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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
经过很长一段探索历程之后，人们逐渐认识到，这种运动也是自然界中普遍存在的一种运动形式---热运动。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。
第1章 分子动理论
新课导入
如果我们把地球的大小与一个苹果的大小相比，那就相当于将直径为1cm的球与分子相比。可见，分子是极其微小的。我们曾经研究过物体的运动，那么，构成物体的微小分子会怎样运动呢？
第1节 分子动理论的基本内容
1.分子
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
学习任务一 物体是由大量分子组成的
学习任务一
[物理观念]
20世纪80年代，人类首次使用可放大上亿倍的扫描隧道显微镜观察到单个的分子或原子。
扫描隧道显微镜
石墨表面原子的排列图
学习任务一
学习任务一 物体是由大量分子组成的
放大上亿倍的蛋白质分子结构模型
利用纳米技术把铁原子排成“师”字
学习任务一
学习任务一 物体是由大量分子组成的
[物理观念]
[链接教材]
学习任务一
学习任务一
学习任务一 物体是由大量分子组成的
⑵数值：
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
标况下气体摩尔体积VA=22.4L/mol
1mL=1cm3 1L=1dm3
m0—分子质量
V0—分子体积
d—分子直径
V—物体体积
Vmol—摩尔体积
m—物体的质量
Mmol—摩尔质量
ρ—物体的密度
例1 [2023·天津一中月考] 水的摩尔质量为M=18 g/mol,水的密度为ρ=1.0×103 kg/m3,阿伏加德罗常数NA=6.0×1023 mol-1,则一个水分子的质量
为　　　　　　kg,一瓶600 mL的纯净水所含水分子的个数为　　　　　.
学习任务一
[解析]一个水分子的质量等于摩尔质量除以阿伏加德罗常数,即m=,代入数据解得m=3×10-26 kg,600 mL纯净水所含水分子数目为N=×NA,代入数据解得N=×6×1023个=2×1025个.
2×1025
【要点总结】
1.阿伏加德罗常数NA(桥梁和纽带作用)
阿伏加德罗常数是宏观世界和微观世界之间的一座桥梁.如下图.
其中密度ρ==,但要切记ρ=是没有物理意义的,NA=只适用于固体和液体.
学习任务一
2.微观量与宏观量的关系
(1)分子质量:m0==.
(2)分子体积:V0==(适用于固体和液体).
(对于气体,V0表示每个气体分子所占空间的体积)
(3)物质所含的分子数:N=nNA=NA=NA.
学习任务一
[教材链接]阅读教材“分子热运动”相关内容,完成下列填空:
不同的物质能够彼此　　　　　　的现象叫作扩散现象.扩散现象是由物质分子的　　　　　　　产生的.
学习任务二 扩散现象
学习任务二
进入对方
无规则运动
[科学探究]如图所示,在两个相同的玻璃杯中分别装入质量相等的冷水和热水,然后在两杯水中同时滴入一滴墨水,一段时间后观察到两个杯子中的墨水呈如图所示的扩散现象.该实验表明扩散现象的快慢与　　　　有关,　　　　　　,扩散越快.
温度
温度越高
学习任务二 扩散现象
学习任务二
[实验探究]
酱油的色素分子扩散到蛋清中
学习任务二 扩散现象
学习任务二
[物理观念]固体也可以发生扩散现象
例2 (多选)[2023·太原五中月考] 关于扩散现象,下列说法正确的是 ( 　)
A.扩散现象是指相互接触的物体彼此进入对方的现象
B.扩散现象只能在液体中进行
C.扩散现象说明分子在做永不停息的无规则运动且分子之间是有空隙的
D.扩散的快慢与温度无关
学习任务二
AC
[解析]扩散现象指不同的物质相互接触时,彼此进入对方的现象,故A正确;
固、液、气体均可以发生扩散现象,故B错误;
扩散现象说明分子在做永不停息的无规则运动,也说明分子之间是有空隙的,故C正确;
温度越高,分子运动越剧烈,则扩散进行得越快,故D错误.
【要点总结】
对扩散现象的理解:
(1)意义:直接证明组成物体的分子在不停地运动.
(2)影响因素:
①物态:气态物质的扩散最快,现象最显著;固态物质的扩散最慢,短时间内现象非常不明显;液态物质的扩散现象明显程度介于气态与固态之间.
②温度:在两种物质一定的前提下,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.
学习任务二
[科学探究]
学习任务三 布朗运动
学习任务三
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。
学习任务三 布朗运动
学习任务三
[实验演示]
用显微镜观察炭粒的运动
学习任务三 布朗运动
学习任务三
[实验演示]
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
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
学习任务三 布朗运动
学习任务三
2.布朗运动
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：
布朗运动跟什么因素有关
？
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 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 布朗运动与扩散现象的区别与联系
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。
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：
3.热运动
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
例3 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 (　)
A.分子无规则运动的情况
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
学习任务三
D
学习任务三
[解析]布朗运动是悬浮在液体中的固体微粒的无规则运动,而非分子的运动,A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,无法描绘其速度—时间图线,C错误;
图示折线是按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线,D正确,B错误.
【要点总结】
1.颗粒越小,布朗运动越明显;温度越高,布朗运动越明显.
2.教材图1.1-4所示的微粒运动的位置连线不是固体微粒运动的轨迹.
3.布朗运动、扩散现象和分子热运动的异同
学习任务三
学习任务三
布朗运动 扩散现象 分子热运动
不同点 对象 　固体微小颗粒 　分子 　分子
产生条件 　固体微粒悬浮在液体或气体中 　两种不同物质相互接触 　不需要条件,一切物质的分子都在永不停息地做无规则运动
影响因素 　温度的高低和微粒的大小 　温度的高低、物态形式、物质的浓度差 　温度的高低
现象本质 　是液体或气体分子无规则运动的间接反映 　是分子的运动 　是分子的运动
观察方式 　光学显微镜 　有的裸眼可见 　电子显微镜或扫描隧道显微镜
相同点 　①无规则;②永不停息;③温度越高则越剧烈 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？
①说明液体分子间存在着空隙
学习任务四 分子间的作用力
学习任务四
[科学探究]
学习任务四 分子间的作用力
学习任务四
[科学探究]
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
②分子之间存在着相互作用的力。
[实验演示]
学习任务四 分子间的作用力
学习任务四
[物理观念]分子力随分子间距的变化规律
0
F
r
r0
①当r=r0=10-10m时，分子力F分＝0，分子处于平衡状态。
②当r＞r0时，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，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。
学习任务四 分子间的作用力
学习任务四
例4 (多选)如图所示,甲分子固定在坐标原点O,乙分子位于x轴上,甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示, F>0为斥力, F<0为引力, a、b、c、d为x轴上四个特定的位置.现把乙分子从a处由静止释放,则(　 )
A.乙分子从a到b做加速运动,由b到c做减速运动
B.乙分子由a到c做加速运动,到达c时速度最大
C.乙分子由a到b的过程中,两分子间的作用力一直
做正功
D.乙分子由b到d的过程中,两分子间的作用力先做正功后做负功
学习任务四
BCD
学习任务四
[解析] 从a到c,分子间的作用力表现为引力,从c到d,分子间的作用力表现为斥力,所以乙分子从a运动到c做加速运动,从c运动到d做减速运动,到达c时速度最大, A错误,B正确;
从a到b,两分子间作用力做正功,C正确;
从b到c,两分子间作用力做正功,从c到d,两分子间作用力做负功,D正确.
【要点总结】
分子力与分子间距离变化的关系及分子力模型
学习任务四
F-r关系图像 分子间 距离 分子力 分子力模型
r=r0 零
rr>r0 　表现为引力,分子力随分子间距的增大先增大后减小
[链接教材] 阅读教材“分子动理论”相关内容,完成下列填空:
1.分子动理论的基本内容:
(1) 物体是由　　　　　　组成的;
(2)分子在做　　　　　　的无规则运动;
(3)分子之间存在着　　　　　　　.
学习任务五 分子动理论
学习任务五
大量分子
永不停歇
相互作用力
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）。
例5 分子动理论较好地解释了物质的宏观热力学性质,据此可判断下列说法中错误的是 (　)
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,这反映了液体分子运动的无规则性
B.随着分子间距离的增大,分子间的相互作用力一定先减小后增大
C.布朗运动的无规则性反映了液体分子运动的无规则性
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
学习任务五
B
[解析]分子间的相互作用力随分子间距离的变化而变化,若分子间距离r>r0,则随着分子间距离增大,分子力可能先增大后减小,故选项B错误.
物质是由大量分子组成的
分子永不停息地做无规则的热运动
分子之间存在着相互作用力
课堂小结
阿伏伽德罗常数
扩散现象
布朗运动
分子动理论的基本内容
课后习题
1.把铜块中的铜分子看成球形，且它们紧密排列，试估算铜分子的直径。铜的密度为8.9×103kg/m3，铜的摩尔质量为6.4×10-2kg/mol。
课后习题
2.标准状态下氧气分子间的平均距离是多少？氧气的摩尔质量为3.2×10-2kg/mol，1mol气体处于标准状态时的体积为2.24×10-2m3。
课后习题
3.以下关于布朗运动的说法是否正确？说明理由。
（1）布朗运动就是分子的无规则运动。
（2）布朗运动证明，组成固体小颗粒的分子在做无规则运动。
（3）向一锅水中撒一点胡椒粉，加热时发现水中的胡椒粉在翻滚。这说明温度越高布朗运动越剧烈。
（4）在显微镜下可以观察到煤油中小粒灰尘的布朗运动，这说明煤油分子在做无规则运动。
课后习题
4.小张在显微镜下观察水中悬浮的细微粉笔末的运动。他把小颗粒每隔一定时间的位置记录在坐标纸上（图1.1-8），于是得出结论：固体小颗粒的无规则运动证明水分子的运动是无规则的。小李不同意小张的结论，他认为：“小颗粒沿着笔直的折线运动，说明水分子在短时间内的运动是规则的，否则小颗粒怎么会沿直线运动？”对此，说说你的看法。
课后习题
5.请描述：当两个分子间距离由r0逐渐增大，直至远大于r0时，分子间的作用力表现为引力还是斥力？当两个分子间距离由r0逐渐减小，分子间的作用力表现为引力还是斥力？

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