2025高中物理人教版选择性必修第三册讲义：分子动理论的基本内容

分子动理论

1.分子动理论的基本内容

学

习

任

务

1.知道物体是由大量分子组成的。

2.通过实验了解扩散现象，观察并能解释布朗运动。知道扩散现象在实际中的

应用。

3.知道决定热运动激烈程度的因素。

4.知道分子间存在空隙、分子间的作用力的变化规律，了解分子间的作用力是

电磁力。

5.知道分子动理论的基本内容。

［关键能力•情境探究达成］核心问题解惑•学科素养形成

知识点一物体是由大量分子组成的

o挖掘教同•旗理要点a

i.物体是由______组成的，在热学中，把组成物体的微粒统称为—。

2.阿伏加德罗常数：1mol的任何物质都含有—的粒子数，这个数量用阿伏加

德罗常数表示。阿伏加德罗常数通常可取NA=mol1,在粗略计算

中可取NA=6.0X1023mol-1。

3.多数分子大小的数量级为mo

。创设情境•启发里考。

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。试估算一下分子的大小。

„*

J3、分子・1匚m二。m米粒

【问题】

(1)你知道自己喝一口水，大约喝掉多少个水分子吗?

(2)如果水分子是一个个球体模型，忽略分子间空隙，你知道水分子的直径吗？

*互31探究•深化提

1.阿伏加德罗常数在估算中的桥梁和纽带作用

⑴微观量：分子质量加0,分子体积(或气体分子所占的空间)%,分子直径(或气

体分子间的平均距离)/

(2)宏观量：物质的质量加、体积V、密度p、摩尔质量M、摩尔体积/。

⑶桥梁作用：如图所示。

密度

二P、

宏观量一2___反一宏观量

微观量一元二以一访一微观量

其中密度"=?=普，但要切记对于单个分子，〃=詈是没有物理意义的。

vVmVo

2.估算中常用的关系式

⑴分子的质量：而0=3。

NA

⑵分子的体积(或气体分子所占的空间)：

①对固体和液体，因为分子间距很小，可认为分子紧密排列，摩尔体积Vm=NAVo,

则单个分子的体积％=黑=?。

NApN*

②对气体，因分子间距比较大，故%=学表示每个分子所占有的空间，其密度

NA

£=学@，但要切记詈是没有物理意义的,必=寥只适用于固体和液体。

vVmolVoVQ

3.微观量与宏观量的关系

(1)分子质量：m

NA股

⑵分子体积：%=要=号(适用于固体和液体)。

NA

（对于气体，%表示每个气体分子所占空间的体积）

（3）物质所含的分子数：N=nNx==~-NAO

Mmol^mol

4.分子的两种模型

分子模型意义分子大小图例

固体和液体可看成是一

个个紧挨着的球形分子d

球体模型

排列而成的，忽略分子间

的空隙

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///

◎

©/

立方体模型小立方体的中心，每个小d=Vv/

/

立方体是平均每个分子z

d

占有的活动空间，这时忽

略空气分子的大小

提醒：不论是哪种模型都是一种理想化模型。固体、液体一般选用球体模型处理

问题，在计算气体分子间的距离时一般选用立方体模型，但在讨论气体分子运动

时又可以把气体分子看作弹性小球处理。在计算分子直径时选用的模型不同，计

算的结果可能不同，但一般分子直径的数量级都是

【典例1］如图所示为食盐晶体结构中钠离子和氯离子的空间分布的示意图,

图中相邻离子的中心用线连起来，组成了一个个体积相等的立方体。已知食盐的

密度为P，食盐的摩尔质量为阿伏加德罗常数为NA,则食盐晶体中两个最

近的钠离子中心间的距离为（）

食盐晶体的微观结构

C2・忌

［听课记录］...............................................................

［跟进训练］

1.(多选)某气体的摩尔质量为摩尔体积为心。1,密度为〃，每个气体分子的

质量和体积分别为用o和h,则阿伏加德罗常数NA不可表示为()

£21

A.NA=—B.2VA=^

mo

C.必=要D.NA='

VopVo

矢D识点—分子热运动

•挖掘教M•族理要点•

1.扩散

⑴扩散：不同的物质能够彼此的现象。

⑵产生原因：由物质分子的__________产生的。

(3)发生环境：物质处于一、—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o

⑸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

件下通过分子的一来完成。

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)。

2.布朗运动

⑴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。

⑸意义：布朗运动间接地反映了运动的无规则性。

3.热运动

⑴定义：分子永不停息的运动。

⑵宏观表现：—现象和布朗运动。

⑶特点

①永不停息。

②运动O

③温度越高，分子的热运动0

"创设情境•启发国考。

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】

⑴你知道霾的小颗粒在做什么运动吗？

(2)这种运动与小颗粒大小有关吗?

(3)这种运动与温度有关吗？

•互同探究•深化提升O

1.对扩散的理解

⑴影响扩散现象明显程度的因素。

①物态：

I.气态物质的扩散最快，现象最显著。

II.固态物质的扩散最慢，短时间内现象非常不明显。

m.液态物质的扩散现象明显程度介于气态与固态之间。

②温度：其他条件一定的前提下，扩散现象发生的显著程度与物质的温度有关，

温度越高，扩散现象越显著。

③浓度差：两种物质的浓度差越大，扩散现象越显著。

⑵分子运动的两个特点。

①永不停息：分子每时每刻都在运动。

②无规则：单个分子的运动无规则，但大量分子的运动又具有规律性，总体上分

子由浓度大的地方向浓度小的地方运动。

2.布朗运动

(1)无规则性。

悬浮微粒体积较小，其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。

⑵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，布朗运动越激烈：温度越高，液体分子的运动(平均)速率越大，对

悬浮于其中的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

朗运动越激烈。

⑶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激烈程度与

温度有关。

3.布朗运动和热运动的比较

比较对象布朗运动热运动

研究悬浮于液体或气体中的微粒（由

分子

对象大量分子组成）

不同点

观察难可以在显微镜下看到，肉眼看

一般显微镜下看不到

易程度不到

相同点①无规则；②永不停息；③温度越高越剧烈

周围液体（气体）分子的热运动是布朗运动产生的原因，布

联系

朗运动反映了液体（气体）分子的热运动

【典例2］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（）

液体分子

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撞击造成的

［听课记录］_________________________________________________________

规律方法布朗运动的三点提醒

（1）能做布朗运动的都是固体微粒，肉眼看不见，必须借助于显微镜。肉眼看见

的微粒运动一定不是布朗运动。

⑵布朗运动反映了液体分子或气体分子运动的无规则性，不是反映了固体微粒

内部分子运动的无规则性。

⑶在布朗运动的实验中，记录的折线不是微粒的运动轨迹，也不是周围液体分

子的运动轨迹。

［跟进训练］

2.(多选)下列关于布朗运动和扩散现象的说法中正确的是()

A.布朗运动和扩散现象都可以在气体、液体和固体中发生

B.布朗运动和扩散现象都是分子的运动

C.布朗运动和扩散现象都是温度越高越明显

D.布朗运动和扩散现象都是永不停息的

3.小张在显微镜下观察水中悬浮的细微粉笔末的运动，得到某个观测记录如图。

图中记录的是()

A.分子无规则运动的情况

B.某个粉笔末做布朗运动的轨迹

C.某个粉笔末做布朗运动的速度一时间图线

D.按等时间间隔依次记录的某个粉笔末位置的连线

知识点三分子间的作用力

•挖掘教M•嘛理要点*

1.分子间有空隙

(1)气体很容易被压缩，说明气体分子之间存在着很大的—。

(2)水和酒精混合后总体积会—，说明液体分子间有一。

⑶压在一起的金块和铅块，各自的分子能一到对方的内部，说明固体分子间

也存在着—o

2.分子间作用力

(1)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—0

⑵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—O

提醒：分子间的作用力指的是分子间相互作用的引力和斥力的合力。

。创设情境•启发思者”

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，如图所

不o

【问题】

⑴要想使玻璃板离开水面，所用的拉力比其重力大，还是相等?

⑵当两物体紧靠在一起时，并没有粘在一起是因为此时两个物体间的分子力表

现为斥力吗？

。互ai探究•深化提升a

1.分子力与分子间距离变化的关系

(1)平衡位置：分子间距离r=ro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小数量级为10』°m)的位置。

(2)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。

(3)分子力与分子间距离变化的关系及分子力模型。

分子力F随分子分子力模型(小球一弹

分子间

间距离r的变化分子力簧模型，其中弹簧的

距离

关系图像劲度系数是变化的)

r=ro零

表现为斥力，且分子力

尸一O(mjooooG-尸

r<ro随分子间距的增大而减―尸向外|一

弹簧压缩

小

表现为引力，且分子力

Fp

0-^eooooooo^-O

r>ro随分子间距的增大，先尸向里T

弹簧拉伸

增大后减小

提醒：分子间相互作用的引力和斥力都是随分子间距离的变化而单调变化，而分

子力（引力与斥力的合力）随分子间距离的变化是非单调的。

【典例3】甲分子固定在坐标原点。，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。服

b、c、d为/•轴上四个特定的位置，现把乙分子从。处由静止释放，贝（）（）

A.乙分子从a到力过程中，两分子间无分子斥力

B.乙分子从。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到加速，从8到c减速

［听课记录］...............................................................

［跟进训练］

4.（多选）如图所示，纵坐标表示两个分子间引力、斥力的大小，横坐标表示两个

分子间的距离，图中两条曲线分别表示两分子间引力、斥力的大小随分子间距离

的变化关系，e为两曲线的交点，则下列说法正确的是（）

A.秘为引力曲线，cd为斥力曲线，e点横坐标的数量级为

B.而为斥力曲线，cd为引力曲线，e点横坐标的数量级为10』。m

C.若两个分子间距离大于e点的横坐标，则分子间作用力表现为斥力

D.若两个分子间距离大于e点的横坐标，则分子间作用力表现为引力

知识点四分子动理论

■挖掘数同•嘛理要点*

1.内容：物体是由_______组成的，分子在做的无规则运动，分子之

间存在着O

2.由于分子热运动是的，对于任何一个分子都具有,但对大量分

子的整体而言，表现出规律性。

•互31探究•深化提升O

热学理论研究的两个分支

一方面是关于热现象的宏观理论，即热力学；另一方面是关于热现象的微观理论,

即统计规律。前者研究热现象的一般规律，不涉及热现象的微观解释；后者从分

子运动的角度研究宏观热现象的规律。

提醒：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。

【典例4］分子动理论较好地解释了物质的宏观热力学性质。据此可判断下列

说法中错误的是（）

A.在显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动，这反映了液体分

子运动的无规则性

B.在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料中掺入其他元素

C.水的体积很难被压缩，这是分子间存在斥力的宏观表现

D.分子间的相互作用力随着分子间距离的增大，一定先减小后增大

［听课记录］_______________________________________________________________

1

［学习效果•随堂评li迫测］课堂知识夯实•素养落实评价

1.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记录，弹性和吸油能力令人惊喜。这种固态材料密度仅有空

气密度的g设气凝胶的密度为p（单位为kg/nP）,摩尔质量为M（单位为kg/mol）,

阿伏加德罗常数为NA,则下列说法不正确的是（）

A.a千克气凝胶所含分子数为"=?VA

M

B.气凝胶的摩尔体积为%。产些

P

C.每个气凝胶分子的体积为％

NAP

D.每个气凝胶分子的直径为d=3修

2.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.一26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

3.（多选）如图所示是做布朗运动的微粒的运动路线记录的放大图，以微粒在A

点开始计时，每隔30s记下微粒的一个位置，得到5、C、。、E、F.G等点,

则关于微粒在75s末时的位置，以下叙述中正确的是（）

A.一定不在CD连线的中点

B.可能在CD连线靠近。点的位置

C.可能在CD连线上，但不一定是CD连线的中点

D.可能在CD连线以外的某点上

4.（多选）如图所示为两分子间作用力F