高中物理選修3-3__第二節(jié)__分子的熱運(yùn)動ZM

1、觀察以下現(xiàn)象有什么共性？這里要等待才會看到現(xiàn)象-.單擊畫面打開單擊畫面打開 這顯然不是由于重力的作用！這顯然不是由于重力的作用！單擊畫面打開單擊畫面打開擴(kuò)散原因：分子無規(guī)則運(yùn)動擴(kuò)散原因：分子無規(guī)則運(yùn)動（2 2）分子間有間隙）分子間有間隙（1 1）直接直接說明了組成物體的分子永不停息地做無規(guī)說明了組成物體的分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動則運(yùn)動二、布朗運(yùn)動二、布朗運(yùn)動布朗的發(fā)現(xiàn)布朗的發(fā)現(xiàn)-18271827年，英國的一位植物學(xué)家布朗用顯微年，英國的一位植物學(xué)家布朗用顯微鏡觀察植物的花粉微粒懸浮在靜止水面上鏡觀察植物的花粉微粒懸浮在靜止水面上的形態(tài)時，卻驚奇地發(fā)現(xiàn)這些花粉微粒在的形態(tài)時，卻驚奇地發(fā)現(xiàn)這些花

2、粉微粒在不停地作無規(guī)則運(yùn)動。布朗發(fā)現(xiàn)了花粉顆不停地作無規(guī)則運(yùn)動。布朗發(fā)現(xiàn)了花粉顆粒在水中的這種雜亂無章的運(yùn)動后，人們粒在水中的這種雜亂無章的運(yùn)動后，人們對運(yùn)動的產(chǎn)生原因進(jìn)行了種種猜測：對運(yùn)動的產(chǎn)生原因進(jìn)行了種種猜測：有人認(rèn)為，這種運(yùn)動起因于液體蒸發(fā)而造有人認(rèn)為，這種運(yùn)動起因于液體蒸發(fā)而造成的容器中液體的緩慢對流；成的容器中液體的緩慢對流；有人認(rèn)為，這是一種生物現(xiàn)象，它跟這種有人認(rèn)為，這是一種生物現(xiàn)象，它跟這種花粉所屬的植物有關(guān)花粉所屬的植物有關(guān).( (先讓我們回到從前，聽聽老師講先讓我們回到從前，聽聽老師講故事吧！故事吧！-) -) 布朗用無機(jī)物顆粒作了試驗(yàn)，他發(fā)現(xiàn)只要顆粒足夠小布朗用無機(jī)物顆

3、粒作了試驗(yàn)，他發(fā)現(xiàn)只要顆粒足夠小，他們懸浮在水中都會有做這樣的運(yùn)動。經(jīng)過反復(fù)觀察，他們懸浮在水中都會有做這樣的運(yùn)動。經(jīng)過反復(fù)觀察后，寫下了這樣的一段文字：后，寫下了這樣的一段文字：“我確信這種運(yùn)動不是由我確信這種運(yùn)動不是由于液體的流動所引起，也不是由于液體的逐漸蒸發(fā)所引于液體的流動所引起，也不是由于液體的逐漸蒸發(fā)所引起，而是屬于粒子本身的運(yùn)動。起，而是屬于粒子本身的運(yùn)動?！?一個小小的花粉顆粒，卻掀起了一場軒然大波。面一個小小的花粉顆粒，卻掀起了一場軒然大波。面對植物學(xué)家的發(fā)現(xiàn)，當(dāng)時的物理學(xué)家顯得束手無策。對植物學(xué)家的發(fā)現(xiàn)，當(dāng)時的物理學(xué)家顯得束手無策。 整整過了半個世紀(jì)，整整過了半個世紀(jì)，直到

4、直到1877年，才有人指出，布年，才有人指出，布朗運(yùn)動是由于液體分子的碰撞產(chǎn)生的。朗運(yùn)動是由于液體分子的碰撞產(chǎn)生的。1905年愛因斯坦年愛因斯坦和波蘭物理學(xué)家（和波蘭物理學(xué)家（M.Smoluchowski）發(fā)表了他們對布朗）發(fā)表了他們對布朗運(yùn)動的理論研究結(jié)果，對布朗運(yùn)動做出了理論上解釋。運(yùn)動的理論研究結(jié)果，對布朗運(yùn)動做出了理論上解釋。 對布朗運(yùn)動的研究有很重要的意義。愛因斯坦、佩對布朗運(yùn)動的研究有很重要的意義。愛因斯坦、佩蘭、默頓、斯科爾斯這四位榮獲諾貝爾獎的科學(xué)家，都蘭、默頓、斯科爾斯這四位榮獲諾貝爾獎的科學(xué)家，都對它進(jìn)行過研究。對它進(jìn)行過研究。 下面我們來做實(shí)驗(yàn)。下面我們來做實(shí)驗(yàn)。布朗運(yùn)動

5、：懸浮在液體布朗運(yùn)動：懸浮在液體( (氣體）中的固體氣體）中的固體微粒（直徑數(shù)量級在微粒（直徑數(shù)量級在10-7-10-6m ）永不停）永不停息的無規(guī)則運(yùn)動息的無規(guī)則運(yùn)動追蹤一個微粒的運(yùn)動追蹤一個微粒的運(yùn)動將每隔將每隔30s30s觀察到的微粒的位置，用直線觀察到的微粒的位置，用直線把他們依次連接起來。把他們依次連接起來。 花粉微粒的運(yùn)動是無規(guī)則的 。不同的花粉微粒的運(yùn)動路線是不同的 圖中的連線是不圖中的連線是不是花粉微粒運(yùn)動的是花粉微粒運(yùn)動的實(shí)際路線？實(shí)際路線？思考討論：思考討論： 1 1、布朗運(yùn)動產(chǎn)生的原因、布朗運(yùn)動產(chǎn)生的原因? ?2 2、布朗運(yùn)動是液體分子的運(yùn)動、布朗運(yùn)動是液體分子的運(yùn)動?

6、? （布朗微粒直徑布朗微粒直徑數(shù)量級在數(shù)量級在1010-7-7-10-10-6-6m m ）3 3、布朗運(yùn)動的劇烈程度跟什么因素有關(guān)？、布朗運(yùn)動的劇烈程度跟什么因素有關(guān)？4 4、為什么顆粒越小，布朗運(yùn)動越明顯？、為什么顆粒越小，布朗運(yùn)動越明顯？5 5、為什么隨溫度升高、為什么隨溫度升高, ,微粒布朗運(yùn)動越加激烈？微粒布朗運(yùn)動越加激烈？6 6、擴(kuò)散現(xiàn)象和布朗運(yùn)動的區(qū)別？、擴(kuò)散現(xiàn)象和布朗運(yùn)動的區(qū)別？7 7、從較暗的房間里觀察到入射陽光的細(xì)光束中有、從較暗的房間里觀察到入射陽光的細(xì)光束中有懸浮在空氣里的塵埃微粒在左右上下游動，塵埃懸浮在空氣里的塵埃微粒在左右上下游動，塵埃微粒的運(yùn)動是布朗運(yùn)動嗎？微粒

7、的運(yùn)動是布朗運(yùn)動嗎？ 1 1布朗運(yùn)動產(chǎn)生的原因：布朗運(yùn)動產(chǎn)生的原因： 大量液體分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動時，對大量液體分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動時，對懸浮在其中的微粒撞擊作用的不平衡性是產(chǎn)生布懸浮在其中的微粒撞擊作用的不平衡性是產(chǎn)生布朗運(yùn)動的原因朗運(yùn)動的原因 布朗運(yùn)動布朗運(yùn)動是觀察到的是觀察到的懸浮小顆粒懸浮小顆粒( (足夠小足夠小) )的無的無規(guī)則運(yùn)動，規(guī)則運(yùn)動，不是不是分子的運(yùn)動。分子的運(yùn)動。 注意：注意：布朗運(yùn)動不是由外界因素引起的，是人力布朗運(yùn)動不是由外界因素引起的，是人力無法阻擋的。無法阻擋的?！巴饨缫蛩厮绊懲饨缫蛩厮绊憽敝复嬖跍囟炔?、壓強(qiáng)差、液指存在溫度差、壓強(qiáng)差、液體振動等體

8、振動等 顆粒越小顆粒越小每一瞬間受到液體每一瞬間受到液體分子撞擊的數(shù)目少分子撞擊的數(shù)目少受力極易不平受力極易不平衡衡顆粒顆粒越大越大 同時跟它撞擊同時跟它撞擊 的分子數(shù)多的分子數(shù)多受力的平均效果受力的平均效果互相平衡互相平衡質(zhì)量大，慣性大質(zhì)量大，慣性大運(yùn)動狀態(tài)難改變運(yùn)動狀態(tài)難改變5、 為什么隨著溫度的升為什么隨著溫度的升高微粒的布朗運(yùn)動越加激高微粒的布朗運(yùn)動越加激烈烈？ 溫度升高，反映了液體分溫度升高，反映了液體分子運(yùn)動的平均動能增大。子運(yùn)動的平均動能增大。 （1）液體分子對微粒的碰撞）液體分子對微粒的碰撞次數(shù)將增加次數(shù)將增加 （2）每次撞擊作用將增強(qiáng)。）每次撞擊作用將增強(qiáng)。 使微粒受到來自各

9、方向液體使微粒受到來自各方向液體分子的撞擊作用的不平衡現(xiàn)分子的撞擊作用的不平衡現(xiàn)象加劇，引起微粒的布朗運(yùn)象加劇，引起微粒的布朗運(yùn)動越加激烈動越加激烈總結(jié)：總結(jié)： 布朗運(yùn)動的特點(diǎn)：布朗運(yùn)動的特點(diǎn)： 1 1、 無規(guī)則；無規(guī)則；2 2、永不停息；、永不停息；3 3、溫度越高，運(yùn)動越激烈；、溫度越高，運(yùn)動越激烈；4 4、顆粒越小，現(xiàn)象越明顯。、顆粒越小，現(xiàn)象越明顯。5 5、布朗運(yùn)動能在、布朗運(yùn)動能在液體液體和和氣體氣體中發(fā)生。中發(fā)生。6、 擴(kuò)散現(xiàn)象和布朗運(yùn)動的區(qū)別：擴(kuò)散現(xiàn)象和布朗運(yùn)動的區(qū)別： （1 1）所謂擴(kuò)散現(xiàn)象，指的是不同物）所謂擴(kuò)散現(xiàn)象，指的是不同物質(zhì)相互接觸時，可以彼此進(jìn)入對方中去質(zhì)相互接觸時

10、，可以彼此進(jìn)入對方中去的現(xiàn)象的現(xiàn)象. .（2 2）所謂布朗運(yùn)動，指的是懸浮在）所謂布朗運(yùn)動，指的是懸浮在液體中的固體顆粒所作的無規(guī)則運(yùn)動液體中的固體顆粒所作的無規(guī)則運(yùn)動. .（3 3）擴(kuò)散現(xiàn)象是分子運(yùn)動的直接證）擴(kuò)散現(xiàn)象是分子運(yùn)動的直接證明；布朗運(yùn)動間接證明了液體分子的無明；布朗運(yùn)動間接證明了液體分子的無規(guī)則運(yùn)動規(guī)則運(yùn)動. .思考：思考：7、從較暗的房間里、從較暗的房間里觀察到入射陽光的細(xì)光束中觀察到入射陽光的細(xì)光束中有懸浮在空氣里的塵埃微粒有懸浮在空氣里的塵埃微粒在左右上下游動，塵埃微粒在左右上下游動，塵埃微粒的運(yùn)動是布朗運(yùn)動嗎？為什的運(yùn)動是布朗運(yùn)動嗎？為什么？么？1.1.從微粒運(yùn)動的原因來

11、說，布朗運(yùn)動從微粒運(yùn)動的原因來說，布朗運(yùn)動微粒是由于受到周圍作無規(guī)則運(yùn)動的微粒是由于受到周圍作無規(guī)則運(yùn)動的分子的撞擊，且來自各個方向撞擊的分子的撞擊，且來自各個方向撞擊的不均衡而引起的。不均衡而引起的。陽光中的塵埃微粒的運(yùn)動是由于受到陽光中的塵埃微粒的運(yùn)動是由于受到空氣氣流的沖擊裹挾而形成的（氣流空氣氣流的沖擊裹挾而形成的（氣流運(yùn)動不是空氣分子的無規(guī)則熱運(yùn)動）。運(yùn)動不是空氣分子的無規(guī)則熱運(yùn)動）。 2. 2.從觀察方式來說，布朗微粒是從觀察方式來說，布朗微粒是很小的，需要在顯微鏡里觀看，塵很小的，需要在顯微鏡里觀看，塵埃粒子在陽光下肉眼就可見了，埃粒子在陽光下肉眼就可見了， 塵埃粒子就是受到周圍

12、作無規(guī)塵埃粒子就是受到周圍作無規(guī)則熱運(yùn)動的空氣分子的撞擊，也無則熱運(yùn)動的空氣分子的撞擊，也無法呈現(xiàn)出布朗運(yùn)動來的。法呈現(xiàn)出布朗運(yùn)動來的。 3. 3.從觀察到的情景來說，作布朗運(yùn)動從觀察到的情景來說，作布朗運(yùn)動的微粒的運(yùn)動是無規(guī)則的，隨著周圍分的微粒的運(yùn)動是無規(guī)則的，隨著周圍分子撞擊次數(shù)的變化，微粒會很快地改變子撞擊次數(shù)的變化，微粒會很快地改變運(yùn)動方向。運(yùn)動方向。 而陽光下的塵埃粒子的運(yùn)動是隨氣而陽光下的塵埃粒子的運(yùn)動是隨氣流一起運(yùn)動的，其方向改變要緩慢得多，流一起運(yùn)動的，其方向改變要緩慢得多，而且由于塵埃受重力作用，其總趨勢是而且由于塵埃受重力作用，其總趨勢是向下的。向下的。小結(jié)：小結(jié)：1 1、擴(kuò)散現(xiàn)象是物體本身的分子作永不停息的、擴(kuò)散現(xiàn)象是物體本身的分子作永不停息的無規(guī)則運(yùn)動的結(jié)果，與液體或氣體的溫度及濃無規(guī)則運(yùn)動的結(jié)果，與液體或氣體的溫度及濃度差和密度差有關(guān)。度差和密度差有關(guān)。 2 2、布朗運(yùn)動是懸浮小顆粒的運(yùn)動，不是分子、布朗運(yùn)動是懸浮小顆粒的運(yùn)動，不是