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第1节 分子动理论
的基本内容
第一章
人教版 选择性必修第三册
物体是由大量分子组成的
01
分子热运动
02
分子间的作用力
03
分子动理论
04
典例分析
05
新课导入
暮春时节，金黄的油菜花铺满了原野。你有没有想过，为什么能够闻到这沁人心脾的香味呢
古希腊学者德谟克利特早就对此作出了解释，他认为这是由于花的原子飘到了人们鼻子里。
这些“花的原子”究竟是怎么运动的 物质究竟是由什么组成的呢？
问题
物体是由大量分子组成的
PART 01
分子
01
⑴定义：
研究化学性质：物质组成微粒，分子、原子、或者离子。
研究热学运动性质和规律：分子、原子、或者离子这些微粒统称为分子。
我国科学家用扫描隧道显微镜拍摄的石墨表面原子的排布图，图中的每个亮斑都是一个碳原子。
⑵分子模型：
球体
扫描隧道显微镜
石墨表面原子的排布图
扫瞄隧道显微镜下的硅片表面原子的图像
小球模型
02
固体、液体
小球模型
d
d
d
d
在计算固体和液体分子大小时，看成一个近似的物理模型，一般可把分子看成是一个小球，小球紧密排列在一起（忽略小球间的空隙）。则：
分子的直径
立方体模型
03
气体
立方体模型
气体分子间的平均距离
d
d
d
立方体模型：在计算气体分子大小时，把每个分子和其占有的空间当作一个小立方体，气体分子位于每个立方体的中心，这个小立方体的边长等于分子间的平均距离.即：
想一想
请回忆：
(2)是怎样定义的该量的？
（1）高中化学的哪一个量是联系宏观与微观世界的桥梁？
阿伏加德罗常数
04
⑵数值：
1 mol的任何物质都含有相同的粒子数.
是微观世界的一个重要常数，是联系微观物理量和宏观物理量的桥梁．
⑶意义：
⑴定义：
NA＝6.02×1023mol－1
微观 宏观
NA
桥梁
标况下气体摩尔体积VA=22.4L/mol
1mL=1cm3 1L=1dm3
宏观量与微观量的关系
05
宏观量
物质的摩尔质量Mmol
物质的密度ρ
物质的摩尔数n
物质的质量m
物质的体积V
物质的摩尔体积Vmol
微观量
单分子质量m0
分子的直径d
分子数N
分子体积V0
常用关系式
（V0为气体分子所占据空间的体积）
若是气体：V0是气体分子所占空间
⑦物质
球体
立方体
①分子
②分子（适用于固体和液体）
③物体或
④ (只适用于固体、液体)
⑤气体分子间的平均距离
⑥固体、液体分子直径:
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10-10m。
(2)分子体积V0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子所占据空间的体积。
一般分子的质量的数量级为10-26kg
小试牛刀
【例题】仅利用下列某一组数据，可以计算出阿伏加德罗常数的是（ ）
A.水的密度和水的摩尔质量
B.水分子的体积和水分子的质量
C.水的摩尔质量和水分子的体积
D.水的摩尔质量和水分子的质量
D
解析　知道水的密度和水的摩尔质量可以求出其摩尔体积，不能计算出阿伏加德罗常数，故A错误；知道水分子的体积和水分子的质量，不能求出水的摩尔质量或摩尔体积，所以不能求出阿伏加德罗常数，故B错误；知道水的摩尔质量和水分子的体积，不知道水的密度，故不能求出阿伏加德罗常数，选项C错误；用水的摩尔质量除以水分子的质量可以求得阿伏加德罗常数，故D正确.
小试牛刀
【例题】只要知道下列哪一组物理量，就可以估算气体分子间的平均距离（　　）
A．阿伏加德罗常数、该气体的摩尔质量和质量
B．阿伏加德罗常数、该气体的摩尔质量和密度
C．阿伏加德罗常数、该气体的质量和体积
D．该气体的密度、体积和摩尔质量
B
想一想
知道了物体是由大量分子组成的，阿伏伽德罗常数量是联系宏观与微观世界的桥梁。那么构成物体的分子是处于运动状态还是静止状态呢？
分子热运动
PART 02
气体液体的扩散现象
扩散现象
01
（1）定义：不同物质相互接触时能够彼此进入对方的现象叫做扩散。
（2）引起扩散的原因：是物质分子的无规则运动产生的。
气体和液体都可以发生扩散现象，固体之间可以发生扩散现象吗？
想一想
固体扩散
酱油的色素分子扩散到蛋清中
扩散特点
①物质处于气态、液液、固态都能够发生扩散现象。
②温度越高，扩散现象越明显。
③浓度大处向浓度小处扩散，且受“已进入对方”的分子浓度的限制，当进入对方的分子浓度较低时，扩散现象较为明显。
直接证明组成物质的分子在不停地运动着。
扩散意义：
扩散应用：
在纯净半导体材料中掺入其他元素。
酱油的色素分子扩散到蛋清中
想一想
扩散现象可以反映分子的无规则运动，还有其他什么现象也可以反映呢？
演示实验
用显微镜观察炭粒的运动
取1滴用水稀释的碳素墨汁，滴在载玻片上，盖上盖玻片，放在高倍显微镜下观察小炭粒的运动情况。调节显微镜的放大倍数，如调节至400倍或1000倍，观察悬浊液中小炭粒的运动情况。目镜中观察的结果可以通过显示器呈现出来。
改变悬浊液的温度。重复上述操作，观察悬浊液中小炭粒的运动情况。
实验视频
用显微镜观察炭粒的运动
改变悬浊液的温度。重复上述操作，观察悬浊液中小炭粒的运动情况。
看到的炭粒的运动有规律吗？
运动快慢与炭粒的大小有关吗？
无规则
运动快慢与颗粒大小有关
想一想
用显微镜观察炭粒的运动
每隔30s记下三颗微粒运动的位置，用折线分别依次连接这些点，如图所示:
⑴图中折线是否为炭粒的运动径迹？是否为水分子的运动径迹？
⑵能否预测炭粒下一时刻的位置？
想一想
显微镜下看到的微粒
布朗
布朗运动的影响因素
颗粒的大小和温度
5
2
50
45
颗粒越小
每一瞬间受到液体
分子撞击的数目少
受力极易不平衡
颗粒越大
同时跟它撞击的分子数多
受力的平均效果互相平衡
质量大，惯性大
运动状态难改变
颗粒越大越明显还是越小越明显？
影响因素—颗粒大小
布朗运动受什么因素的影响？
布朗运动的影响因素
颗粒小
温度高
瞬间与微粒撞击的分子数越少
撞击作用的的不平衡性越明显
液体分子运动越激烈
布朗运动越明显
对布朗微粒撞击频率和强度越高
综上所述：颗粒越小，布朗运动越明显；温度越高，布朗运动越明显
布朗运动
02
悬浮在液体（或气体）中的微小颗粒永不停息地无规则运动。
⑴特点
①布朗运动永不停息。
②微粒越小，布朗运动越明显。
③在任何温度下都会发生，温度越高，布朗运动越明显。
宏观颗粒
⑵原因：
大量液体(或气体)分子对悬浮微粒撞击作用的不平衡性造成的。
间接地反映了液体(或气体)分子运动的无规则性。
⑶意义：
布朗运动与扩散现象的区别与联系
布朗运动 扩散现象
区别 固体颗粒足够小，悬浮在气体或液体中. 两种不同物质相互接触，彼此进入对方.
温度高低，颗粒大小. 温度高低，物质的密度差，溶液的浓度差.
是液体或气体分子无规则运动的反映. 是物质分子的无规则运动.
联系 它们都(间接或直接)证明了分子在永不停息地做无规则运动
扩散现象是分子运动的直接证明；布朗运动间接证明了液体分子的无规则运动。
热运动
03
把分子永不停息地做无规则运动叫热运动。
温度越高，热运动越激烈
①布朗运动是热运动的宏观体现，热运动是布朗运动的微观本质.
②布朗运动是热运动的间接反映，扩散现象是热运动的直接反映.
⑴定义：
⑶说明
⑵特点：
永不停息
无规则
不同温度下墨水的扩散
高温下的布朗运动
小试牛刀
【例题】关于布朗运动和扩散现象，下列说法中正确的是（ ）
A.布朗运动和扩散现象都能在气体、液体、固体中发生
B.布朗运动和扩散现象都是分子运动
C.布朗运动和扩散现象都是温度越高越明显
D.布朗运动和扩散现象都可以用肉眼直接观察
C
小试牛刀
【例题】下列说法正确的是（　　）
A．扩散现象是永不停息的
B．布朗运动是微观粒子的运动，牛顿运动定律不再适用
C．气体能充满任何容器是因为分子间的排斥力大于吸引力
D．花粉在水中做布朗运动的现象，说明花粉的分子在做激烈的热运动
A
想一想
气体很容易被压缩，说明气体分子之间存在着很大的空隙。分子间有空隙，大量分子却能聚集在一起，这说明什么呢？
分子间的作用力
PART 03
做一做
向A、B两个量筒中分别倒入50ml的水和酒精，然后再将A量筒中的水倒入B量筒中，观察混合后液体的体积。它说明了说明问题？
水
酒精
总体积变小
说明液体分子间存在着空隙
实验视频
推理论证
金铅块扩散
气体易压缩
总体积变小
固体和液体的分子间隙较小
气体分子的间隙大
②分子之间存在着相互作用力
能聚集在一起
①组成物质的分子之间存在间隙
分子间有引力和斥力
01
实验视频
拉伸物体需要用力.
引力作用
把两块纯净的铅压紧，
两块铅就合在一起。
压缩物体要用力
斥力作用
固体和液体的体
积很难被压缩
综上所述：
分子间引力和斥力是同时存在的！
引起分子间相互作用力的原因
分子是由原子组成的.原子内部有带正电的原子核和带负电的电子.两原子的电子与电子间，原子核与原子核间存在斥力；两原子中的电子与原子核间存在引力，故分子间作用力是电子、原子核间的库仑力（电磁力）的总体体现.
而库仑力的大小与电荷间距有关，显然，分子间作用力跟分子间的距离有关.
斥力
斥力
引力
引力
分子间引力和斥力的变化规律
02
F
0
r
纵轴表示分子间的作用力
正值表示F斥
横轴表示分子间的距离
负值表示F引
⑴分子间引力和斥力随分子间距的变化曲线
r0
F斥
F引
①分子间的引力和斥力都随分子间的距离增大而减小， 但斥力比引力变化更 快 。
②分子间的引力和斥力同时存在，
实际表现出来的分子力是分子引力和斥力的合力（分子力）。
分子间引力和斥力的变化规律
02
⑵分子力随分子间距的变化规律
0
F
F斥
F引
F分
r
r0
①当r=r0=10-10m时，F引＝F斥，分子力F分＝0，分子处于平衡状态。
②当r＞r0时，F斥＜F引，分子力表现为引力。随r 的增加，分子力先增大后减小。
③当r＜r0时，F斥＞F引，分子力表现为斥力。随r的减小，分子力增大。
④当r＞10r0（10-9m）时，分子力等于0。
10r0
分子间作用力是带正电的原子核和带负电的电子的相互作用引起的。
分子之间的引力和斥力
小试牛刀
【例题】有两个分子，设想它们之间相隔10倍直径以上的距离，逐渐被压缩到不能再靠近的距离，在这过程中，下面关于分子力变化的说法正确的是( )
Ａ.分子间的斥力增大，引力变小;
Ｂ.分子间的斥力变小，引力变大;
Ｃ.分子间的斥力和引力都变大，但斥力比引力变化快;
Ｄ.分子力从零逐渐变大到某一数值后，逐渐减小到零，
然后又从零逐渐增大到某一数值.
C D
小试牛刀
【例题】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说法正确的是（　　）
A．当分子间的距离rB．当分子间的距离r=r0时，分子不受力
C．在分子间的距离从0.5r0增大到r0的过程中，分子间相互作用力的合力先减小再增大
D．在分子间的距离从r0增大到10r0的过程中，分子间相互作用力的合力先增大再减小
D
想一想
我们已经知道: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，分子之间存在着相互作用力。这就是分子动理论的基本内容。
分子动理论
PART 04
分子动理论的内容
1.分子动理论的内容：
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热运动
③分子间存在着相互作用的引力和斥力
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。
2.从总体来看，大量分子的运动却有一定的规律，这种规律叫做统计规律。
物体是由大量分子组成，这些分子没有统一运动步调，对于单个的分子而言，分子运动方向和速率大小都具有偶然性，但是对于大量的分子却表现出规律性。这种由大量偶然事件的整体表现出来的规律，叫做统计规律。如本章第3节我们将研究分子运动速率的分布规律（统计规律）。
分子动理论
在热学研究中常常以这样的基本图像为出发点，把物质的热学性质和规律看做微观粒子热运动的宏观表现.这样建立的理论是一种微观统计理论，叫做分子动理论.
热学
热现象的宏观理论——研究热现象一般规律，不涉及热现象微观解释(热力学)
热现象的微观理论——从分子动理论的角度来研究宏观热现象的规律(统计物理学)
分子动理论的基本观点
小试牛刀
【例题】有关分子动理论，下列说法正确的是（　　）
A．布朗运动就是分子的无规则运动
B．分子运动时的瞬时速度不可能为零
C．空气中PM2.5的无规则运动属于分子的热运动
D．墨滴入水，扩而散之，徐徐混匀，该现象能够说明水分子和炭粒都做无规则运动
D
课堂总结
典例分析
PART 05
课堂练习
1．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
课堂练习
2．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，他把小颗粒每隔的位置记录在坐标纸上，依次得到B、C、D等这些点，把这些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（　　）
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粉笔末分子的无规则运动
C．经过B点后10s，粉笔末应该在BC的中点处
D．粉笔末由B到C的平均速度小于由C到D的平均速度
D
课堂练习
3.如图描绘了一颗悬浮微粒受到周围液体分子撞击的情景,下列关于布朗运动的说法正确的是 (　　)
A.悬浮微粒做布朗运动,是液体分子的无规则运动撞击造成的
B.布朗运动就是液体分子的无规则运动
C.液体温度越低,布朗运动越剧烈
D.悬浮微粒越大,液体分子撞击作用的不平衡性表现得越明显
A
课堂练习
4.(多选)如图所示，一个装有无色空气的广口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)下列说法不正确的是( )
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
BCD
课堂练习
5.把冰分子看成一个球体，不冰分子之间空隙，则由冰的 ，可估算得冰分子直径的数量级是（ ）
A.10-8m B. 10-10m C. 10-12m D. 10-14m
解析：
冰的摩尔体积：
单个冰分子的体积：
B
课堂练习
6.如图所示，一棱长为L的立方体容器内充有密度为ρ的某种气体，已知该气体的摩尔质量为μ，阿伏加德罗常数为NA。求：
(1)容器内气体的分子数；
(2)气体分子间的平均间距。
解析：
⑴容器内气体的质量为：
容器内气体物质的质为：
容器内气体的分子数为：
⑵设气体分子间的平均距离为d，将分子占据的空间看做立方体，则有：
可得：

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