人教版(新教材)高中物理选择性必修3学案：1 第2课时 分子热运动和分子间的作用力

人教版(新教材)高中物理选择性必修第三册PAGEPAGE1第2课时分子热运动和分子间的作用力〖学习目标〗1.知道扩散现象、布朗运动和分子的热运动，理解扩散现象、布朗运动产生的原因.2.通过实验，知道分子间存在空隙和相互作用力，并理解分子力与分子间距的关系.3.明确分子动理论的内容．一、分子热运动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．二、分子间的作用力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1所示．图1①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．三、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．1．判断下列说法的正误．(1)只有在气体和液体中才能发生扩散现象．(×)(2)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就是布朗运动．(×)(3)随着分子间距离的增大，分子力先减小后增大．(×)2．用显微镜观察悬浮在水中的小炭粒的运动，其现象属于________；向一杯清水中滴几滴红墨水，红墨水向周围运动，其现象属于________．打湿了的两张纸很难分开是因为分子间存在________．玻璃打碎后，不能把它们再拼在一起，是因为玻璃分子间作用力为________．〖答案〗布朗运动扩散现象引力零一、分子热运动导学探究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．知识深化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)分子运动的特点①永不停息；②无规则．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2，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．图2(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．(2021·吉林江城中学高二月考)关于扩散现象，下列说法正确的是()A．只有气体和液体才能发生扩散现象B．扩散现象使人们直接看到了分子的运动C．扩散现象说明分子是整体定向移动的D．温度越高，分子热运动越剧烈，扩散现象越明显〖答案〗D〖解析〗不同的物质在相互接触时彼此进入对方的现象叫作扩散．一切物质的分子都在不停地做无规则运动，所以固体、液体或气体之间都会发生扩散现象．扩散现象表明分子处于永不停息的无规则运动状态，但分子体积太小，人们不可能直接看到，故A、B、C错误；分子热运动情况与物体的温度有关，温度越高，分子热运动越剧烈，扩散现象越明显，故D正确．(2021·山东青岛市高二期中)据研究发现，新冠病毒感染的肺炎传播途径之一是气溶胶传播．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．布朗运动是气溶胶分子的无规则运动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是因为气体浮力作用〖答案〗C〖解析〗布朗运动是气溶胶颗粒的无规则运动，不是气溶胶分子的无规则运动，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，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，这些颗粒之所以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．下列关于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．分子热运动是大量分子做永不停息的无规则运动D．物体运动的速度越大，其内部分子的热运动就越剧烈〖答案〗C〖解析〗分子热运动是指大量分子做永不停息的无规则运动，物体被加热、不被加热，其分子都在进行着热运动，故B错误，C正确；扩散现象和布朗运动证实了分子的热运动，但分子热运动不是指扩散现象和布朗运动，A错误；分子热运动是物体内部分子的运动，属微观的范畴，与物体的宏观运动没有关系，也与物体的物态没有关系，故D错误．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.二、分子间的作用力导学探究(1)如图3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？图3(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．知识深化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、斥力和分子力随分子间距离变化的图像如图4所示．在r轴上方，分子间的作用力表现为斥力；在r轴下方，分子间的作用力表现为引力．图4①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实际表现的分子力是引力和斥力的合力．③当r<r0时，分子力随分子间距离的增大而减小；当r>r0时，分子力随分子间距离的增大先增大后减小．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〗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A、B错误．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．(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一定的斥力，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．外力作用下三种状态表现不同的原因1．外力作用下固体很难被压缩的原因是分子间存在斥力；很难被拉伸的原因是分子间存在引力．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．1．(扩散现象)(多选)在下列给出的四种现象中，属于扩散现象的有()A．有风时，尘土飞扬到空中B．将沙子倒入石块中，沙子要进入石块的空隙C．把一块铅和一块金的接触面磨平、磨光后，紧紧地压在一起，几年后会发现铅中有金D．在一杯热水中放几粒盐，整杯水很快会变咸〖答案〗CD2．(布朗运动)(2021·重庆市渝北中学高二期中)做布朗运动实验中得到某个观测记录如图5所示．图中记录的是()图5A．固体分子无规则运动的轨迹B．某个微粒做布朗运动的轨迹C．某个微粒做布朗运动的速度－时间图线D．按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线〖答案〗D〖解析〗布朗运动是悬浮在液体或气体中的固体小颗粒的无规则运动，而非分子的运动，故A错误；布朗运动既然是无规则运动，所以微粒没有固定的运动轨迹，故B错误；对于某个微粒而言，在不同时刻的速度大小和方向均是不确定的，所以无法确定其在某一个时刻的速度，故也就无法描绘其速度－时间图线，故C错误；题图记录的是按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线，故D正确．3.(分子间作用力)(多选)如图6所示，是分子间相互作用力与分子间距离的关系，其中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，由图可知下列说法中正确的是()图6A．分子间距离为r0时，分子间没有相互作用B．分子间距离增大时，分子间斥力减小，引力增大C．分子间距离大于r0时，分子间的引力总是大于斥力D．分子间距离增大时，分子间作用力可能先减小后增大再减小〖答案〗CD〖解析〗分子间距离为r0时，分子间相互作用的斥力和引力相等，对外表现为分子间作用力等于零，但分子间仍有相互作用，故A错误；分子间距离增大时，分子间斥力和引力都减小，故B错误；分子间距离大于r0时，分子间的引力大于分子间的斥力，对外表现为引力，故C正确；分子间距离小于r0时，分子力