高中人教版物理选修3-3学案：含答案

QIZHANG

第七章分子动理论

〔情景切入〕

我们生活的世界绚丽多彩，构成这个世界的是千差万别的物质。各种物质都是由分子组

成的，分子是用肉眼看不到、用手摸不着的，但现实生活与分子运动相关的现象到处可见：

我们可以闻到花的香味，这是分子运动的结果；物质能够聚在一起而不散开，这是分子间作

用力的表现。

这一章我们就来学习涉及微观世界的运动理论——分子动理论。

〔知识导航〕

本章介绍分子动理论的基本观点，它的主要内容是：物体是由大量分子组成的，分子在

做永不停息的无规则运动，分子之间存在着引力和斥力。

本章知识共五节，整体分为两部分：

第一部分包括第一节至第三节，是从微观上用分子动理论的观点认识热现象，阐述分子

动理论的内容。

第二部分包括第四节和第五节，是从宏观上用能量的观点认识热现象。

本章重点：分子动理论的基本内容。

本章难点：分子模型的建立和对分子力的理解。

〔学法指导〕

由于分子是看不见的，因此在学习这部分内容时要特别注意通过一些客观过程去理解微

观状态，这对我们思维能力和想象力的发展是有好处的。

从能量的观点来研究问题是物理学中最重要的方法之一，本章将在初中的基础上进一步

学习内能，内能和我们常见的机械能是不一样的，它是由物体内分子的热运动和分子间相对

位置而决定的能量，学习时要抓住内能的含义加以理解。

学习本章知识要应用类比方法。例如：将分子力做功与分子势能的变化，类比为弹力做

功与弹性势能的变化，这样就可以把微观的研究对象宏观化。

第一节物体是由大量分子组成的

【素养目标定位】

^知道分子的大小，知道分子直径的数量级

—知道阿伏加德罗常数，知道物体是由大量分子组成的

--掌握“油膜法估测分子大小”的实验原理，操作及实验数据的处理方法

【素养思维脉络】

-I油膜法估测I

分子大小

物体是由

的数量级

I大量分子

I组成的阿伏加德「＞1分子质母的计算I

罗常数|一|分子大小的计算I

课前预习反馈

口识点1分子的大小

1.分子

物体是由大量分子组成的,在热学中，组成物质的微观粒子统称为分子。

2.油膜法估测分子直径

(1)原理：把一滴油酸酒精溶液滴在水面上，在水面上形成油酸薄膜，认为薄膜是由—

单层的_油酸分子组成的,并把油酸分子简化成一姬_，油膜的认为是油酸分子

的直径。

(2)计算：如果纯油酸的体积为匕油膜的面积为S,则分子的直径d=_g。(忽略分

子间的空隙)

3.分子的大小

除了一些有机物质的大分子外，多数分子大小的数量级为1()7°m。

口识点2阿伏加德罗常数

1.概念

1mol的任何物质都含有一相同的一粒子数,这个数量用一阿伏加德罗_常数表示。

2.数值

阿伏加德罗常数通常可取N、=6.02X1()23molt,在粗略计算中可取以=

6.0义1()23mo]T。

3.意义

阿伏加德罗常数是一个重要的常数，是联系宏观量与微观量的桥梁，它把—摩尔质量

摩尔体积这些宏观物理量与分子质量，分子大小等微观物理量联系起来0

V

V

辨析思考

『判一判』

(1)物体是由大量分子组成的。(J)

(2)无论是无机物的分子，还是有机物的分子，其分子直径的数量级都是(X)

(3)本节中所说的“分子”，包含了分子、原子、离子等多种含义。(J)

(4)油膜法测定分子大小的方法是利用宏观量测定微观量的方法。(J)

(5)1mol氧气和1mol水所含的粒子数相等。(4)

(6)若已知阿伏加德罗常数和铜的摩尔体积和密度，就可以估算出铜分子质量。(J)

『选一选』

(2020•黑龙江大庆实验中学高二下学期检测)(多选)下列说法中正确的是(BD)

A.某气体的摩尔体积为V,每个分子的体积为％,则阿伏加德罗常数可表示为NA=

WV0

B.已知阿伏加德罗常数、气体摩尔质量和密度，可以求出分子间的平均距离

C.在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，把油膜视为单分子层油膜时，需要考虑

分子间隙

D.在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的

体积进行计算，会使分子直径计算结果偏大

解析：某气体的摩尔体积为V,如果每个气体分子平均占据的空间的体积为Vo,则阿

优加德罗常数才可表示为NA=WW,选项A错误；由气体摩尔质量除以密度可求解摩尔体

积，再除以阿伏加德罗常数可求解一个气体分子平均占据的空间的体积，把分子占据的空间

看作正方体，可求解正方体的边长即为分子间的平均距离，选项B正确；在“用油膜法估

测分子的大小”的实验中，把油膜视为单分子层油膜时，认为分子一个一个紧密排列，不考

虑分子间隙，选项C错误；在''用油膜法估测分子的大小”的实验中，分子直径为d="

若将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算，会使分子直径计算结果偏大，选项

D正确；故选BDo

『想一想』

用筷子滴一滴水，体积约为0.1cn?,这一滴水中含有水分子的个数大约是多少？(阿伏

加德罗常数NA=6X1()23moL,水的摩尔体积为Um0|=18cm3/mol)

答案：3X1021个

VWA0.1X6X10232i人

解析：〃=L=----荷-----个a~3X1()21个。

ymol13

课内互动探究

用油膜法估测分子的直径

II思考讨论L■

我们喝一口水大约喝下6.0X1023个水分子，如果动用全世界60亿人来数这些分子，每

人每秒数一个，300万年也数不完，可见，分子是极小的，这么小的分子我们可以通过什么

途径估测它的大小呢？

提示：油膜法。

II归纳总结一■

1.实验目的

(1)估测油酸分子的大小。

(2)学习间接测量微观量的原理和方法。

2.实验原理

实验采用使油酸在水面上形成一层单分子油膜的方法估测分子的大小。当把一滴用酒精

稀释过的油酸滴在水面上时，油酸就在水面上散开，其中的酒精溶于水，并很快挥发，在水

面上形成如图所示形状的一层纯油酸薄膜。如果算出一定体积的油酸在水面上形成的单分子

油膜的面积，即可算出油酸分子的大小。

用丫表示一滴油酸酒精溶液中所含油酸的体积，用S表示单分子油膜的面积，用d表

示分子的直径，如下图，则：4=1。

油酸分子

3.实验器材

油酸、酒精、注射器或滴管、量筒、浅盘、玻璃板、坐标纸、彩笔、琲子粉或细石膏粉。

4.实验步骤

(1)在浅盘中倒入约2cm深的水，将徘子粉或细石膏粉均匀撒在水面上。

(2)取1mL(lcn?)的油酸溶于酒精中，制成200mL的油酸酒精溶液。

(3)用注射器往量筒中滴入1mL配制好的油酸酒精溶液(浓度已知)，记下滴入的滴数N,

算出一滴油酸酒精溶液的体积H。

(4)将一滴油酸酒精溶液滴在浅盘的液面上。

(5)待油酸薄膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔画出油酸薄膜的形状。

(6)将玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积S或者玻璃板上边长为1cm的方格的

个数，通过数方格个数，算出油酸薄膜的面积S。计算方格数时，不足半个的舍去，多于半

个的算一个。

5.数据处理

根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积匕并代入公式4=

V

1算出油酸薄膜的厚度d,即为油酸分子直径的大小。

6.注意事项

(1)油酸酒精溶液配制好后不要长时间放置，以免改变浓度，造成较大的实验误差。

(2)实验前应注意浅盘是否干净，否则难以形成油膜。

(3)浅盘中的水应保持平衡，琲子粉应均匀撒在水面上。

(4)向水面滴油酸酒精溶液时，应靠近水面，不能离水面太高，否则油膜难以形成.

(5)待测油酸液面扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓。

(6)本实验只要求估算分子大小，实验结果数量级符合要求即可。

特别提醒

简化处理是在一定场合、一定条件下突出客观事物的某种主要因素，忽略次要因素而建

立的。将分子简化成球形，并且紧密排列，有利于主要问题的解决。

II典例剖析一■

■典例I(2020•河北省张家口市一中高二上学期期中)(1)用油膜法估测分子的大小

时有如下步骤：

A.将玻璃板放在浅盘上，然后将油酸膜的形态用彩笔画在玻璃板上;

B.将油酸和酒精按一定比例配制好；

C.向浅盘中倒入约2cm深的水；

D.把酒精油酸溶液一滴一滴滴入量筒中，当体积达到1mL时记下滴入的滴数，算出

每滴液滴的体积；

E.向浅盘中的水面均匀地撒入石膏粉（或琲子粉）；

F.把一滴酒精油酸溶液滴在水面上，直至薄膜形态稳定；

G.把玻璃板放在方格纸上，数出薄膜所占面积；

H.计算出油膜的厚度4=]

把以上各步骤按合理顺序排列如下：CEBDFAGH

（2）若油酸酒精溶液的浓度为每IO1*mL溶液中有纯油酸6mL,用注射器测得1mL上述

溶液有液滴75滴。把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，最后油酸膜的形状和尺寸如图所示，

坐标中正方形小方格的边长为1cm,则

①油酸膜的面积是1.05X10—2m2：

②每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是8.0X10T2m3：

③按以上数据，估测出油酸分子的直径是7.6X10」°m。

解题指导：（1）严格按照实验步骤排列顺序。

（2）油膜法测分子直径，关键是由配制溶液求出一滴溶液中所含纯油酸的体积，再用数

格子法（不足半个的舍去，多于半个的算一个）求出油酸膜的面积，最后由求出油酸分子

的直径。

解析：（1）将配制好的油酸酒精溶液，通过量筒测出1滴此溶液的体积。然后将1滴此

溶液滴在有萍子粉的浅盘里的水面上，等待形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔描绘

出油酸膜的形状，将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，按不足半个舍去，多于半个

的算一个，统计出油酸薄膜的面积。则用1滴此溶液的体积除以1滴此溶液中油酸的面积，

就是油酸分子的直径。因此合理顺序排列CEBDFAGH„

（2）①面积超过正方形一半的正方形的个数为105个，则油酸膜的面积约为

5=105X1cm2=1.05X10-2m2

12

②每滴酒精油酸溶液中含有纯油酸的体积M=ImL义和X*=8XI。-',mL=8X10

m3。

③把油酸分子看成球形，且不考虑分子间的空隙，则油酸分子直径”=!*7.6*10i°m。

II对点训练.■

1.在粗测油酸分子大小的实验中，具体操作如下：

①取油酸1.00mL注入250mL的容量瓶内，然后向瓶中加入酒精,直到液面达到250mL

的刻度为止，摇动瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸酒精溶液。

②用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒，记录滴入的滴数直到量筒达到1.00mL为止，

恰好共滴了100滴。

③在水盘内注入蒸储水，静置后用滴管吸取油酸酒精溶液，轻轻地向水面滴•一滴溶液，

酒精挥发后，油酸在水面上尽可能地散开，形成一层油膜。

④测得此油膜面积为3.60X103cm，

(1)这种粗测方法是将每个分子视为一球形一，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成

的油膜面积可视为单分子油膜，这层油膜的厚度可视为油分子的直径.。

(2)利用数据可求得油酸分子的直径为为X1()7°m。(结果保留2位有效数字)

解析：(1)这种粗测方法是将每个分子视为球形，让油酸尽可能地在水面上散开，则形

成的油膜面积可视为单分子油膜，这层油膜的厚度可视为油分子的直径。

(2)1滴溶液中纯油酸的体积卜=廿2X。累:匕=4XKT5mL,油酸分子的直径1=q=

1UUNDUIT1Lo

4X10、城

«.„32~1.1X10cm—1.1X10m。

3.60Xv10cm

探究

阿伏加德罗常数的理解及应用

II思考讨论■

阿伏加德罗常数是一个重要的常数，通常可取NA=6.02Xl()23molT,粗略计算时可取

23

A^A=6.0X10mor

为什么说阿伏加德罗常数是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁？

提示：阿伏加德罗常数把摩尔质量和摩尔体积这些宏观量与分子质量和分子体积这些微

观量联系起来了，所以说阿伏加德罗常数是联系宏观和微观的桥梁。

II归纳总结一■

1.分子的简化模型

固体、液体分子可视为球形，分子间紧密排列可忽略间隙。对于气体来说，由于气体分

子间的距离远大于气体分子的直径，故通过立方体分子模型，可以估算得到每个气体分子平

均占有的空间。

分子分子大小或分子

意义图例

模型间的平均距离

球体固体和液体可看成是一个个紧挨着的球形分

7?

模型子排列而成的，忽略分子间的空隙Sa

立方气体分子间的空隙很大,把气体分成若干个小.....

”=赤

体模立方体，气体分子位于每个小立方体的中心，

型每个小立方体是每个分子占有的活动空间

2.阿伏加德罗常数的应用

(1)微观量

分子体积％、分子直径d、分子质量布

(2)宏观量

物体体积V、摩尔体积％。卜物体的质量〃八摩尔质量Mmol、物体的密度p

(3)关系

①分子的质量：，沏=宵=*

②分子的体积：匕)=留=第(适用于固体和液体)

③物体所含的分子数：〃=卢・必=伊・刈或"=泮--必=卢必

vmolpymolVmol〃mol

④阿伏加德罗常数：NA=3%;必=细(只适用于固体、液体)。

加0“0

⑤气体分子间的平均距离：d=^)=q^(Vo为气体分子所占据空间的体积)。

⑥固体、液体分子直径"='偿

特别提醒

(1)不论把分子看成球体还是看成立方体，都只是一种简化的模型，是一种近似的处理

方法。由于建立的模型不同，得出的结果稍有不同，但分子直径的数量级都是

(2)分子体积匕)的意义：%=%对于固体和液体指分子的体积，对于气体则指每个分

N人

子所占据空间的体积。

II典例剖析一■

■典例2已知氧气分子的质量m=5.3XIO26kg,标准状况下氧气的密度p=1.43

kg/n?,阿伏加德罗常数NA=6.02Xl()23moL,求：

(1)氧气的摩尔质量；

(2)标准状况下氧气分子间的平均距离；

(3)标准状况下1co?的氧气中含有的氧分子数。(保留两位有效数字)

解题指导：

2326-2

解析：（1）氧气的摩尔质量为M=NAm=6.02XIOX5.3X10kg/mol««3.2X10

kg/molo

MVM

（2）标准状况下氧气的摩尔体积丫=大，所以每个氧分子所占空间匕）=7f=k。而每个

PNApN人

氧分子占有的体积可以看成是棱长为。的立方体，即％=则/=察

PNR

33/~3.2X10-2

23-9

V画=，1.43X6.02X10m^3.3X10mo

（3）1cm3氧气的质量为

m'=pV'=1.43X1X106kg=1.43X10-6kg

则1cn?氧气中含有的氧分子个数

m'1.43X10-6

N==5.3X]0々6心2.7X10

m

答案：（1）3.2X10-2kg/mol（2）3.3XI0-9m

（3）2.7X1019

II对点训练一■

2.（2020•湖北省武汉市高二下学期期中联考）某气体的摩尔质量是M,标准状态下的摩

尔体积为V,阿伏伽德罗常数为NA，下列叙述中正确的是（D）

A.该气体在标准状态下的密度为噜

B.该气体每个分子的质量为胃

C.每个气体分子在标准状态下的体积为念

NA

D.该气体单位体积内的分子数为华

解析：该气体在标准状态下的密度为节，A错误；该气体每个分子的质量为我，B错误；

每个气体分子在标准状态下占据的体积为小，C错误；该气体单位体积内的分子数为小，D

NAV

正确。

核心素养提升

有关分子微观量的估算

阿伏加德罗常数NA是一个重要常数，是联系微观物理量和宏观物理量的桥梁，常用于

微观量的计算。

估算法是解答物理问题的一种常用方法，不要求精确求解，但要求合理的近似。其特点

是:

(1)建立必要的理想模型(如把分子看成球体或立方体)；

(2)寻找估算依据，建立估算式；

(3)对数值进行合理近似(如产3,重力加速度g取10卷2等)

»■案例一个房间的地面面积是15m2,高3m。已知空气的平均摩尔质量是M)=

2.9X10-2kg/mol。通常用空气湿度(有相对湿度、绝对湿度)表示空气中含有的水蒸气的情况,

若房间内所有水蒸气凝结成水后的体积为丫水=103cn?,已知水的密度为p=1.0X103kg/m3；

水的摩尔质量L8XIO-kg/mol。(结果保留两位有效数字)

(1)求房间内空气的质量。(标准状况下求解)

(2)求房间中有多少个水分子？

(3)估算一个水分子的直径是多大？(水分子可视为球体模型)

解析：(1)在标准状况下，每摩尔空气占有的体积％=22.4L,房间内空气的体积V=15

m2X3m=45m\房间内空气的物质的量J2X1(?mol,则房间内空气的质量为加=

,21Mo=58kgo

3

⑵水的摩尔体积7o===1.8Xl(r5m/mol,则房间中的水分子数代=缪么

Pyo

弋3.3X1()25个。

<17/3/XI7/

⑶设水分子直径为d,建立水分子的球体模型，有R=布则公升芯十3.9X1。

-10m。

答案：⑴58kg(2)3.3X1025个(3)3.9X10-lom

课堂巩固达标

1.(2020•黑龙江省哈尔滨六中高二下学期期中)已知地球半径约为6.4义1(/m,水的摩

尔质量为18g/mol,阿伏加德罗常数为6.0XIO23mol)设想将1g水均匀分布在地球表面

上，可估算1cn?表面上的水分子数约为(人)

A.6X1(?个B.6X|()5个

C.6X1()7个D.6X10”个

解析：1g水所含分子数为："=粉久1cm?所含分子数为："'=不方"/6个，故A

正确，BCD错误。

2.(2020•北京市一零一中学高二下学期期中)阿伏加德罗常数是必(molT),铜的摩尔

质量是〃(kg/mol),铜的密度是p(kg/n?),则下列说法不可碗的是(D)

A.In/铜中所含的原子数

B.一个铜原子的质量是会

NR

C.一个铜原子所占的体积是备

0VA

D.1kg铜所含有的原子数目是2刈

解析：1n?铜中所含的原子数为〃=：NA=%VA=e》，A正确；一个铜原子的质量是

〃〃〃

恤=忘，B正确；一个铜原子所占的体积是Vo=t=急，C正确；1kg铜所含有的原子数

目是N=)VA，D错误。

3.(2020.湖北武汉市高二学期期中联考)实验所用油酸酒精溶液的浓度为每104mL溶液

中含有纯油酸6mL,用注射器测得1mL上述溶液为80滴。把1滴该溶液滴入盛水的浅盘

里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用笔在玻璃板上描出油膜的轮廓形状，再把玻璃

板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图所示，坐标中正方形方格的边长为1cm。

(1)油酸膜的面积是115cn?。

(2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是7.5X106mL(保留2位有效数字)。

⑶按以上实验数据估测油酸分子的直径为6.5X10-°m(保留2位有效数字)。

(4)利用单分子油膜法可以粗测分子的大小和阿伏加德罗常数。如果已知体积为丫的一

滴油在水面上散开形成的单分子油膜的面积为5,这种油的密度为p,摩尔质量为仞，则阿

伏加德罗常数的表达式为」

解析：(1)根据图中描绘的轮廓，不足半格舍去，大于半格算一格，共计115个方格，

所以油膜的面积为115X1X1cm2=115cm\

(2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是M=]^X击mL=7.5XlO^mL

(3)估测油酸分子的直径为,=(=75：：二2叫><10-2=6$x10Tom

(4)单个油分子的直径为Jo=T

J

4dnQ4V3TTV3M

=

单个油分子的体积为Vo=3^(^)'37^=-^T,摩尔体积为Vmo\=~

则阿伏伽德罗常数为必=宵=需

第二节分子的热运动

【素养目标定位】

了解扩散现象，布朗运动以及热运动的含义

※※掌握布朗运动的决定因素及成因

通过实验，体会布朗运动现象

【素养思维脉络】

W]

卜0匚能E

课前预习反馈

U-------♦知识点1扩散现象

1.定义

不同物质分子彼此.进入对方.的现象。

2.产生原因

物质分子的.无规则运动.。

3.应用

生产半导体器件时，在_高温一条件下通过分子的_扩散.在纯净半导体材料中掺入其

他元素。

4.发生环境

物质处于固态、液态、气态时都能发生扩散现象。

5.意义

反映分子在做、永不停息一的、无规则运动。

1,知识点2布朗运动

1.概念

悬浮*模—在液体或气体中的无规则运动。

2.产生原因

大量液体分子对悬浮微粒撞击的，造成的。

3.运动特点

(1)永不停息.：⑵无规则.。

4.影响因素

微粒越小、温度—越道布朗运动越激烈。

5.意义

间接反映了液体分子运动的无规则性，。

知识点3热运动

1.定义

分子永不停息的无规则运动。

2.宏观表现

.扩散一现象和一布朗一运动。

3.特点

(1)永不停息；

⑵运动无规则；

(3)温度越高，分子的热运动越―幽_。

辨析思考

『判一判』

(1)悬浮微粒越大，越不容易观察到布朗运动•(J)

(2)将布朗运动的装置由实验室移动到高速运动的列车上，微粒的布朗运动更明显。(X)

(3)扩散现象与布朗运动的剧烈程度都与温度有关。(J)

(4)当温度降低到一定程度，分子就停止热运动。(X)

(5)扩散现象与布朗运动都是分子的热运动。(X)

(6)分子的热运动人眼不能直接观察，布朗运动可以直接用眼睛观察到。(X)

『选一选』

下列四种现象中属于扩散现象的是(B)

①海绵状塑料可以吸水②揉面团时，加入小苏打，小苏打可以揉进面团内③放一匙

食糖于一杯开水中，水会变甜④把盛开的腊梅放入室内，会满室生香

A.①②B.③④

C.①④D.②③

解析：海绵状塑料吸水是水滴进入塑料间隙，不是扩散；小苏打揉进面团，是机械外力

作用的结果；食糖溶于开水中，腊梅香气释放是扩散现象。故B正确。

『想一想』

用显微镜观察放在水中的花粉，追踪几粒花粉，每隔30s记下它们的位置，用折线分

别依次连接这些点，如图所示。图示折线是否为花粉的运动径迹？是否为水分子的运动径

迹？

答案：不是花粉的运动径迹，更不是水分子的运动径迹。

解析：花粉粒的无规则运动，是大量的液体分子撞击的平均效果的体现，其运动径迹是

没有规律的。在花粉粒的运动过程中，每秒钟大约受到IO?1次液体分子的碰撞。此图画出

每隔30s观察到的花粉粒的位置，用直线依次连接起来，该图线既不是花粉粒的径迹，更

不是水分子的径迹，因为布朗运动不是液体分子的运动。

课内互动探究

探究

扩散现象

II思考讨论L■

(1)扩散现象是否是由对流和重力引起的？

(2)把一碗小米倒入一袋玉米中，小米进入玉米的间隙中，这一现象是否属于扩散现象？

提示：(1)扩散现象不是由对流和重力引起的，是由分子的无规则运动引起的。

(2)扩散现象是指由于分子的无规则运动，不同物质的分子彼此进入对方的现象。上述

现象中不是分子运动的结果，而是两种物质的混合，所以不属于扩散现象。

II归纳总结一■

1.影响扩散现象是否明显的因素

(1)扩散现象发生时气态物质的扩散现象最快最显著，液态次之，固态物质的扩散现象

最慢，短时间内非常不明显。

(2)在两种物质一定的前提下，扩散现象发生明显程度与物质的温度有关，温度越高，

扩散现象越显著。

(3)扩散现象发生的明显程度还受到“已进入对方”的分子浓度的限制，当浓度低时，

扩散现象较为显著。

2.扩散现象的成因分析

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。

3.分子运动两个特点的理解

(1)永不停息即分子不分白天和黑夜，不分季节，永远在运动。

(2)无规则是指单个分子运动无规则，但大量分子运动又具有统计规律性，如总体上分

子由浓度大的地方向浓度小的地方运动。

特别提醒

(1)扩散现象在任何情况下都可以发生，与外界因素无关。

(2)当两部分的分子分布浓度相同时，浓度不再变化，宏观上扩散停止，但分子的运动

并没有停止，因此这时状态是一种动态平衡。

(3)分子运动剧烈程度虽然受到温度影响，温度高运动快，温度低运动慢，但分子的运

动永远不会停止。

II典例剖析―■

■典例1(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。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(AD)

/空气

•［二氧化氮

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.二氧化氮由于密度较大，不会跑到上面的瓶中，所以上面瓶中不会出现淡红棕色

C.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，所以会发现上面瓶的瓶口处显淡红棕色，但在瓶底处不会出现淡红棕色

D.由于气体分子在运动着，所以上面的空气会到下面的瓶中，下面的二氧化氮也会自

发地运动到上面的瓶中，所以最后上、下两瓶气体的颜色变得均匀一致

解题指导：组成物体的分子做永不停息的无规则运动，与温度有关，与外界的作用无关。

解析：逐项分析如下：

选项诊断结论

A气体分子做无规则运动，过一段时间上下均匀分布，故呈淡红棕色V

B分子运动与密度无关X

C分子的热运动不是在重力的作用下进行的X

D分子的热运动使上下气体分布均匀V

I|对点训练一■

1.下列四种现象中，属于扩散现象的是(CD)

A.雨后的天空中悬浮着很多的小水滴

B.海绵吸水

C.在一杯开水中放几粒盐，整杯水很快就会变咸

D,把--块煤贴在白墙上，几年后铲下煤后发现墙中有煤

解析：扩散现象是指两种不同的分子互相进入对方中的现象，它是分子无规则运动引起

的。天空中的小水滴不是分子，小水滴也是由大量水分子组成的，这里小水滴悬浮于空气中

并非分子运动所为，故选项A不符合题意。同样海绵吸水也不是分子运动的结果，海绵吸

水是一种毛细现象，故选项B不符合题意。而整杯水变咸是盐分子进入到水分子之间所致,

墙中有煤也是煤分子进入的结果，故选项C、D符合题意。

探究

布朗运动

II思考讨论2一■

在一锅水中散一点胡椒粉，加热时发现水中的胡椒粉在上下翻滚。

(1)胡椒粉的运动是布朗运动吗？

(2)布朗运动就是分子的无规则运动吗？

提示：(1)不是(2)不是

II归纳总结—■

1.产生原因

当微粒足够小时，受到来自各个方向的液体分子或气体分子的撞击作用是不平衡的，某

一瞬间，微粒在某个方向受到的撞击作用强，致使微粒向这一方向运动；在另一个瞬间，微

粒在另一方向受到的撞击作用强,致使微粒又向另一方向运动，由于分子对微粒的频繁撞击,

引起了微粒的无规则运动，如图所示。布朗运动的无规则性，间接反映了液体(或气体)内部

分子运动的无规则性。

2.影响布朗运动的因素

(1)悬浮的微粒越小，撞击的不平衡性就越明显，布朗运动就越明显。

(2)温度越高，布朗运动越显著。

3.布朗运动的意义

尽管布朗运动本身并不是分子的运动，但由于它的形成原因是由于分子的撞击所致，所

以它能反映分子的运动特征，这就是布朗运动的意义所在。

II典例剖析一■

■典例2(202。山西省长治、运城、大同、朔州、阳泉五地市高三上学期期末联

考）小张在显微镜下观察水中悬浮的细微粉笔末的运动，从A点开始，他把小颗粒每隔20s

的位置记录在坐标纸上，依次得到8、C、。等点，把点连线形成如图所示折线图，则关于

该粉笔末的运动，下列说法正确的是（BDE）

A.该折线图是粉笔末的运动轨迹

B.粉笔末的无规则运动反映了水分子的无规则运动

C.经过8点后10s,粉笔末应该在BC的中点处

D.粉笔末由8到C的平均速度小于由C到。的平均速度

E.若改变水的温度，再记录一张图，则仅从图上不能确定记录哪一张图时的温度高

解题指导：（1）布朗运动不是分子的无规则运动，它是液体分子无规则运动的反映。（2）

布朗运动示意图是不同时刻的小颗粒位置的连线并非其运动轨迹。

解析：该折线图不是粉笔末的实际运动轨迹，分子运动是无规则的，故A错；粉笔末

受到水分子的碰撞，做无规则运动，所以粉笔末的无规则运动反映了水分子的无规则运动，

故B正确；由于运动的无规则性，所以经过8点后10s,我们不知道粉笔末在哪个位置，

故C错误；任意两点之间的时间间隔是相等的，所以位移越大，则平均速度就越大，故粉

笔末由B到C的平均速度小于由C到。的平均速度，故D正确；由于运动的无规则性，所

以我们无法仅从图上就确定哪一张图的温度高，故E正确；综上所述本题答案是BDE。

II对点训练.■

2.（2020•河北省张家口市一中高二上学期期中）关于布朗运动，下列说法正确的是

（A）

A.布朗运动是无规则的，反映了大量液体分子的运动也是无规则的

B.微粒做布朗运动，充分说明了微粒内部分子在不停地做无规则运动

C.布朗运动是由于悬浮微粒受周边其它微粒撞击的不平衡性引起的

D.悬浮微粒越大，在相同时间内撞击它的分子数越多，布朗运动越剧烈

解析：布朗运动是无规则的，是由外界条件无规律的不断变化引起的，因此它说明了液

体分子的运动是无规则的，故A正确；布朗运动是液体分子做无规则运动的反映，不是微

粒内部分子不停地做无规则运动的反应，故B错误；布朗运动是由于悬浮微粒受周边液体

分子撞击的不平衡性引起的，故C错误；布朗运动形成的原因是由于液体分子对悬浮微粒

无规则撞击引起的，悬浮颗粒越小，温度越高，颗粒的受力越不均衡，布朗运动就越明显。

故D错误。所以A正确，B、C、D错误。

探究

分子的热运动

II思考讨论3一■

暮春时节，金黄的油菜花铺满了原野，微风拂过，飘来阵阵的花香。

你有没有想过，为什么离很远，人们就能够闻到这沁人心脾的香味呢？

提示：分子的热运动

II归纳总结一■

1.热运动及其特点

(1)热运动指微观上的大量分子的无规则运动，一个分子的运动不能说是热运动。

(2)热运动与温度有关，温度越高，分子热运动越激烈，不要认为温度过低，分子就停

止热运动。

(3)分子热运动是扩散现象形成的原因，布朗运动是分子热运动的反映，但不能说扩散

现象和布朗运动是热运动。

2.布朗运动与热运动的关系

布朗运动热运动

研究对象悬浮于液体中的微粒分子

不同点

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无规则运动②永不停息③与温度有关

周围液体(或气体)分子的热运动是布朗运动产生的原因，布

联系

朗运动是热运动的宏观表现

特别提醒

(1)热运动是分子运动，布朗运动是微粒的运动。

(2)热运动永不停息，液体变成固体时，其中微粒的布朗运动会停止。

(3)分子及布朗运动的微粒用肉眼不能直接观察到。

(4)热运动是对大量分子而言的，对个别分子无意义。

II典例剖析—■

■典例3下列关于热运动的说法中，正确的是(D)

A.热运动是物体受热后所做的运动

B.0℃的物体中的分子不做无规则运动

C.热运动是单个分子的永不停息的无规则运动

D.热运动是大量分子的永不停息的无规则运动

解题指导：分子热运动的“热”字，应该赋予其两层含义：①指分子无规则的运动，不

是宏观物体的机械运动；②温度越高，分子运动越剧烈，与何种分子无关。

解析：热运动是组成物质的大量分子所做的无规则运动，不是单个分子的无规则运动，

因此A、C错误，D正确；分子的热运动永不停息，因此0℃的物体中的分子仍做无规则运

动，B错误。

II对点训练—・

3.放在房间一端的香水，打开瓶塞后，位于房间另一端的人将（C）

A.立即嗅到香味，因为分子热运动速率很大，穿过房间所需时间极短

B.过一会儿才能嗅到香味，因为分子热运动的速率不大，穿过房间需要一段时间

C.过一会儿才能嗅到香味，因为分子热运动速率虽然很大，但由于是无规则运动，且

与空气分子不断碰撞，要嗅到香水味必须经过一段时间

D.过一会儿才能嗅到香味，因为分子热运动速率不大，且必须有足够多的香水分子，

才能引起嗅觉

解析：分子的运动是十分混乱的、无规则的。分子热运动速率虽然很大（约几百米每秒）,

但无规则运动过程中与其他分子不断碰撞，使分子沿迂回曲折路线运动，要嗅到足够多的香

水分子必须经过一段时间，因此选C。

核心素养提升

布朗运动与妨散现象的比较

项目扩散现象布朗运动

悬浮在液体（或气体）中的固体微粒的无规

定义不同物质能够彼此进入对方的现象

则运动

直接原因：大量液体（或气体）分子对悬浮

微粒的撞击而导致的不平衡性。

原因物质分子永不停息地做无规则运动

根本原因：液体（或气体）分子的无规则运

动

（1）温度：温度越高扩散越快（1）温度：温度越高，布朗运动越显著

影响

（2）浓度：从浓度大处向浓度小处扩散（2）固体微粒的大小：微粒越小，布朗运动

因素

（3）还与物质的状态、物体的密度差有关越明显

布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，但不

微观扩散现象说明了物质分子都在永不停

是分子的无规则运动，而是间接反映了液

机制息的做无规则运动

体（或气体）分子的无规则运动

相同点：①产生的根本原因相同，都是分子永不停息地做无规则运动；

②它们都随温度的升高而表现得越明显。

*■案例（多选）下列有关扩散现象与布朗运动的叙述中，正确的是（CD）

A.扩散现象与布朗运动都能说明分子在做无规则的永不停息的运动

B.扩散现象与布朗运动没有本质的区别

C.扩散现象突出说明了物质的迁移规律，布朗运动突出说明了分子运动的无规则性规

律

D.扩散现象与布朗运动都与温度有关

解析：布朗运动没有终止，而扩散现象有终止，当物质在这一能到达的空间实现了分布

均匀，那么扩散现象结束，扩散现象结束不能再反映分子运动是否结束，因此能说明分子永

不停息地运动的只有布朗运动，所以A错。扩散是物质分子的迁移，布朗运动是宏观颗粒

的运动，是两种完全不相同的运动，则B错。两个实验现象说明了分子运动的两个不同侧

面的规律，则C正确。两种运动都随温度的升高而加剧，所以都与温度有关。故D正确。

课堂巩固达标

1.（2020•湖北省部分重点高中高二下学期期中）下列说法中不正确的是（B）

A.扩散现象是由物质分子无规则运动产生的

B.布朗运动是液体分子的运动，它说明分子永不停息地做无规则运动

C.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可能不相同

D.扩散现象、布朗运动和分子热运动都随温度的升高而变得剧烈

解析：扩散现象是由物质分子无规则运动产生的，故A正确；布朗运动是指固体悬浮

颗粒的无规则运动，不是液体分子的无规则运动，故B错误；热运动是大量分子的无规则

运动，同种物质的分子的剧烈程度可能不同，故C正确；扩散现象、布朗运动和分子热运

动都随温度的升高而变得剧烈，故D正确。

2.（2020•山东省高密一中高二下学期检测）我国已经展开对空气中PM2.5浓度的监测工

作。PM2.5是指空气中直径小于2.5卜im的悬浮颗粒物，其在空中做无规则运动，很难自然

沉降到地面，吸入人体后会进入血液对人形成危害。矿物燃料的燃烧是形成PM2.5的主要

原因。下列关于PM2.5的说法中不正确的是（B）

A.温度越高，PM2.5的运动越激烈

B.PM2.5在空气中的运动属于分子热运动

C.周围大量分子对PM2.5碰撞的不平衡使其在空中做无规则运动

D.倡导低碳生活减少化石燃料的使用，能有效减小PM2.5在空气中的浓度

解析：PM2.5直径小于2.5pm,比分子要大得多，所以在空气中做的是布朗运动，不是

热运动，B错误；温度越高运动越激烈，A正确；布朗运动是由大量液体（气体）分子与布朗

颗粒碰撞的不平衡性产生的，所以C正确；由于矿物燃料的燃烧是形成PM2.5的主要原因,

所以倡导低碳生活，减少化石燃料的使用，能有效减小PM2.5在空气中的浓度，D正确。

3.（2020•哈尔滨第三十二中学高二下学期期中）做布朗运动实验，得到某个观测记录如

图所示。图中记录的是（B）

A、71

JJ

卞V刁

1

--

、一/,/

f/

7

1八

7/7

A.某个微粒做布朗运动的轨迹

B.按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线

C.