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(共44张PPT)
1.1 分子动理论的基本内容
人教版（2019）高中物理（选择性必修第三册）
第一章 分子动理论
老师： 授课时间：
DNA双螺旋
氯化钠晶体
生物化学中你学过的知识
藻类细胞
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课堂导入
置身花海，你有没有想过，为什么能够闻到这沁人心脾的香味呢
花的气味分子飘到人的鼻子里
热学就是研究物质热运动规律及其应用的一门学科，是物理学的一个重要组成部分。
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课堂导入
第 4 页
课堂导入
2.两种研究方向：
①研究化学性质：物质组成微粒是分子、原子、或者离子。
②研究热学运动性质和规律：不区分分子、原子、或者离子在化学变化中起的不同作用，这些微粒统称为分子。
1.我们初中已经学过，物体是由大量分子组成的。
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课堂导入
3.分子的大小：除了一些有机物质的大分子外，多数分子直径的数量级为10－10m.
放大上亿倍的蛋白质分子结构模型
双螺旋结构的DNA分子模型
第 6 页
课堂导入
我国科学家在1993年首次利用超真空扫描隧道显微镜技术，在一块晶体硅的表面直接移动硅原子写下了”中国“ 两字。
扫描隧道显微镜的针尖在铜表面上搬运和操纵48个原子使它们排成圆形
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课堂导入
⑵数值：
2.阿伏加德罗常数
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
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知识讲解
若某种物质的摩尔质量为M，质量为m，摩尔体积为Vmol，体积为V，密度为ρ，假设分子紧密排列，请总结微观量与宏观量的关系(已知阿伏加德罗常数为NA)。
(1)分子质量：m0＝____＝______。
(2)分子体积：V0＝____＝______。
(3)物质所含的分子数：N＝ ＝_____＝______。
(4)ρ＝___＝_____。
nNA
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知识讲解
①固体、液体
小球模型
在计算固液体分子大小时，作为一个近似的物理模型，一般可把分子看成是一小球，小球紧密排列在一起（忽略小球间的空隙）。则：
d
d
d
d
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知识讲解
②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：
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知识讲解
气体实验：把一个装有无色空气的广口瓶倒扣在装有棕色二氧化氮气体的广口瓶上，中间用玻璃板隔开，抽去玻璃板，看到了什么现象？说明了什么？
现象：两种气体最后混合在一起，颜色变得均匀一致
气体分子做无规则运动
分子之间有间隙
(一) 扩散
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知识讲解
液体实验：在烧杯中装入半杯清水，注入蓝色硫酸铜溶液，使它留在杯底，观察两种液体的分界面，看到了什么现象？说明了什么？
分界面逐步上移，并且变得模糊不清。
液体分子做无规则运动
分子之间有间隙
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知识讲解
固体实验
固体分子做无规则运动
分子之间有间隙
不同种物质能够彼此进入对方的现象—扩散
铅块
金块
实验前
金块
铅块
叠放在一起
金块
铅块
五年后
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知识讲解
温度越高，扩散现象越显著
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知识讲解
1.扩散现象
不同物质相互接触时能够彼此进入对方的现象。
1）定义：
溴蒸汽的扩散
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知识讲解
3）原因：
2）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。
分子无规则运动产生的。
4）意义：
5）应用：
在纯净半导体材料中掺入其他元素。
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知识讲解
1.将一碗小米倒入一碗大米中，发现小米进入了大米的间隙之中，这属于扩散现象吗？
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。但上述现象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。
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。整盆水变为均匀的红色时，扩散现象停止了吗？温度低时扩散现象会停止吗？
没有，扩散现象永不停止。不会。
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知识讲解
1827年，英国的一位植物学家布朗用显微镜观察植物的花粉微粒悬浮在静止水面上的形态时，却惊奇地发现这些花粉微粒都在不停地的运动中，布朗发现了花粉微粒在水中的这种运动后，人们对运动的产生原因进行了种种猜测。一颗小小的花粉颗粒，顿时掀起了一场轩然大波，面对植物学家的发现，当时的所有物理学家们显得束手无策，无法解释这一奇怪现象.整整过了半个世纪，直到1905年爱因斯坦和波兰物理学家佩兰发表了他们对布朗运动的理论研究结果，对布朗运动做出了理论上解释.
2.布朗运动
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知识讲解
在显微镜下观察布朗运动
第 20 页
知识讲解
思考与讨论：
（1）花粉微粒在显微镜下的运动有规律吗？
无规则运动
（2）花粉微粒的大小对运动是否有影响？
与微粒大小有关，越小越明显。
第 21 页
知识讲解
三颗微粒每隔30秒位置的连线图
思考与讨论：
（3）图中折线是否为花粉微粒的运动轨迹？
不是运动轨迹
（4）这些折线反映了微粒的运动什么特点？
无规则的特点
（5）你能预测微粒下一时刻的运动到的位置吗？
不能
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知识讲解
（1）定义：悬浮微粒的无规则运动。
（2）布朗运动是颗粒运动，不是分子运动，但布朗颗粒的无规则性运动间接反映了（液体）分子无规则的运动。
2.布朗运动
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知识讲解
（3）布朗运动的成因
第 24 页
知识讲解
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
布朗运动跟什么因素有关？
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知识讲解
布朗运动
（1）定义 ：悬浮在液体（或气体）中的微小颗粒永不停息地无规则运动。
无规则
永不停息
温度越高越剧烈
（2）特点
微粒越小，布朗运动越显著
（越不均衡、惯性越小 ）
（3）布朗运动间接地反映了液体(或气体)分子运动的无规则性。
注意：不是颗粒分子
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知识讲解
从较暗的房间里观察到入射阳光的细光束中有悬浮在空气里的尘埃微粒在左右上下游动，尘埃微粒的运动是布朗运动吗？为什么？
答案：布朗微粒是很小的，需要在显微镜下观看，尘埃微粒在阳光下肉眼就可见了，所以不是布朗运动。阳光中的尘埃微粒的运动是由于受到空气气流的冲击裹挟而形成的。
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知识讲解
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：
⑵特点：
永不停息
无规则
热运动：
布朗运动不是热运动
热运动对个别分子无意义
热运动与宏观物体的速度无关
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知识讲解
通过以下实验，你看到什么现象？它说明了什么？
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知识讲解
分子间有间隙，大量分子却能聚集在一起
形成固体或液体；分子在运动，那固体和
液体中的分子为什么不会飞散开，而总是
聚合在一起，保持一定的体积呢？
既然分子之间有间隙，为什么压缩固体和
液体很困难？
　分子之间存在引力
分子之间存在斥力
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知识讲解
通过以下实验，你看到什么现象？它说明了什么？
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知识讲解
▲引起分子间相互作用力的原因
我们知道，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
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知识讲解
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
分子间引力和斥力随分子间距的变化曲线
r0
F斥
F引
②引力F引和斥力F斥都随分子间的距离 r 增大而减小
实际表现出来的分子力是分子引力和斥力的合力（分子力）。
①引力F引和斥力F斥同时存在
③分子斥力F斥随分子间的距离 r 增大变化快一些
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知识讲解
分子力随分子间距的变化规律
0
F
F斥
F引
F分
r
①当r=r0时，F引＝F斥，分子力F分＝0，分子处于平衡状态。
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。
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
r0=10-10m
r0
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知识讲解
分子动理论
1）物质是由大量分子组成的；
2）分子在做永不停息地无规则运动；
3）分子间存在着相互作用力。
1.基本内容：
3.统计规律：
这种由大量偶然事件的整体所表现出来的规律，叫做统计规律。
单个分子的运动无规律
大量分子整体运动有规律
2.分子动理论：
以基本内容为出发点，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。这样建立的理论叫作分子动理论。
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知识讲解
课堂小结
一.物体是由大量分子组成的
二.分子热运动
分子间的作用力随距离r的变化
四.分子动理论
1.内容
2.遵循统计规律
阿伏伽德罗常数
三.分子间的作用力
布朗运动与扩散原因
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知识讲解
例：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的大小一般在10-3～103μm之间。
已知布朗运动微粒大小通常在10-6m数量级。
下列说法正确的是 （　　）
A．布朗运动是气体介质分子的无规则的运动
B．在布朗运动中，固态或液态颗粒
越小，布朗运动越剧烈
C．在布朗运动中，颗粒无规则运动
的轨迹就是分子的无规则运动的轨迹
D．当固态或液态颗粒很小时，能很长时间都悬浮在气体中，颗粒的运动属
于布朗运动，能长时间悬浮是因为气体浮力作用
第 37 页
知识讲解
1．已知水的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏加德罗常数为NA．若用m0表示一个水分子的质量，用V0表示一个水分子的体积，下列表达式中正确的是（　　）
A
A．
B．
C．
D．
第 38 页
课堂检测
2．“墨滴入水，扩而散之，徐徐混匀”。下列分析正确的是（　　）
A．混合均匀主要是由于碳粒受重力作用
B．混合均匀的过程中，水分子和碳粒都做无规则运动
C．使用碳粒更大的墨汁，混合均匀的过程进行得更迅速
D．墨汁的运动是由于碳粒和水分子发生化学反应而引起的
B
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课堂检测
3．把墨汁用水稀释后取出一滴放在高倍显微镜下观察，可以看到悬浮在液体中的小炭粒在不同时刻的位置，每隔一定时间把炭粒的位置记录下来，最后按时间先后顺序把这些点进行连线，得到如图所示的图像，对于这一现象，下列说法正确的是（　　）
A．炭粒的无规则运动，说明碳分子运动也是无规则的
B．越小的炭粒，受到撞击分子越少，作用力越小，碳粒的不平衡性表现得越不明显
C．该图像就是炭粒运动的轨迹
D．水的温度越高，炭粒的运动越明显
D
第 40 页
课堂检测
4．分子甲和乙相距较远时，它们之间的分子力可忽略．现让分子甲固定不动，将分子乙由较远处逐渐向甲靠近直到不能再靠近，在这一过程中（ ）
A．分子力总是对乙做正功
B．分子乙总是克服分子力做功
C．分子力先对乙做正功，再对乙做负功，最后又对乙做正功
D．先是分子力对乙做正功，然后是分子乙克服分子力做功
D
第 41 页
课堂检测
5.(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
√
√
第 42 页
课堂检测
6.两分子间的作用力F与分子间距r的关系图像如图所示，下列说法中正确的是
A.rB.r1C.r＝r2时，两分子间的引力最大
D.r>r2时，两分子间的引力随r的增大而增大，斥力为零
√
第 43 页
课堂检测
7.(多选)分子动理论较好地解释了物质的宏观热学性质和规律，据此可判断下列说法中正确的是
A.显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动，这间接地反
映了液体分子运动的无规则性
B.分子间的相互作用力随分子间距离的增大，一定先减小后增大
C.分子间引力随着分子间距离的增大，可能先减小后增大
D.在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料中掺入其他元素
√
√
第 44 页
课堂检测

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