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第一章 分子动理论
第二节 分子热运动与分子力
粤教版（2019）高中物理选择性必修第三册
一、扩散现象
如图所示，在一滤纸条上间隔一定距离试管
棉花胶塞各滴上一滴酚酞试剂后，将其插入
水平放置的试管中，在试管开口处放上一小
团棉花（棉花不与滤纸条接触）。滤纸条酚
酞试剂用滴管在棉花团上滴上几滴浓氨水后，
用胶塞将试管封闭.注意观察试管中滤纸条的
颜色变化。
【实验·探究】
取两个相同的玻璃杯，在一个杯中
倒入凉水，另一个杯中倒入相同体
积的热水，然后在两杯中同时轻轻
滴入一滴蓝墨水，注意观察杯中水
的颜色变化情况。
【实验·探究】
如何解释上述实验中所出现的现象呢？
通过实验我们可以发现，试管中滤纸条从试管口向内逐渐变色，热水比
凉水蓝得更快，这就说明无论是气体还是液体，都会发生物质迁移现象。
实际上，这种现象在固体中也会发生。我们让一铅块和一金块相互紧密
接触，经过一段足够长的时间，就会发现在接触面处的薄层中，铅块内
渗入了少量的金，金块内渗入了少量的铅。这种现象就是分子本身不停
运动的结果。
【实验·总结】
物理学中把由于分子不停地运动而产生的物质迁移现象称为扩散。由
上面的实验可知，温度越高，物质扩散得越快，扩散现象说明了物质
中的分子在不停地运动着。
二、布朗运动
在载玻片上滴一滴清水，把载玻片放在显微镜下，如图所示，调节显微镜手轮，直到能看到清晰的水滴影像。
把一小滴碳素墨水滴在载玻片的水滴上，将载玻片放在显微镜下观察炭微粒的运动现象，如图所示。
【实验·探究】
思考1：观察炭微粒运动方向情况。
追踪一个炭微粒的运动：在显微镜影像显示屏
上固定一张透明的坐标纸，在坐标纸上追踪显
示某一微粒的运实验装置动，调节节拍器的节
拍周期为5秒左右，每次听到节拍器的响声，就
用笔描下这个微粒此时的位置，并按顺序进行
数字编号，大约取10个点。如图所示，把这些
点按时间顺序依次连接起来，得到一条折线。
【实验·探究】
【实验·总结】
从实验现象可见，微粒运动的方向是不断改变的，而且是
无规则的。后来，人们把悬浮在液体或气体中的微粒做的
这种无规则运动叫作布朗运动。
布朗运动究竟是怎么产生的？开始时，人们以为是外界因素，比如液体受
到振动或对流等引起的，但是在尽量消除外界因素影响的实验条件下，布
朗运动仍然存在.布朗运动的起因问题困扰了人类大半个世纪，直到1905年，
爱因斯坦才从理论上解释了布朗运动。
【理论·探究】
悬浮在液体中的微粒周围存在大量做无规则运动*的液体分子，它们不停地对悬浮微粒进行撞击，如图所示。一个微粒每秒大约要受到它周围液体分子1021次的碰撞。由于液体分子运动的无规则性，在任一瞬间，从不同方向撞击悬浮微粒的液体分子数目各不相同，碰撞的冲击力也不一样。有时沿某一方向的撞击较强，微粒就顺着这一方向运动；当另一方向的撞击较强时，微粒就会改变运动方向。由于液体分子运动的无规则性，使微粒受较强撞击的方向是偶然性的，所以布朗运动是无规则的。我们观察到的悬浮微粒的无规则运动，实际上间接地反映了液体内部它周围液体分子 次的碰撞的分子在不停地做无规则的运动。
布朗运动是大量液体分子对悬浮微粒的不平衡撞击引起的，是大量液体分子不停地做无规则运动所产生的结果。
【理论·总结】
扩散现象和布朗运动的实验还表明，温度越高，分子的扩散越快，悬浮微粒运动就越激烈。这表明物质的温度高低与物质内部分子无规则运动的剧烈程度直接相关，温度越高，分子的无规则运动越剧烈。可以说温度是物质内部分子无规则运动剧烈程度的量度。因此，物理学中把物质内部大量分子的无规则运动称为热运动。
三、分子力
樟脑丸，由于分子的热运动，最终会挥发殆尽。
樟脑丸也能聚成一个硬块且很不容易掰开，这又是为什么呢？
分子间存在相互吸引的力
【实验·探究】
取两段直径为2cm左右的铅柱，把它们的断面切平磨光，然后用力把两个光滑的面对齐压紧，这两段铅柱就“粘”在一起了，而且下端可以吊起1kg甚至更重的物体，如图所示。
为什么把铅柱断面切平磨光并且用力对齐压紧，两段铅柱就能“粘”在一起？
【实验·总结】
以上实验表明：物质的分子间存在引力，而且该引力发生作用的距离很小。正是这种相互吸引的作用，才使得大量分子聚集在一起形成固体或液体。我们还知道，固体和液体是很难被压缩的。这说明分子之间除了有引力，还存在斥力。
【理论·探究】
分子间的相互作用一般不能由实验直接测定，但可以在一F定的实验基础上，采用一些简化模型，如假设分子间的相互作用具有球对称性等来加以研究。研究表明，分子间同时存在着引力和斥力，通常表现出来的是它们的合力。分子间引力和斥 力的大小都跟分子间的距离有关。右图中的虚曲线分别表示两个分子间的引力和斥力随其距离变化的情形，实线表示引引力和斥力的合力，即实际表现出来的分子力随距离变化的情力形。
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力
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由图中可见，当两个分子间的距离等于某一值r0时，分子间作
用力间的引力和斥力平衡，分子间的作用力为0。对于不同物质的分子，r0的数值稍有不同，数量级约为?????????????????????。
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【理论·探究】
当分子间的距离小于r0时，分子间的作用力表现为斥力；当分子间的距离大于r0时，分子间的作用力表现为引力；当分子间的距离大于?????????????????时，分子间的作用力就已十分微弱，可以忽略不计。
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分子间的作用力本质上是一种电磁力。分子由原子组成，原子内部有带正电的原子核和带负电的电子，分子间的作用力是由这些带电粒子的相互作用引起的。
分子动理论：物质是由大量分子组成的；分子总在不停地做无规则运动，运动的剧烈程度与物质的温度有关；分子间存在相互作用的引力和斥力。
1.（2022·上海市延安中学高二期末）布朗运动是说明分子运动的重要实验事实，布朗运动是指（　　）
A．液体分子的运动
B．固体分子的运动
C．液体分子和固体分子的共同运动
D．悬浮在液体中的固体微粒的运动
D
课堂练习
2.新型冠状病毒肆虐全球，重要原因就是它依靠呼吸道飞沫传播。从患者口中呼出的含病毒飞沫微粒在空气分子不平衡的碰撞下杂乱无章的运动。下列关于含病毒飞沫微粒运动的说法正确的是（　　）
A．环境温度越低，飞沫微粒的运动越明显
B．飞沫微粒越大，其运动越明显
C．飞沫微粒能长时间悬浮在空气中是因为空气浮力的作用
D．飞沫微粒的运动是布朗运动
D
3.（2021·江苏·徐州市贾汪区建平中学高二期中）下列关于布朗运动的说法中正确的是（　　）
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
D
4.（2021·西藏·拉萨那曲高级中学高二期中）关于布朗运动，下列说法中正确的是（　　）
A．悬浮颗粒做无规则运动的剧烈程度与温度无关
B．布朗运动是组成固体微粒的分子无规则运动的反映
C．布朗运动是液体或气体分子无规则运动的反映
D．观察时间越长，布朗运动越显著
C
5.（2021·上海市徐汇中学高二期中）以下的无规则运动中属于布朗运动的是（　　）
A．下雪天雪花纷飞
B．一束阳光射入屋内，看到尘埃飞舞
C．汽车驰过，路上扬起尘土
D．用显微镜观察到悬浮在液体或气体中的固体微粒的运动
D
6.关于热学中的一些基本概念，下列说法正确的是（　　）
A．物体是由大量分子组成的，分子是不可再分的最小单元
B．分子间的斥力和引力总是同时存在的，且随着分子之间的距离增大而增大
C．分子做永不停息的无规则热运动，布朗运动就是分子的热运动
D．温度越高，分子热运动就越剧烈
D
7.（2021·甘肃省临夏县中学高二期末）下列说法中正确的是（　　）
A．已知某物质的摩尔质量和分子质量，可以算出阿伏加德罗常数
B．已知某物质的摩尔质量和分子体积，可以算出阿伏加德罗常数
C．当两个分子之间的距离增大时，分子引力和斥力的合力一定减小
D．当两个分子之间的距离增大时，分子势能一定减小
A
8.（2021·甘肃·兰州市第二十七中学高二期末）关于分子间相互作用力与分子间势能，下列说法正确的是（　　）
A．当分子间作用力表现为引力时，分子间的距离越大，分子势能越小
B．分子间作用力为零时，分子间的势能一定是零
C．当分子间距r>r0时，分子间的引力随着分子间距的增大而增大，分子间的斥力随着分子间距的增大而减小，所以分子力表现为引力
D．两个分子间的距离变大的过程中，分子间引力变化总是比斥力变化慢
D
9.（2021·宁夏·石嘴山市第三中学高二期末）下列关于分子动理论的叙述正确的是（　　）
A．在较暗的房间里，看到透过窗户的“阳光柱”里粉尘的运动是布朗运动
B．当分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力都减小，但斥力减小得更快
C．水结为冰时，部分水分子已经停止了热运动
D．气体扩散现象表明气体分子间存在斥力
B
10.（2021·山东济南·高二期末）有甲、乙两分子，甲分子固定在坐标原点O，乙分子只在相互间分子力作用下，由远处沿X轴向甲靠近，两分子的分子势能????????与两分子间距离x的关系如图所示，设乙分子在移动过程中所具有的总能量为0，则下列说法正确的是（　　）
A．乙分子在Q点时处于平衡状态
B．乙分子在P点时加速度为0
C．乙分子由P到Q的过程中分子力做正功
D．乙分子由P到Q过程中分子势能一直减小
?
B
1.扩散现象：不同物质互相接触时能够彼此进入对方的现象。
2.布朗运动：分子永不停息的做无规则运动
3.分子力：分子间同时存在着相互作用的引力和斥力
课堂小结
课堂训练
1.下列四项中属于分子动理论的基本内容的是（　　）
A．物质由大量的分子组成，分子间有间隙
B．分子是组成物质的不可再分割的最小微粒
C．所有分子永不停息地做无规则运动
D．分子间存在着相互作用的引力和斥力
ACD
课堂训练
2.（2021·河北·张家口市第一中学高二）不同的物理概念、物理规律间往往存在内在的联系，分子间存在着分子力，又由于分子间的相互作用而存在与相对距离有关的分子势能；如图所示为分子力随分子间距离的变化规律图线，由图象可知下列选项正确的是（　　）
A．c位置分子力最小
B．b位置分子势能最小
C．c到d的过程分子势能一直增大
D．a到d的过程分子力先减小后增大
BC
课堂训练
3.（2021·河北·张家口市第一中学高二）近期我国多个城市的PM2.5数值突破警戒线，受影响最严重的是京津冀地区，雾霾笼罩，大气污染严重。PM2.5是指空气中直径等于或小于2.5微米的悬浮颗粒物，飘浮在空中做无规则运动，很难自然沉降到地面，吸入后危害人体健康，矿物燃料的燃烧是形成PM2.5的主要原因。下列关于PM2.5的说法中正确的是（　　）
A．PM2.5的尺寸与空气中氧分子的尺寸的数量级相当
B．PM2.5在空气中的运动属于布朗运动
C．温度越低PM2.5活动越剧烈
D．PM2.5中小一些的颗粒的运动比大一些的颗粒更为剧烈
BD
课堂训练
4.（2021·黑龙江·绥化市第一中学高二期中）关于分子力和分子势能的下列说法正确的是（　　）
A．分子间同时存在相互作用的引力和斥力，实际表现出的分子力是引力和斥力的合力
B．引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，但引力比斥力变化快
C．当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而增大
D．两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动，直至不再靠近的过程中，分子势能先减小后增大
ACD
课堂训练
5.（2021·湖北孝感·高二期末）根据分子动理论，下列说法正确的是（　　）
A．分子之间的斥力和引力同时存在，且引力和斥力均随分子间距离的增大而减小
B．布朗运动是指悬浮在液体中固体颗粒的分子的无规则运动
C．分子之间的距离减小时，分子力一直做正功
D．分子之间的距离增大时，分子势能可能增加
AD
课堂训练
6.（2021·广东中山·高二期末）据研究表明：新型冠状病毒2019-nCoV主要依靠呼吸道飞沫传播。在空气中含病毒飞沫微粒的运动取决于空气分子的不平衡碰撞。下列关于含病毒飞沫微粒运动的说法中正确的是（　　）
A．飞沫微粒的运动是布朗运动
B．飞沫微粒能长时间悬浮在空气中是因为空气浮力的作用
C．飞沫微粒越小，其运动越明显
D．环境温度越高，飞沫微粒的运动越明显
ACD

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