新教材同步系列2024春高中物理第一章分子动理论1分子动理论的基本内容课件新人教版选择性必修第三册

第一章分子动理论①物理观念：通过对分子动理论中物质的组成、分子热运动、分子间相互作用力、内能的学习，进一步促进学生的物理观念、运动与相互作用观念、能量观念等物理学科核心素养的形成．②科学思维：能对分子构建两种物理模型进行估算；能运用概率统计的方法对热现象问题进行分析，并能恰当、合理地使用证据得出物理结论．具有多视角观察和分析物理问题的能力；运用概率统计的方法对热现象问题进行分析，并能恰当、合理地使用证据得出物理结论．具有多视角观察和分析物理问题的能力．③科学探究：会做“用油膜法估测分子的大小”等实验．知道测量微观物理量的思想和方法，能通过科学、合理的操作获得实验数据，并能在实验中体现减小误差的方法．能运用恰当的方式处理数据并得出正确结论．能写出完整、规范的实验报告，正确表达科学探究的过程和结果．④科学态度与责任：知道分子动理论研究的很多问题就在身边，对自然界有好奇心，具有探索的兴趣；能用分子动理论知识解释生活中的一些现象，并能解决人们生产、生活中的一些问题．本章作为热学的第一章，是学习下一章的基础，对热学来说在很多方面都起着奠定基础的作用．本章重点①分子动理论的基本观点；②会用油膜法估测分子的大小；③气体分子运动的特点和气体分子速率分布规律；④分子动能、分子势能和内能的概念及有关因素．本章难点①分子间相互作用力的特点及变化规律；②通过测量宏观量估算微观量的方法；③气体压强产生的微观原因和影响压强的微观因素；④分子势能与分子间距离的变化关系曲线．1分子动理论的基本内容学习目标学法与考法1．认识分子动理论的基本观点，知道其实验依据(重点)2．认识布朗运动，理解布朗运动产生的原因及影响因素，了解分子的热运动3．掌握分子间相互作用力的特点及变化规律(难点)学法：①通过生活实例及其分析，加深了解扩散现象并理解其本质．②通过演示实验得出布朗运动的性质及特点．③通过图像法或者类比法了解分子间相互作用力的性质及变化特点考法：①对扩散现象与布朗运动的理解及其现象反映出来的本质．②分子间相互作用力的分类及随分子间距离的变化规律．③分子动理论的内容及其理解知识导图

课前•自主预习物体是由大量分子组成的阿伏加德罗常数(1)定义：1mol任何物质含有________的数目都________，为常数．这个常数叫作阿伏加德罗常数，用NA表示．(2)数值：NA＝__________________．(3)意义：阿伏加德罗常数是一个重要的基本常量，它是联系__________与__________的桥梁．分子相同6.02×1023mol－1

宏观量微观量为什么分子的大小在扫描隧道显微镜下能看到？【答案】因为分子直径的数量级为10－10m，很小．用筷子滴一滴水，其体积约为0.1cm3，这一滴水中含有水分子的个数最接近(阿伏加德罗常数NA＝6×1023mol－1，水的摩尔体积为Vmol＝18cm3/mol) (

)A．6×1023

B．3×1021C．6×1019 D．3×1017【答案】B分子热运动1．扩散现象(1)定义：不同种物质相互接触而能够彼此进入对方的现象．(2)普遍性：________、________和________都能够发生扩散现象．(3)规律：________越高，扩散越快．气体液体固体温度2．布朗运动(1)定义：悬浮在液体中的微粒所做的永不停息的_____________．(2)产生原因：微粒在液体中受到__________的撞击不平衡引起的．(3)影响布朗运动的因素．①颗粒大小：颗粒________，布朗运动越明显．②温度高低：温度________，布朗运动越剧烈．3．热运动(1)定义：分子的___________________运动．(2)影响因素：温度________，分子的无规则运动越剧烈．无规则运动液体分子越小越高永不停息的无规则越高阳光从狭缝中射入教室，透过阳光看到飞舞的尘埃，这些尘埃颗粒的运动是布朗运动吗？【答案】空气中尘埃颗粒的运动是空气流动造成的，不是布朗运动．

(多选)关于扩散现象和布朗运动，下列说法正确的是

(

)A．扩散现象和布朗运动都是分子的无规则运动B．扩散现象和布朗运动没有本质的区别C．扩散现象宏观上可以停止，但微观上分子无规则运动依然存在D．扩散现象和布朗运动都与温度有关【答案】CD【解析】扩散现象是由于分子的无规则热运动而导致的物质的群体迁移，当物质在某一能到达的空间内达到均匀分布时，这种宏观的迁移现象就结束了，但分子的无规则运动依然存在．布朗运动是由于分子对悬浮微粒的不均匀撞击所致，它不会停止，这两种现象都与温度有关，温度越高，现象越明显；布朗运动是液体分子无规则运动的反映．

分子间的作用力1．分子间的引力和斥力是________存在的，实际表现出的分子力是引力和斥力的________．2．分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而________，随分子间距离的减小而________，但________比________随距离变化得快．同时合力减小增大斥力引力

(多选)关于分子力，正确的说法是 (

)A．分子间的相互作用力是万有引力的表现B．分子间的作用力是由分子内带电粒子相互作用和运动所引起的C．当分子间距离r＞r0时，随着r的增大，分子间斥力和引力都减小，但斥力减小得更快，合力表现为引力D．当分子间距离大于10倍的r0时，分子间的作用力几乎等于零【答案】BCD【解析】分子力是由于分子内带电粒子的相互作用和运动而引起的，由于分子的质量非常小，分子间的万有引力忽略不计，A错误，B正确；分子间同时存在着相互作用的斥力和引力，且斥力和引力都随着分子间距离的增大而减小，且分子力为短程力，当分子间距离r＞r0时，分子间相互作用的斥力小于引力，分子力表现为引力；当分子间距大于10r0时，分子间的作用力几乎等于零，C、D正确．课堂•重难探究－对物质是由大量分子组成的理解1．阿伏加德罗常数的应用(1)相关物理量：摩尔质量Mmol、摩尔体积Vmol、物质的质量m、物质的体积V、物质的密度ρ等宏观量，与单个分子的质量m0、单个分子的体积V0等微观量都通过阿伏加德罗常数这个桥梁联系起来．(2)桥梁作用：阿伏加德罗常数的应用例1已知某气体的摩尔体积为22.4L/mol，摩尔质量为18g/mol，阿伏加德罗常数为6.02×1023mol－1，由以上数据不可以估算出在标准状态下这种气体 (

)A．每个分子的质量 B．每个分子的体积C．每个分子占据的空间 D．分子之间的平均距离【答案】B变式1已知铜的摩尔质量为M(kg/mol)，铜的密度为ρ(kg/m3)，阿伏加德罗常数为NA(mol－1)．下列判断正确的是 (

)A．1kg铜所含的原子数为NA【答案】C微观量的估算例2已知在标准状况下，1mol氢气的体积为22.4L，氢气分子间距约为

(

)A．10－9

m

B．10－10

m

C．10－11

m

D．10－8m【答案】A变式2对于固体和液体来说，其内部分子可看作是一个挨着一个紧密排列的球体．已知汞的摩尔质量为200.5×10－3kg/mol，密度为13.6×103kg/m3，阿伏加德罗常数为6.02×1023mol－1，则汞原子的直径与以下数值中最接近的是 (

)A．1×10－9m B．2×10－10mC．4×10－10m D．6×10－11m【答案】C1．求解与阿伏加德罗常数有关问题的思路－对扩散现象的理解1．影响扩散现象明显程度的因素(1)物态：①气态物质的扩散现象最快、最显著．②固态物质的扩散现象最慢，短时间内非常不明显．③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：扩散现象发生的明显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．2．分子运动的两个特点(1)永不停息：不分季节，也不分白天和黑夜，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．3．扩散现象与分子运动的关系扩散现象是分子无规则运动的直接结果，是分子无规则运动的宏观反映．4．对扩散现象与分子热运动之间的关系的理解(1)扩散现象是宏观现象，分子运动是微观的微粒运动．(2)扩散现象反映了分子在做无规则的热运动．(3)扩散停止，分子热运动不会停止．对扩散现象的理解例3

(多选)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，对抽去玻璃板后所发生的现象，下列说法不正确的是(已知二氧化氮的密度比空气密度大) (

)A．当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【答案】BCD【解析】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分子均匀混合，整体是淡红棕色．变式3

(多选)扩散现象说明了

(

)A．物质是由大量分子组成的B．物质内部分子间存在着相互作用力C．分子间存在着空隙D．分子在做无规则运动【答案】CD【解析】扩散现象是一种物质的分子进入另一种物质内部的现象，因而说明了分子间存在着空隙；扩散现象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．对扩散现象的理解扩散现象不是外界作用引起的，而是分子无规则运动的直接结果，是分子无规则运动的宏观反映．－对布朗运动的理解1．布朗运动的微观解释(1)布朗运动的无规则性．悬浮微粒受到液体分子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)影响布朗运动的因素．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易平衡；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，布朗运动越剧烈．(3)布朗运动的实质．布朗运动不是分子的运动，而是固体微粒的运动．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．2．布朗运动和热运动的比较比较布朗运动热运动区别运动对象是固体颗粒，颗粒越小，布朗运动越明显运动对象是分子，任何物体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，布朗运动是热运动的宏观表现3．布朗运动和扩散现象的比较布朗运动间接反映了分子的运动，而扩散现象直接证实了分子的运动．二者在产生原因上的本质是一致的，但在研究对象和影响因素方面是有区别的．比较布朗运动扩散现象不同点产生条件固体颗粒悬浮在液体或气体中两物体相互接触，在固、液、气中都能发生产生原因液体或气体分子无规则运动，对固体颗粒撞击的不平衡分子的无规则运动比较布朗运动扩散现象不同点运动本质固体微粒的运动分子的运动是否会停止不会会(最终达到动态平衡)影响因素温度高低、颗粒大小温度高低、密度差或浓度差相同点(1)布朗运动和扩散现象都是分子运动的有力证据(2)都与温度有关，温度越高，现象越明显布朗运动的理解例4

(2023年北京第四中学期末)如图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．如图为悬浮微粒在这一段时间内运动的轨迹【答案】B【解析】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；题图的折线是每隔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．变式4

(2023年徐州名校期中)下列关于布朗运动的说法，正确的是

(

)A．将碳素墨水滴入清水中，观察到的布朗运动是碳分子无规则运动的反映B．布朗运动是否显著与悬浮在液体中的颗粒大小无关C．布朗运动的激烈程度与温度无关D．微粒的布朗运动的无规则性，反映了液体内部分子运动的无规则性【答案】D【解析】布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，是碳颗粒的运动，而不是碳分子的无规则运动，A错误；悬浮在液体中的微粒越小，液体温度越高，布朗运动越显著，B、C错误；布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，不是分子的无规则运动，是由于液体分子对悬浮微粒无规则撞击引起的，反映了液体内部分子运动的无规则性，D正确．

误认为一切小颗粒的运动都是布朗运动，把布朗运动与小颗粒的机械运动混淆．布朗运动是小颗粒的无规则运动，是由于分子的无规则热运动，作用在小颗粒上的力不均衡导致的，分子力是导致布朗运动的驱动力，而小颗粒的机械运动是受驱于外部宏观力作用，有方向的运动，比如气流、尘埃的运动，就属于机械运动．分子热运动的理解例5下列关于分子热运动的说法中，正确的是 (

)A．分子热运动是指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．分子热运动是单个分子永不停息地做无规则运动D．分子热运动是大量分子永不停息地做无规则运动【答案】D【解析】分子热运动是指大量分子做无规则运动，不是单个分子做无规则运动，物体被加热、不被加热，其分子都在进行着热运动，故B、C错误，D正确．扩散现象和布朗运动证实了分子的热运动，但热运动不是指扩散现象和布朗运动，A错误．变式5下列事例中，能反映分子永不停息地做无规则运动的是

(

)A．秋风吹拂，树叶纷纷落下B．在箱子里放几块樟脑丸，过些日子一开箱就能闻到樟脑的气味C．烟囱里冒出的黑烟在空中飘荡D．室内扫地时，在阳光照射下看见灰尘飞扬【答案】B【解析】灰尘、黑烟(颗粒)都是由若干分子组成的固体微粒，它们的运动都不是分子运动，A、C、D错误，B正确．1．扩散现象直接说明了分子的无规则运动．2．布朗运动间接反映了液体分子的无规则运动．3．凡是肉眼能看到的现象都不是分子的热运动．－对分子力的理解1．分子力分子间作用力是短程力，在短程距离(通常为r＜10r0)内，分子间同时存在引力和斥力，而实际表现出来的是分子引力与斥力的合力．2．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＝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(数量级为10－10m)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．分子力的理解和特点例6

(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，这是分子间存在吸引力的宏观表现D．用力拉铁棒的两端，铁棒没有断，这是分子间存在吸引力的宏观表现【答案】AD【解析】水是液体、铁是固体，正常情况下它们分子之间的距离都为r0，分子间的引力和斥力恰好平衡．当水被压缩时，分子间距离由r0略微减小，分子间斥力大于引力，分子力的宏观表现为斥力，其效果是水的体积很难被压缩；当用力拉铁棒两端时，铁棒发生很小的形变，分子间距离由r0略微增大，分子间引力大于斥力，分子力的宏观表现为引力，其效果为铁棒没有断，所以A、D正确．气体分子由于永不停息地做无规则运动，能够到达容器内的任何空间，所以很容易就充满容器，由于气体分子间距离远大于r0，分子间几乎无作用力，就是有作用力，也表现为引力，所以B错误．抽成真空的马德堡半球，之所以很难拉开，是由于球外大气压力对球的作用，所以C错误．变式6

“破镜难圆”的原因是

(

)A．玻璃分子间的斥力比引力大B．玻璃分子间不存在分子力的作用C．一块玻璃内部分子间的引力大于斥力，而两块碎玻璃片之间，分子引力和斥力大小相等，合力为零D．两片碎玻璃之间，绝大多数玻璃分子间距离太大，分子引力和斥力都可忽略，分子合力为零【答案】D【解析】破碎的玻璃放在一起，由于接触面的错落起伏，只有极少数分子能接近到分子间有作用力的程度，因此，总的分子引力非常小，不足以使它们连在一起．分子力的功例7分子甲和乙距离较远，设甲固定不动，乙分子逐渐向甲分子靠近，直到不能再近的这一过程中

(

)A．分子力总是对乙做功B．乙分子总是克服分子力做功C．先是乙分子克服分子力做功，然后分子力对乙分子做正功D．先是分子力对乙分子做正功，然后乙分子克服分子力做功【答案】D【解析】如图所示，由于开始时分子间距大于r0，分子力表现为引力，因此分子乙从远处移到距分子甲r0处的过程中，分子力做正功；由于分子间距离小于r0时，分子力表现为斥力，因此分子乙从距分子甲r0处继续向甲移近时要克服分子力做功．故D正确．变式7如图所示，甲分子固定于坐标原点O，乙分子从无穷远处静止释放，在分子间作用力的作用下靠近甲．图中d点是分子靠得最近的位置，则乙分子速度最大处可能是 (

)A．a点 B．b点C．c点 D．d点【答案】C【解析】从a点到c点分子间的作用力表现为引力，分子间的作用力做正功，速度增加；从c点到d点分子间的作用力表现为斥力，分子间的作用力做负功，速度减小，所以在c点速度最大．分子间作用力的分析方法(1)首先要清楚分子间同时存在分子引力和分子斥力．(2)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．(3)分子力是指分子间引力和斥力的合力．(4)分子力比较复杂，要抓住两个关键点：一是r＝r0时，分子力为零，此时分子间引力和斥力大小相等，均不为零；二是r≥10r0时，分子力很小，引力、斥力均可近似看作零．小练•随堂巩固1．(2023年广东省实验中学联考)“臭豆腐”是湖南有名的小吃，我们在很远就能闻到臭豆腐的气味说明 (

)A．分子间有间隙 B．分子在运动C．分子间有引力 D．分子间有斥力【答案】B【解析】远远就能闻到“臭豆腐”的味道，是因为“臭豆腐”的分子在不停地做无规则运动，运动到空气中被我们闻到了，属于扩散现象，B正确．2．(多选)对以下物理现象的分析，正确的是 (

)①从窗外射来的阳光中，可以看到空气中的微粒在上下飞舞②上升的水蒸气的运动③用显微镜观察悬浮在水中的小炭粒，小炭粒不停地做无规则运动④向一杯清水中滴入几滴红墨水，红墨水向周围运动A．①②③属于布朗运动

B．④属于扩散现象C．只有③属于布朗运动

D．以上结论均不正确【答案】BC【解析】扩散现象是由于分子做无规则运动而产生的物质迁移现象，而布朗运动是指固体小颗粒的无规则运动．观察布朗运动必须在高倍显微镜下，肉眼看到的颗粒的运动不属于布朗运动．由以上分析可判断B、C正确．3．对分子的热运动，以下叙述中正确的是 (

)A．分子的热运动就是布朗运动B．热运动是分子的无规则运动，同种物质的分子的热运动激烈程度相同C．气体分子的热运动不一定比液体分子激烈D．物体运动的速度越大，其内部分子的热运动就越激烈【答案】C【解析】分子的热运动是分子的无规则运动，而布朗运动是悬浮在液体中的固体颗粒的无规则运动，不是