资源简介

(共68张PPT)
1　分子动理论的基本内容
素养·目标定位
目标素养
1.了解分子动理论的基本观点及相关实验证据,培养物质观念
2.通过了解扩散现象,知道扩散现象是物质分子永不停息地做无规则运动的证据之一
3.通过了解科学家发现布朗运动现象的过程,观察并能解释布朗运动,培养科学态度与责任感
知识概览
课前·基础认知
一、物体是由大量分子组成的
1.在研究物体的热运动性质和规律时,不必区分组成物体的分子、原子或者离子这些微粒在化学变化中所起的不同作用,而统称为分子。
2.人们用肉眼无法直接看到分子,就是用高倍的光学显微镜也看不到,用能放大几亿倍的扫描隧道显微镜才能观察到物质表面原子的排列。
微思考1 如果全世界80亿人来数1 mol水中水分子的数量,每人每秒数1个,大概需要多长时间能数完
二、 分子热运动
1.扩散现象。
(1)描述:物理学中,把不同种物质能够彼此进入对方的现象叫作扩散。
(2)产生原因:由物质分子的　无规则运动　产生的。
(3)规律:温度越高,扩散现象越　明显　。
(4)意义:证明了物质分子永不停息地做无规则运动。
(5)应用:在高温条件下通过分子的扩散在纯净的半导体材料中掺入其他元素来生产半导体器件。
2.布朗运动。
(1)布朗运动:悬浮在液体(或气体)中的微粒不停地无规则运动。
(2)产生的原因:大量液体(或气体)分子对悬浮微粒撞击的　不平衡　造成的。
(3)布朗运动的特点:　永不停息　、　无规则　。
(4)影响因素:微粒越小,布朗运动越明显,温度越高,布朗运动越明显。
(5)意义:布朗运动间接地反映了液体(气体)分子运动的无规则性。
3.分子热运动:我们把分子永不停息的　无规则　运动叫作热运动。　温度　是分子热运动剧烈程度的标志。
微判断 (1)阳光从狭缝中射入教室,透过阳光看到飞舞的尘埃,这些尘埃颗粒的运动就是布朗运动。(　　)
(2)将沙子倒入石块中,沙子要进入石块的空隙属于扩散现象。
(　　)
(3)只有在气体和液体中才能发生扩散现象。(　　)
(4)布朗运动和扩散现象都是分子的热运动。(　　)
×
×
×
×
三、分子间的作用力
1.分子间有空隙。
(1)气体分子间的空隙:气体很容易被压缩,说明气体分子间存在着很大的空隙。
(2)液体分子间的空隙:水和酒精混合后的总体积变小了,说明液体分子间有空隙。
(3)固体分子间的空隙:压在一起的金块和铅块,各自的分子能扩散到对方的内部,说明固体分子间也存在着空隙。
2.分子间的作用力。
(1)分子间的引力和斥力是　同时　存在的,实际表现出来的分子间的作用力是引力和斥力的　合力　。
(2)分子之间的引力或斥力都跟分子间　距离　有关,分子间的作用力F跟分子间距离r的关系如图所示。
当r　斥力　。
当r=r0 时,分子间的作用力F为0,
这个位置称为　平衡位置　。
当r>r0时,分子间的作用力F 表现为　引力　。
微思考2 人们常说“破镜难重圆”,也就是说镜子被打碎之后很难再恢复原样,请思考以下问题:
(1)在打碎之前,玻璃分子靠什么结合在一起
(2)打碎之后的玻璃片再靠在一起时,分子之间还有作用力吗
提示:(1)分子间的作用力。(2)基本没有。
四、分子动理论
1.内容。
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。
2.统计规律。
(1)微观方面:各个分子的运动都是不规则的,带有　偶然性　。
(2)宏观方面:大量分子的运动有一定的规律。
微思考3 温度降低,分子的热运动变慢。当温度降低到0 ℃以下时,分子就停止运动了,这种说法正确吗 为什么
提示:不正确。分子的热运动是永不停息的,即使温度降低到0 ℃以下,分子的无规则运动仍然不会停止。
课堂·重难突破
一 物体是由大量分子组成的
3.物体是由大量分子组成的,分子的大小很小。
(1)分子直径的数量级为10-10 m。
(2)分子体积的数量级一般为10-29 m3。
(3)分子质量的数量级一般为10-26 kg。
(4)分子如此微小,用高倍光学显微镜也看不到,直到1982年人们研制了能放大几亿倍的扫描隧道显微镜,才观察到物质表面原子的排列。
则下列说法不正确的是(　　)
思路引领:求固体、液体分子大小的方法
(1)建立模型:固体、液体分子看成球体,分子间空隙忽略不计。
(2)基本关系:固体、液体的体积等于所有分子体积之和,
答案:D
角度2　气体分子间的平均距离
【例2】 轿车中设有安全气囊以保障驾乘人员的安全。轿车在发生一定强度的碰撞时,利用叠氮化钠(NaN3)爆炸产生气体(假设都是N2)充入气囊。若氮气充入后安全气囊的容积为V=56 L,囊中氮气密度为ρ=2.5 kg/m3,已知氮气摩尔质量为M=0.028 kg/mol,阿伏加德罗常数为NA=6×1023 mol-1。(结果均保留1位有效数字)
(1)求囊中氮气分子的总个数N。
(2)求囊中氮气分子间的平均距离。
规律方法 在解决此类问题时,找出宏观量与微观量的关系式(通过NA相联系)是关键,还需注意摩尔体积与阿伏加德罗常数之比对于固体、液体而言是一个分子的体积,而对于气体只表示一个分子平均占据的空间,不是气体分子的大小。
二 分子热运动
问题探究
1.“墙角数枝梅,凌寒独自开。遥知不是雪,为有暗香来。”是北宋诗人王安石的一首脍炙人口的诗歌,仿佛把我们带入了一个梅香扑鼻的世界。为什么诗人没有靠近梅树,却能闻到梅花的香味呢
提示:梅香扑鼻正是分子热运动最直接的证据,盛开梅花的香气在空气中不断地扩散,不需靠近,就能闻到梅花的香气。
2.在一锅水中撒一点胡椒粉,加热时发现水中的胡椒粉在翻滚,由此说明温度越高,布朗运动越剧烈。这种说法对吗
提示:不对。首先,胡椒粉微粒太大,做布朗运动的微粒用肉眼是看不到的;其次,水中的胡椒粉在翻滚,是由水的对流引起的。这种现象不是布朗运动,所以不能说明布朗运动的剧烈程度随温度的升高而变得剧烈。
归纳总结
1.扩散现象的特点。
(1)在气体、液体、固体中均能发生,而在气体中的扩散现象最明显。
(2)扩散快慢与温度有关,温度越高,扩散越快,表明温度越高,分子运动越剧烈。
(3)从浓度高处向浓度低处扩散,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,扩散现象较为显著。
2.对布朗运动的理解。
(1)无规则性:悬浮微粒受到液体(或气体)分子在各个方向上撞击的不平衡是形成布朗运动的原因。由于液体(或气体)分子的运动是无规则的,使微粒受到较强撞击的方向也不确定,因此布朗运动是无规则的。
(2)影响因素。
①微粒越小,布朗运动越明显:悬浮微粒越小,某时刻与它相撞的分子数越少,来自各方向的冲击力越不平衡;另外微粒越小,其质量也就越小,相同冲击力下产生的加速度越大。因此微粒越小,布朗运动越明显。
②温度越高,布朗运动越剧烈:温度越高,液体(或气体)分子的运动(平均)速率越大,对悬浮微粒的撞击作用也越大,产生的加速度也越大,因此温度越高,布朗运动越剧烈。
(3)布朗运动的实质:布朗运动不是分子的运动,而是悬浮微粒的运动。布朗运动的无规则性反映了液体(或气体)分子运动的无规则性。布朗运动与温度有关,表明液体(或气体)分子运动的剧烈程度与温度有关。
3.扩散现象与布朗运动的异同点。
比较项 扩散现象 布朗运动
不同点 ①扩散现象是两种不同的物质相互接触时彼此进入对方的现象
②扩散快慢除和温度有关外,还受到“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,扩散现象较为显著;当进入对方的分子浓度较高时,扩散现象不明显,但扩散不会停止 ①布朗运动是悬浮在液体(或气体)中的微粒所做的无规则运动,而不是液体(或气体)分子的运动
②布朗运动的剧烈程度与液体(或气体)分子撞击的不平衡性有关,微粒越小,温度越高,布朗运动越明显
③布朗运动永不停息
比较项 扩散现象 布朗运动
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的反映
②它们都随温度的升高而表现得更剧烈
4.布朗运动与热运动的区别与联系。
比较项 布朗运动 热运动
不同点 研究对象 悬浮微粒 分子
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　②永不停息　③温度越高越剧烈
联系 周围液体(或气体)分子的热运动是布朗运动产生的原因,布朗运动反映了液体(或气体)分子的热运动
典型例题
角度1　扩散现象
【例3】 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(已知二氧化氮的密度比空气密度大),中间用玻璃板隔开,当抽去玻璃板后所发生的现象,
下列说法正确的是(　　)
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.由于二氧化氮密度较大,不会跑到上面的瓶中,因此上面瓶中不会出现淡红棕色
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,因此上面瓶中不会出现淡红棕色
D.上面的空气由于重力作用会下降到下面的瓶中,于是将下面瓶中的二氧化氮排出了一小部分,因此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
思路引领:对扩散现象的理解
(1)扩散现象是由物质分子的无规则运动产生的。
(2)一切物体(无论是固体、液体还是气体)都能产生扩散现象。
(3)从浓度高处向浓度低处扩散,温度越高,扩散越快。
答案:A
解析:因为分子运动是永不停息的,所以相互接触的两种物质的分子会彼此进入对方,也就是扩散,最终空气和二氧化氮均匀混合,整体呈现淡红棕色。
角度2　布朗运动
【例4】 图甲是观察布朗运动的实验装置的示意图。图乙是用高倍显微镜观察悬浮在液体中的小炭粒的运动情况。选三个小炭粒,每隔30 s记录一次它们的位置,然后用线段把这些位置按时间顺序连接起来得到它们的位置连线图如图丙所示。
乙　显微镜下看到的炭粒
丙　显微镜下看到的三颗小炭粒运动位置的连线
甲
下列说法正确的是(　　)
A.该实验用显微镜观察到的是液体分子的无规则运动
B.该实验用显微镜观察到的是小炭粒分子的无规则运动
C.图丙所示的位置连线图就是该小炭粒实际的运动轨迹
D.小炭粒越小,液体的温度越高,观察到的布朗运动就越明显
思路引领:布朗运动的特点
(1)布朗运动永不停息。
(2)布朗运动无规则。
(3)悬浮微粒越小,温度越高,则布朗运动越明显。
答案:D
解析:该实验用显微镜观察到的是小炭粒的无规则运动,并不是小炭粒分子的无规则运动,也不是液体分子的无规则运动, 选项A、B错误;题图丙中记录的是每隔一定时间小炭粒位置的连线,并不是小炭粒实际的运动轨迹,选项C错误;小炭粒越小,液体分子同一时刻撞击小炭粒产生的撞击力越不平衡,液体的温度越高,液体分子运动越剧烈,观察到的布朗运动就越明显,选项D正确。
规律方法 对热运动的理解 (1)热运动是指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,分子的热运动越剧烈,但不要认为温度过低,分子就停止热运动,温度是大量分子无规则热运动剧烈程度的标志。 (3)分子的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。
三 分子间的作用力
问题探究
把一块洗干净的玻璃板吊在橡皮筋的下端,使玻璃板水平接触水面,现在要想使玻璃板离开水面,所用的拉力比其重力大,还是等于其重力 为什么
提示:大于重力。在玻璃板被提起时,要受到水面上的水分子的引力,所以拉力要大于玻璃板的重力。
归纳总结
1.对分子间的作用力的理解。
(1)在任何情况下,分子间总是同时存在着引力和斥力,而实际表现出来的分子间的作用力是分子引力和斥力的合力。
(2)平衡位置:分子间距离r=r0时,引力与斥力大小相等,分子间的作用力为零。平衡位置即分子间距离等于r0(数量级为10-10 m)的位置。
(3)分子间的引力和斥力随分子间距离r的变化关系:分子间的引力和斥力都随分子间距离r的增大而减小,但斥力减小得更快。
2.分子间的作用力与分子间距离变化的关系。
分子间的作用力F与分子间距离r的关系图像 分子间距离 分子间的作用力
r=r0 零
rr>r0 表现为引力,且分子间的作用力随分子间距离的增大,先增大后减小
r≥10r0 分子间的作用力十分微弱,可认为分子间的作用力为零
3.利用分子间的作用力解释物理现象。
(1)从宏观上:以固体物质为例,物体在被拉伸时需要一定的外力,这表明组成物质的分子之间存在着相互作用的引力,同时物体在被压缩时也需要一定的外力,这表明组成物质的分子之间还存在着相互作用的斥力,因此要使物体被压缩,一定需要有外力来克服分子之间的斥力。
(2)从微观上:分子间虽然有空隙,大量分子却能聚集在一起形成固体或液体,说明分子之间存在着引力。分子间有引力,而分子间又有空隙,没有紧紧吸在一起,这说明分子间还存在着斥力。
典型例题
【例5】 关于分子间的作用力,下列说法正确的是(　　)
A.当分子间的距离r=r0时,分子间的作用力
为零,说明此时分子间既不存在引力,也不存
在斥力
B.分子间的作用力随分子间距离的变化而
变化,当r>r0时,随着距离的增大,分子间的引
力和斥力都增大,但引力比斥力增大得快,
故分子力表现为引力
C.当分子间的距离r=10-9 m时,分子间的作用力可以忽略不计
D.当分子间的距离r答案:C
解析:分子间既存在引力也存在斥力,分子间距离为r0时分子间的斥力等于引力,它们的合力即分子间的作用力为零,但并不是分子间无引力和斥力,选项A错误;当r>r0时,随着距离的增大,分子间的引力和斥力都减小,但斥力比引力减小得快,故分子间的作用力表现为引力,选项B错误;当分子间的距离r=10-9 m时,分子间的作用力可以忽略不计,选项C正确;当分子间的距离r规律方法 对分子间的作用力的三点注意 (1)无论分子间的距离如何,分子引力和分子斥力都是同时存在的,不会出现只有引力或只有斥力的情况。 (2)分子间的作用力是分子间的引力和斥力的合力。 (3)要注意“分子间的作用力表现为引力或斥力”与“分子引力”和“分子斥力”不是同一个概念。
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2.如图所示,把一块铅和一块金的接触面磨平、磨光后紧紧压在一起,五年后发现金中有铅、铅中有金。对此现象,下列说法正确的是(　　)
A.属扩散现象,原因是
金分子和铅分子的大小
不同
B.属扩散现象,原因是金分子和铅分子的相互吸引
C.属扩散现象,原因是金分子和铅分子的无规则运动
D.属布朗运动,小金粒进入铅块中,小铅粒进入金块中
答案:C
解析:把接触面磨平,使铅块和金块压在一起,由于分子不停地做无规则的热运动,金分子和铅分子进入对方,这是扩散现象,不是布朗运动,选项A、B、D错误,C正确。
3.某液体中布朗运动的示意图如图所示(每隔30 s记录一次微粒的位置)。下列说法正确的是(　　)
A.图中记录的是液体分子无规则运动
的情况
B.图中记录的是粒子做布朗运动的
轨迹
C.粒子越大,布朗运动越明显
D.反映了液体分子运动的无规则性
答案:D
解析:布朗运动是大量液体分子做无规则运动时与悬浮在液体中的微粒发生碰撞,从而使微粒做无规则运动,即布朗运动是固体微粒的运动,温度越高,分子运动越剧烈,布朗运动也越剧烈,选项A错误。题图中每个拐点记录的是粒子每隔30 s的位置,而在30 s内粒子做的也是无规则运动,而不是直线运动,选项B错误。粒子越小,某一瞬间跟它撞击的分子数越少,撞击作用的不平衡性表现得越明显,并且粒子越小,它的质量越小,其运动状态越容易被改变,即布朗运动越显著,选项C错误。布朗运动的无规则性反映了液体分子运动的无规则性,选项D正确。
4.分子间作用力和分子间距离的关系图像如图所示,设r0是分子间引力和斥力平衡时的距离,r是两个分子间的实际距离,则下列说法正确的是(　　)
A.当r=r0时,分子间引力和斥力都等于零
B.当r0C.r由4r0逐渐减小到小于r0的过程中,分子
间的引力先增大后减小
D.r由4r0逐渐减小到小于r0的过程中,分子
间的引力和斥力都增大,其合力先增大后减小再增大
答案:D
解析:当r=r0时,分子间引力和斥力相等,都不为零,但合力为零,选项A错误。当r05.分子间的作用力和分子间距离的关系图像如图所示,下列关于该图像的说法正确的是(　　)
A.曲线a是分子间引力和分子间距离的
关系曲线
B.曲线b是分子间的作用力的合力和分
子间距离的关系曲线
C.曲线c是分子间斥力和分子间距离的
关系曲线
D.当分子间距离r>r0时,曲线b对应的力先减小后增大
答案:B
解析:在F-r图像中,随着分子间距离的增大,斥力比引力变化得快,所以a为斥力曲线,c为引力曲线,b为合力曲线,选项A、C错误,B正确;当分子间距离r>r0时,曲线b对应的力即合力先增大后减小,选项D错误。

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