讲学案：1.1分子动理论的基本内容（第二课时）

学而优教有方解析版第一章分子动理论第1节分子动理论的基本内容第二课时分子热运动和分子间的作用力【核心素养目标】物理观念明确分子动理论的内容，知道扩散现象、布朗运动科学思维理解扩散现象和布朗运动产生的原因.科学探究.知道分子间存在空隙和相互作用力，并理解分子间的作用力与分子间距离的关系.科学态度与责任通过分子动理论知识应用的实例，感受物理中科学技术与社会的紧密联系，体会科学知识的应用价值，进一步增强学生的学习动力和科学意识。知识点一分子热运动【情境导入】1．生活中常会见到下列几种现象：①在墙角打开一瓶香水，很快整个房间都会弥漫着香气．②滴一滴红色墨水在一盆清水中，过一段时间整盆水会变成浓度相同的红色．③把一碗小米倒入一袋玉米中，掺匀后小米进入玉米的间隙中．④强烈的阳光射入较暗的房间内，可以看到在光束中有浮在空气中的微粒不停地运动．⑤用显微镜观察到放入水中的花粉在不停地运动．以上现象中属于扩散现象的是________，属于布朗运动的是________．答案①②⑤2．扩散现象的快慢、布朗运动的明显程度都与温度有关，所以它们都是热运动，这种说法正确吗？答案不正确．3．温度降低，分子的热运动变慢，当温度降低到0℃以下时，分子就停止运动了，这种说法正确吗？为什么？答案不正确．分子的热运动是永不停息的．虽然温度降低，分子的无规则运动变慢，但不会停止，所以当温度降低到0℃以下时，分子的无规则运动仍然不会停止．【知识梳理】1．扩散(1)定义：不同种物质能够彼此进入对方的现象．(2)产生原因：扩散现象并不是外界作用引起的，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．(3)意义：扩散现象是物质分子永不停息地做无规则运动的证据之一．(4)应用：生产半导体器件时，在高温条件下通过分子的扩散，在纯净半导体材料中掺入其他元素．2．布朗运动(1)定义：悬浮微粒的无规则运动．(2)产生原因：悬浮在液体中的微粒越小，在某一瞬间跟它相撞的液体分子数越少，撞击作用的不平衡性表现得越明显，并且微粒越小，它的质量越小，其运动状态越容易被改变，布朗运动越明显．(3)意义：间接地反映悬浮微粒周围液体分子运动的无规则性．3．热运动(1)定义：分子永不停息的无规则运动．(2)温度是分子热运动剧烈程度的标志．【重难诠释】1．扩散现象(1)扩散现象是由物质分子的无规则运动产生的．(2)气体物质的扩散现象最显著；常温下物质处于固态时扩散现象不明显．(3)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，这表明温度越高，分子运动得越剧烈．(4)扩散现象还说明分子间存在间隙．2．布朗运动(1)微粒的大小：做布朗运动的微粒是由许多分子组成的固体颗粒而不是单个分子．其大小直接用人眼观察不到，但在光学显微镜下可以看到(其大小在10－6m的数量级)．(2)布朗运动产生的原因：液体分子不停地做无规则运动，不断地撞击微粒．如图，悬浮的微粒足够小时，来自各个方向的液体分子撞击作用力不平衡，在某一瞬间，微粒在某个方向受到的撞击作用较强，在下一瞬间，微粒受到另一方向的撞击作用较强，这样，就引起了微粒的无规则运动．(3)实质及意义：布朗运动实质是由液体分子与悬浮微粒间相互作用引起的，反映了液体分子的无规则运动．(4)影响因素①悬浮的微粒越小，布朗运动越明显．②温度越高，布朗运动越剧烈．3．热运动(1)分子的“无规则运动”，是指由于分子之间的相互碰撞，每个分子的运动速度无论是方向还是大小都在不断地变化．(2)热运动是对于大量分子的整体而言的，对个别分子无意义．(3)分子热运动的剧烈程度虽然受到温度影响，温度高分子热运动快，温度低分子热运动慢，但分子热运动永远不会停息．【典例精析】例1．关于分子的热运动，以下叙述正确的是()A．布朗运动就是分子的热运动B．同种物质的分子的热运动剧烈程度相同C．气体分子的热运动不一定比液体分子剧烈D．物体运动的速度越大，其内部的分子热运动就越剧烈【答案】C【解析】布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，由于小颗粒是由大量分子构成的，所以布朗运动不是分子的热运动，故A项错误；同种物质的分子若所处温度不同，其热运动的剧烈程度也不同，故B项错误；温度是分子热运动剧烈程度的标志，温度越高，分子热运动越剧烈，与物体运动的速度无关，由于气体和液体的温度不确定，所以气体分子的热运动不一定比液体分子剧烈，故C项正确，D项错误．【规律方法】布朗运动与热运动的区别与联系布朗运动热运动不同点研究对象固体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(或气体)分子的热运动是布朗运动产生的原因，布朗运动反映了分子的热运动说明：分子无规则的运动，不是宏观物体的机械运动，二者无关系.知识点二分子间的作用力【情境导入】1．如图所示，把一块洗净的玻璃板吊在弹簧测力计下面，使玻璃板水平地接触水面，若想使玻璃板离开水面，在拉出玻璃板时，弹簧测力计的示数与玻璃板的重力相等吗？为什么？(2)分子间存在着相互作用力，有时表现为引力，有时表现为斥力．当两个物体紧靠在一起时，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？答案(1)不相等．此时玻璃板和液面分子间的作用力表现为引力，所以在使玻璃板离开水面时弹簧测力计的示数要大于玻璃板的重力．(2)不是．虽然两物体靠得很紧，但绝大部分分子间距离仍很大，达不到分子引力起作用的距离，所以不会粘在一起．【知识梳理】1．分子间有空隙(1)气体分子间有空隙：气体很容易被压缩，说明气体分子之间存在着很大的空隙．(2)液体分子间有空隙：水和酒精混合后总体积变小，说明液体分子之间存在着空隙．(3)固体分子间有空隙：压在一起的金块和铅块，各自的分子能扩散到对方的内部，说明固体分子之间也存在着空隙．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表现为斥力．②当r＝r0时，分子间的作用力F为0，这个位置称为平衡位置．③当r＞r0时，分子间的作用力F表现为引力．(2)产生原因：由原子内部的带电粒子的相互作用引起的．【重难诠释】1．对分子间作用力的理解分子间的作用力是分子引力和分子斥力的合力，且分子引力和分子斥力是同时存在的．2．对分子间作用力与分子间距离变化关系的理解(1)r0的意义分子间距离r＝r0时，引力与斥力大小相等，分子间作用力为零，所以分子间距离等于r0(数量级为10－10m)的位置叫平衡位置．(2)分子间的引力、斥力和分子间作用力随分子间距离变化的图像如图所示．两虚线分别表示分子间斥力和引力与分子间距离的关系，实线表示分子间作用力(斥力和引力的合力)与分子间距离的关系．①分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小且斥力变化得快．②实际表现的分子间作用力是引力和斥力的合力．③当r<r0时，分子间作用力随分子间距离的增大而减小；当r>r0时，分子间作用力随分子间距离的增大先增大后减小．【典例精析】例2．(多选)下列说法正确的是()A．水的体积很难被压缩，这是分子间存在斥力的宏观表现B．气体总是很容易充满容器，这是分子间存在斥力的宏观表现C．两个相同的半球壳吻合接触，中间抽成真空(马德堡半球)，用力很难拉开，这就是分子间存在引力的宏观表现D．用力拉铁棒的两端，铁棒没有断，这就是分子间存在引力的宏观表现【答案】AD【解析】水的体积很难被压缩说明分子间存在斥力，故A正确．气体总是很容易充满容器是分子热运动的结果，而不是分子间存在斥力的宏观表现，故B错误．当马德堡半球中空气被抽出后，在外部大气压强作用下，球很难被拉开，故C错误．用力拉铁棒的两端，铁棒没有断，说明分子之间存在引力，故D正确．【规律方法】外力作用下三种状态表现不同的原因2．外力作用下液体很难被压缩的原因是分子间存在斥力．3．外力作用下气体很容易被压缩的原因是分子间有空隙，气体压缩到一定程度后较难再被压缩，是气体压强的原因．知识点三分子动理论【知识梳理】1．分子动理论：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而建立的理论．2．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．【典例精析】例3．(多选)关于分子动理论，下列说法正确的是()A．分子永不停息地做无规则运动B．酒精和水混合后，总体积减小，是因为分子间有空隙C．铁块不易被压缩是因为在挤压铁块时，分子间只有斥力没有引力D．分子间距离增大时，分子间作用力也随之增大【答案】AB【解析】由分子动理论可知分子永不停息地做无规则运动，A正确；酒精和水混合后总体积减小是因为分子间有空隙，B正确；挤压铁块时，分子斥力和引力同时存在，但分子间作用力表现为斥力，C错误；当分子间距离r<r0时，随着r增大，分子间作用力减小，D错误．针对训练一、单选题1．下列关于分子热运动的说法中正确的是（）A．0℃的物体中的分子不做无规则运动B．布朗运动就是液体分子的无规则热运动C．扩散现象表明分子在做永不停息的热运动D．微粒越大，液体温度越高，布朗运动就越明显【答案】C【解析】A．分子的热运动永不停息，故A错误；B．布朗运动是固体小颗粒的无规则运动，反映了液体分子的无规则热运动，故B错误；C．扩散现象表明分子在做永不停息的热运动，故C正确；D．微粒越小，液体温度越高，布朗运动就越明显，故D错误。故选C。2．把一块铅和一块金的接触面磨平磨光后紧紧压在一起，几年后发现金中有铅，铅中有金，下列关于产生此现象的原因正确的是（）A．由于扩散现象B．由于布朗运动C．因为分子间存在引力D．因为铅和金之间存在表面张力【答案】A【解析】分子永不停息地做无规则运动，金分子和铅分子彼此进入对方的现象就是扩散现象，这是金中有铅，铅中有金的原因。故选A。3．关于分子动理论，下列说法正确的是（）A．气体扩散的快慢与温度无关B．温度越低，布朗运动越显著C．分子间同时存在着引力和斥力D．分子间的引力总是随分子间距离增大而增大【答案】C【解析】A．扩散的快慢与温度有关，温度越高，扩散越快，故A错误；B．布朗运动为悬浮在液体或气体中的固体小颗粒的无规则运动，是液体分子或气体分子运动的无规则性的间接反映，温度越高分子运动越剧烈，则布朗运动越显著，故B错误；CD．分子间斥力与引力是同时存在的，而分子力是斥力与引力的合力，分子间的引力和斥力都是随分子间距离增大而减小，故C正确，D错误。故选C。4．做凉菜滴加香油，很快在整个厨房都能闻到香油的香味，这与分子的热运动有关。关于热学中的分子运动，下列说法正确的是（）A．厨房内弥漫着香油的香味，说明香油分子在做布朗运动B．厨房内弥漫着香油的香味，这种现象主要是扩散现象C．液态香油较难被压缩，是因为香油分子之间存在引力D．香油分子的扩散快慢与温度无关【答案】B【解析】AB．布朗运动是悬浮于液体中的固体小颗粒的运动，厨房内弥漫着香油的香味，这种现象主要是扩散现象，故A错误B正确；C．液态香油较难被压缩，是因为香油分子之间存在斥力，故C错误；D．香油分子的扩散快慢与温度有关，温度越高扩散越快，故D错误。故选B。5．分子动理论，下列说法正确的是（）A．气体扩散的快慢与温度无关B．分子间同时存在着引力和斥力C．布朗运动是液体分子的无规则运动D．某气体的摩尔体积为V，每个分子的体积V0，则阿伏加德罗常数NA=【答案】B【解析】A．气体扩散的快慢与温度有关，温度越高，扩散速度越快，选项A错误；B．分子间同时存在着引力和斥力，选项B正确；C．布朗运动是悬浮在液体表面的固体颗粒的无规则运动，是液体分子的无规则运动的反映，选项C错误；D．某气体的摩尔体积为V，若每个分子运动占据的空间的体积为V0，则阿伏加德罗常数NA=，选项D错误。故选B。6．把墨汁用水稀释后取出一滴放在高倍显微镜下观察，可以看到悬浮在液体中的小炭粒在不同时刻的位置，每隔一定时间把炭粒的位置记录下来，最后按时间先后顺序把这些点进行连线，得到如图所示的图像，对于这一现象，下列说法正确的是（）A．炭粒的无规则运动，说明碳分子运动也是无规则的B．越小的炭粒，受到撞击的分子越少，作用力越小，碳粒的不平衡性表现得越不明显C．该图像就是炭粒运动的轨迹D．水的温度越高，炭粒的运动越明显【答案】D【解析】A．图中的折线是每隔一定的时间炭粒的位置的连线，是由于水分子撞击做无规则运动而形成的，说明水分子的无规则运动，不能说明碳分子运动也是无规则的，A错误；B．炭粒越小，在某一瞬间跟它相撞的水分子数越少，撞击作用的不平衡性表现得越明显，B错误；C．图中的折线是每隔一定的时间炭粒的位置的连线，不是碳粒的轨迹，C错误；D．水的温度越高，水分子的无规则运动越剧烈，撞击作用的不平衡性表现得越明显，炭粒的运动越明显，D正确。故选D。7．分子间同时存在着引力和斥力，当分子间的距离发生变化时，下列说法正确的是（）A．若分子引力增大，则分子斥力减小B．若分子引力减小，则分子斥力先增大再减小C．若分子引力增大，则分子斥力增大D．若分子引力减小，则分子斥力先减小再增大【答案】C【解析】AC．随着分子间距离减小，分子引力和斥力均增大，即分子引力增大，则分子斥力一定增大，A错误，C正确；BD．随着分子间距离增大，分子引力和斥力均减小，即分子引力减小，则分子斥力一定减小，BD错误；故选C。8．当两个分子间的距离为r0时，正好处于平衡状态，下列关于分子间作用力与分子间距离的关系的说法正确的是（）A．当分子间的距离r<r0时，它们之间只有斥力作用B．当分子间的距离r=r0时，分子不受力C．当分子间的距离从0.5r0增大到10r0的过程中，分子间的引力和斥力都在减小，且斥力比引力减小得快D．当分子间的距离从0.5r0增大到10r0的过程中，分子间相互作用力的合力在逐渐减小【答案】C【解析】AB．分子间相互作用的引力和斥力是同时存在的，当r=r0时，F引=F斥，每个分子所受的合力为零，并非不受力；当r<r0时，F斥>F引，合力为斥力，并非只受斥力，故AB错误；CD．当分子间的距离从0.5r0增大到10r0的过程中，分子间的引力和斥力都减小，而且斥力比引力减小得快，分子间作用力的合力先减小到零，再增大再减小，故C正确，D错误。故选C。二、多选题9．下列说法正确的是（）A．悬浮在水中的花粉颗粒不停地做无规则运动，这反映了水分子运动的无规则性B．随着分子间距离的增大，分子间作用力可能先减小后增大C．随着分子间距离的增大，分子势能一定先减小后增大D．在真空和高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料中掺入其他元素【答案】ABD【解析】A．悬浮在水中的花粉颗粒的运动，是由于受到水分子的撞击不平衡而发生的，故反映了水分子的永不停息的无规则运动，A正确；B．分子力与分子间距离的关系比较复杂，要看分子力表现为引力还是斥力，随着分子间距离的增大，分子间的作用力可能先减小后增大（例如分子距离从小于r0到大于r0逐渐增加时），B正确；C．若分子力为引力，随着分子间距离增大，分子力做负功，分子势能增大；若分子力为斥力，随着分子间距离增大，分子力做正功，分子势能减小；所以随着分子间距离的增大，分子势能不一定先减小后增大，C错误；D．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，D正确。故选ABD。10．运用分子动理论的相关知识，判断下列说法正确的是（）A．气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数仅与单位体积内的分子数有关B．某气体的摩尔体积为V，每个分子的体积为V0，则阿伏加德罗常数可表示为NA=C．阳光从缝隙射入教室，从阳光中看到的尘埃运动不是布朗运动D．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，这可以在高温条件下利用分子的扩散来完成【答案】CD【解析】A．气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数，与单位体积内的分子数有关，还与分子平均速率有关，选项A错误；B．由于分子的无规则运动，气体的体积可以占据很大的空间，故不能用摩尔体积除以分子体积得到阿伏加德罗常数，选项B错误；C．布朗