新教材高中物理第一章分子動理論第1節(jié)分子動理論的基本內容學案新人教版選擇性必修第三冊

PAGEPAGE13第1節(jié)分子動理論的基本內容課標解讀課標要求素養(yǎng)要求1.知道物體是由大量分子組成的，知道阿伏加德羅常數，會用它進行相關的計算或估算。2.了解擴散現象，觀察并能解釋布朗運動，理解擴散現象及布朗運動產生的原因。知道什么是分子的熱運動，理解分子熱運動與溫度的關系。3.知道分子間存在著空隙和相互作用力。通過圖像知道分子力與分子間距離的關系。4.了解分子動理論的基本觀點及相應的實驗證據。1.物理觀念：知道擴散、布朗運動、熱運動及分子動理論的基本觀點和相關的實驗證據。2.科學思維：理解物體是由大量分子組成的，理解擴散現象與布朗運動的成因；培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力；能用F-r圖像解釋分子力。3.科學探究：通過對布朗運動的探究，學會通過觀察物理現象，揭示其本質，得出結論。4.科學態(tài)度與責任：學會堅持實事求是的態(tài)度，用實驗方法探究問題，培養(yǎng)探索科學的興趣。自主學習·必備知識見學用147頁教材研習教材原句要點一擴散現象從許多實驗和生活現象中我們都會發(fā)現，不同種物質能夠彼此進入①對方。在物理學中，人們把這類現象叫作擴散。擴散現象并不是外界作用②（例如對流、重力作用等）引起的，也不是化學反應的結果，而是由物質分子的無規(guī)則運動產生的。要點二布朗運動不管哪一種微粒，只要足夠?、?，就會發(fā)生這種運動；微粒越小，運動就越明顯。這說明微粒的運動不是生命現象。后人把懸浮微粒的這種無規(guī)則運動叫作布朗運動。布朗運動可以間接地反映液體分子④運動的無規(guī)則性。要點三分子間的作用力分子間有空隙，大量分子卻能聚集在一起，這說明分子之間存在著相互作用力。當用力拉伸物體時，物體內各部分之間要產生反抗拉伸的作用力，此時分子間的作用力表現為引力⑤。當用力壓縮物體時，物體內各部分之間會產生反抗壓縮的作用力，此時分子間的作用力表現為斥力⑥。自主思考①把一碗小米倒入一袋玉米中，小米進入玉米的間隙中，這一現象是否屬于擴散現象？答案：提示不同種物質的分子彼此進入對方的現象才是擴散現象。“小米進入玉米的間隙中”不是分子運動的結果，而是兩種物質的混合，所以不屬于擴散現象。②空氣流動形成風是擴散現象嗎？答案：提示空氣流動是大量空氣分子在外界作用下的有規(guī)則運動，它屬于宏觀物體的機械運動，不是擴散現象。③只有微粒足夠小，才能發(fā)生布朗運動，但有同學認為：固體小顆粒的體積越大，液體分子對它的撞擊越多，布朗運動就越顯著，這種說法對嗎？為什么？答案：提示不對，布朗運動的確是由液體分子對固體微粒的碰撞引起的，但只有在固體微粒足夠小，各個方向的液體分子對它的碰撞不平衡時才引起它做布朗運動。所以固體微粒體積越小，布朗運動越顯著，如果固體微粒過大，液體分子對它的碰撞在各個方向上是平衡的，就不會做布朗運動了。④布朗運動是固體顆粒內分子的運動還是液體分子的運動？答案：提示布朗運動既不是固體顆粒內分子的運動，也不是液體分子的運動，它是固體顆粒的運動，可以間接反映液體分子的運動。⑤分子間雖然有空隙，大量分子卻能聚集在一起形成固體或液體，比如壓在一起的金片和鉛片，它們會“粘”在一起，這是為什么？答案：提示說明金分子和鉛分子間存在著引力。⑥因為分子間存在著引力，所以物體很難被拉伸，但為什么又難以被壓縮?答案：提示分子間同時存在著引力和斥力，當被拉伸時，分子間作用力表現為引力；當被壓縮時，分子間作用力表現為斥力。名師點睛1.擴散現象的理解（1）概念：不同種物質能夠彼此進入對方的現象。（2）產生原因：由物質分子的無規(guī)則運動產生的。（3）發(fā)生環(huán)境：物質處于固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)時，都能發(fā)生擴散現象。（4）意義：證明了物質分子永不停息地做無規(guī)則運動。（5）規(guī)律：溫度越高，擴散現象越明顯。2.布朗運動的理解（1）概念：把懸浮微粒的這種無規(guī)則運動叫作布朗運動。（2）產生的原因：大量液體（氣體）分子對懸浮微粒撞擊的不平衡。（3）布朗運動的特點：永不停息、無規(guī)則。（4）影響因素：微粒越小，布朗運動越明顯；溫度越高，布朗運動越劇烈。（5）意義：布朗運動間接地反映了液體（氣體）分子運動的無規(guī)則性。3.分子熱運動的理解（1）熱運動指微觀上的大量分子的無規(guī)則運動，一個分子的運動不能說是熱運動。（2）熱運動與溫度有關，溫度越高，分子熱運動越劇烈，不要認為溫度過低，分子就停止熱運動。（3）分子熱運動是擴散現象形成的原因，布朗運動是分子熱運動的反映，但不能說擴散現象和布朗運動是熱運動?；犹骄俊りP鍵能力見學用147頁探究點一物體是由大量分子組成的知識深化1.分子的大?。?）分子直徑的數量級為10-10（2）分子質量的數量級一般為10-262.阿伏加德羅常數（1）定義：1?mol（2）數值：阿伏加德羅常數常取NA=6.02×10（3）意義：阿伏加德羅常數是一個重要常數。它把摩爾質量、摩爾體積這些宏觀物理量與分子質量、分子的大小等微觀物理量聯系起來，即阿伏加德羅常數NA3.宏、微觀物理量與阿伏加德羅常數間的關系（1）已知固體和液體（氣體不適用）的摩爾體積Vmol和一個分子的體積V0，則（2）已知物質（所有物質，無論液體、固體還是氣體均適用）的摩爾質量M和一個分子的質量m0，則N（3）已知物體（無論固體、液體還是氣體均適用）的體積V和摩爾體積Vmol，則物體含有的分子數n=VVmolN（4）已知物體（無論液體、固體還是氣體均適用）的質量m和摩爾質量M，則物體含有的分子數n=m（5）分子體積V0=V（6）估算氣體分子間的距離氣體分子間的間隙不能忽略，設想氣體分子均勻分布，且每個氣體分子平均占有的空間為一個小立方體，氣體分子間的距離就等于小立方體的邊長，如圖所示。每個氣體分子平均占有的空間體積V0'=題組過關1.（多選）（2021廣東佛山一中高二期中）對于液體和固體（不計分子間的空隙），若用M表示摩爾質量，m0表示分子質量，ρ表示物質密度，Vmol表示摩爾體積，V0A.NB.NC.ND.M=ρ答案：A;B;D解析：摩爾體積是1?mol分子的體積，由于不計分子間隙，摩爾體積與單個分子的體積的比值等于阿伏加德羅常數，即NA=VmolV0，A項正確；由物質密度和摩爾體積的乘積得出摩爾質量M，即M=ρVmol，摩爾質量M與分子質量2.（多選）（2021天津和平一中高三月考）浙江大學高分子系高超教授的課題組制備出了一種超輕氣凝膠——它刷新了目前世界上最輕材料的紀錄，彈性和吸油能力令人驚喜。這種被稱為“全碳氣凝膠”的固態(tài)材料密度僅是空氣密度的16。設氣凝膠的密度為ρ（單位為kg/m3），摩爾質量為M（單位為kg/mol），阿伏加德羅常數為A.a千克氣凝膠所含分子數為n=B.氣凝膠的摩爾體積為VC.每個氣凝膠分子的體積為VD.每個氣凝膠分子的直徑為d=答案：A;B;C解析：a千克氣凝膠的物質的量為aM，所含分子數為n=aMNA，A項正確；氣凝膠的摩爾體積為Vmol=Mρ，B項正確；每個氣凝膠分子的體積為V3.（★）已知氧氣分子的質量m0=5.3×10-26kg答案：2.7×1019解析：氧氣的密度不能理解為氧分子的密度，這是因為氧分子間的距離較大，所有氧分子的體積總和比氧氣的體積小。在標準狀況下，1?cm3氧氣的質量m=ρV=1.43×1×10-6kg=1.43×10探究點二分子熱運動情境探究1.“墻角數枝梅，凌寒獨自開。遙知不是雪，為有暗香來?！笔潜彼卧娙送醢彩囊皇啄捴巳丝诘脑姼?，仿佛把我們也帶入了一個梅香撲鼻的世界。為什么詩人沒有靠近梅樹，卻能聞到梅花的香味呢?答案：提示梅香撲鼻正是分子熱運動最直接的證據，盛開梅花的香氣在空中不斷地擴散，不需靠近，就能聞到梅花的香氣。2.用顯微鏡觀察放在水中的花粉，追蹤幾?；ǚ郏扛?0?s答案：提示花粉粒的無規(guī)則運動，是大量的液體分子撞擊的平均效果的體現，其運動徑跡是沒有規(guī)律的。在花粉粒的運動過程中，每秒鐘大約受到1021次液體分子的碰撞。此圖畫出每隔30?探究歸納1.擴散現象的特點（1）在氣體、液體、固體中均能發(fā)生，而氣體的擴散現象最明顯。（2）擴散快慢與溫度有關，溫度越高，擴散越快，表明溫度越高，分子運動越劇烈。（3）從濃度高處向濃度低處擴散，且受“已進入對方”的分子濃度的限制，當進入對方的分子濃度較低時，擴散現象較為顯著。2.布朗運動的理解（1）無規(guī)則性：懸浮微粒受到液體分子在各個方向上撞擊的不平衡是形成布朗運動的原因。由于液體分子的運動是無規(guī)則的，使微粒受到較強撞擊的方向也不確定，所以布朗運動是無規(guī)則的。（2）影響因素①微粒越小，布朗運動越明顯：懸浮微粒越小，某時刻與它相撞的分子數越少，來自各方向的沖擊力越不平衡；另外微粒越小，其質量也就越小，相同沖擊力下產生的加速度越大。因此，微粒越小，布朗運動越明顯。②溫度越高，布朗運動越劇烈：溫度越高，液體分子的運動（平均）速率越大，對懸浮微粒的撞擊作用也越大，產生的加速度也越大，因此溫度越高，布朗運動越劇烈。（3）布朗運動的實質：布朗運動不是分子的運動，而是懸浮微粒的運動。布朗運動的無規(guī)則性反映了液體分子運動的無規(guī)則性。布朗運動與溫度有關，表明液體分子運動的劇烈程度與溫度有關。3.擴散現象盧布朗運動的異同點項目擴散現象布朗運動不同點①擴散現象是兩種不同的物質相互接觸時彼此進入對方的現象。②擴散快慢除和溫度有關外，還受到“已進入對方”的分子濃度的限制，當進入對方的分子濃度較低時，擴散現象較為顯著；當進入對方的分子濃度較高時，擴散現象不明顯，但擴散不會停止①布朗運動是懸浮在液體或氣體中的微粒所做的無規(guī)則運動，而不是液體或氣體分子的運動。②布朗運動的劇烈程度與液體（或氣體）分子撞擊的不平衡性有關，微粒越小，溫度越高，布朗運動越明顯。③布朗運動永不停息相同點①產生的根本原因相同，都是分子永不停息地做無規(guī)則運動的反映；②它們都隨溫度的升高而表現得更劇烈4.布朗運動與熱運動的區(qū)別與聯系項目布朗運動熱運動不同點研究對象懸浮微粒分子觀察難易程度可以在顯微鏡下看到，肉眼看不到在顯微鏡下看不到相同點①無規(guī)則；②永不停息；③溫度越高越劇烈聯系周圍液體（氣體）分子的熱運動是布朗運動產生的原因，布朗運動反映了液體（氣體）分子的熱運動探究應用例（多選）（2021河北秦皇島一中高二月考）關于擴散現象和布朗運動，下列說法正確的是()A.溫度越高，擴散現象和布朗運動都越明顯B.運動物體中的分子熱運動比靜止物體中的分子熱運動劇烈C.擴散現象是分子的運動，布朗運動間接反映了分子的運動D.顆粒越大，布朗運動越劇烈答案：A;C解析：溫度越高，擴散現象和布朗運動都越明顯，A項正確；物體分子無規(guī)則運動的劇烈程度只與溫度有關，與宏觀物體的機械運動無關，B項錯誤；擴散現象是分子的運動，布朗運動是懸浮在液體或氣體中的小顆粒的無規(guī)則運動，間接反映了分子的運動，C項正確；顆粒越小，布朗運動越劇烈，D項錯誤。解題感悟分子熱運動的理解要點（1）熱運動是指分子無規(guī)則的運動，不是宏觀物體的機械運動。（2）擴散現象是分子的運動，而布朗運動是微粒的運動。（3）分子及布朗運動的微粒用肉眼不能直接觀察到。（4）溫度越高，分子運動越劇烈，與何種分子無關。遷移應用1.（2021江蘇揚州中學高三開學考試）把墨汁用水稀釋后取出一滴放在顯微鏡下觀察，下列說法中正確的是()A.在顯微鏡下既能看到水分子也能看到懸浮的小炭粒，且水分子不停地撞擊小炭粒B.小炭粒在不停地做無規(guī)則運動，這就是所說的布朗運動C.越大的炭粒，運動越明顯D.在顯微鏡下看起來連成一片的液體，實際上是由許許多多的靜止不動的水分子組成的答案：B解析：在顯微鏡下不能看到水分子，炭粒的運動是布朗運動，布朗運動是懸浮微粒的無規(guī)則運動，反映的是液體分子的無規(guī)則運動，炭粒越小，布朗運動越顯著。2.（多選）下列是小明吃砂鍋粥時碰到的現象，屬于擴散現象的是()A.米粒在水中上下翻滾B.粥熟時，香味四處飄散C.鹽塊放入水中，水變味道D.滴加香油時，周圍可聞到香油氣味答案：B;C;D解析：米粒在水中翻滾是米粒的運動，不是分子運動，不屬于擴散現象；香味四處飄散，是分子擴散到空氣中的結果，是擴散現象；鹽塊放入水中，水變味道，是因為鹽分子運動到水中，是擴散現象；添加香油時，香油分子運動到空氣中，使周圍可聞到香油氣味，是擴散現象。探究點三分子間的作用力情境探究1.把一塊洗干凈的玻璃板吊在橡皮筋的下端，使玻璃板水平接觸水面，現在要想使玻璃板離開水面，所用的拉力比其重力大，還是等于重力？為什么？答案：提示大于重力。在玻璃板被提起時，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。2.“破鏡不能重圓”指的是打碎的鏡片不能把它們拼在一起利用分子間作用力使鏡子復原，你能解釋其中的原因嗎？答案：提示因為只有當分子間的距離小于10-10m時，分子引力才比較顯著。破碎的鏡子放在一起，由于接觸面的錯落起伏，只有極少數分子能相互接近到距離很小的程度，絕大多數分子彼此間的距離遠大于探究歸納1.分子力的理解（1）在任何情況下，分子間總是同時存在著引力和斥力，而實際表現出來的分子力是分子引力和斥力的合力。（2）平衡位置：分子間距離r=r0時，引力與斥力大小相等，分子力為零。平衡位置即分子間距離等于r0（3）分子間的引力和斥力隨分子間距離r的變化關系：分子間的引力和斥力都隨分子間距離r的增大而減小，但斥力減小得更快。2.分子力與分子間距離變化的關系分子力F與分子間距離r的關系圖像分子間距離分子力r=零r<表現為斥力，且分子力隨分子間距離的增大而減小r>表現為引力，且分子力隨分子間距離的增大，先增大后減小r≥10分子力十分微弱，可認為分子力為零3.利用分子力解釋物理現象（1）從宏觀上：以固體物質為例，物體在被拉伸時需要一定的外力，這表明組成物質的分子之間存在著相互作用的引力，同時物體在被壓縮時也需要一定的外力，這表明組成物質的分子之間還存在著相互作用的斥力，因此要使物體被壓縮，一定需要有外力來克服分子之間的斥力。（2）從微觀上：分子間雖然有間隙，大量分子卻能聚集在一起形成固體或液體，說明分子之間存在著引力。分子間有引力，而分子間又有空隙，沒有緊緊吸在一起，這說明分子間還存在著斥力。探究應用例（2021安徽渦陽第九中學高二期末）如圖所示為分子間作用力F和分子間距離r的關系圖像，關于分子間作用力，下列說法正確的是()A.分子間同時存在著相互作用的引力和斥力B.分子間的引力總是比分子間的斥力小C.分子間的斥力隨分子間距離的增大而增大D.分子間的引力隨分子間距離的增大而增大答案：A解析：分析分子力首先要清楚分子間同時存在分子引力和分子斥力，然后注意分子間的引力和斥力都隨分子間距離的增大而