能说明气体分子间有斥力，选项B错误；固体很难被拉伸，也很难被压缩，说明分子间既有引力又有斥力，选项C正确；水和酒精混合后的体积小于原来体积之和，说明分子间存在间隔，选项D错误。故选C。]23题号1453．气溶胶是指悬浮在气体介质中的固态或液态颗粒所组成的气态分散系统，这些固态或液态颗粒在气体中做布朗运动。关于气溶胶做的布朗运动，下列说法正确的是(

)A．布朗运动是气体分子的无规则运动B．布朗运动反映了气体分子之间存在着斥力C．悬浮在气体中的颗粒越小，布朗运动越明显D．当固态或液态颗粒很小时，能很长时间都悬浮在气体中，这是因为气体浮力作用23题号41√5C

[布朗运动是气溶胶颗粒的无规则运动，不是气体分子的无规则运动，故A错误；布朗运动反映了气体分子运动的无规则性，故B错误；悬浮在气体中的颗粒越小，撞击作用的不平衡性表现得越明显，运动状态越容易改变，布朗运动越明显，故C正确；当固态或液态颗粒很小时，受到气体的浮力作用微乎其微，这些颗粒能很长时间都悬浮在气体中是因为空气分子对它们的撞击作用，故D错误。]23题号415

243题号1√5

243题号155．雨后，湖中荷叶上有1滴体积约为0.1cm3的水珠，如图所示。已知水的密度ρ＝1.0×103kg/m3，水的摩尔质量M＝1.8×10-2kg/mol，试估算：(结果保留两位有效数字)(1)该滴水珠含有的水分子数；(2)一个水分子的直径大小。243题号15

243题号