2024-2025學年高中物理第七章分子動理論2分子的熱運動學案新人教版選修3-3

PAGE7-分子的熱運動一、擴散現(xiàn)象1．定義：不同的物質(zhì)相互接觸而彼此進入對方的現(xiàn)象．2．普遍性：氣體、液體和固體間都能夠發(fā)生擴散現(xiàn)象．3．規(guī)律：溫度越高，擴散現(xiàn)象越明顯．4．意義：擴散現(xiàn)象表明，分子在永不停息地運動，溫度越高，分子的運動越激烈．(1)“墻角數(shù)枝梅，凌寒獨自開．遙知不是雪，為有暗香來．”是北宋詩人王安石的一首喜聞樂見的詩歌，把我們也仿佛帶入了一個梅香撲鼻的冰雪世界．為什么王安石沒有靠近梅樹，卻能聞到梅花的香味呢？(2)將1升大米與1升小米混合，攪拌勻稱后，發(fā)覺總體積小于2升，這個現(xiàn)象是擴散現(xiàn)象嗎？提示：(1)梅香撲鼻正是分子運動(擴散現(xiàn)象)的最干脆的證據(jù)，盛開的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)不是．因為擴散現(xiàn)象是相互接觸的物體分子彼此進入對方的現(xiàn)象，是指單分子行為，小米與大米混合不是分子行為．二、布朗運動1．定義：懸浮在液體(或氣體)中的小顆粒的無規(guī)則運動叫布朗運動．2．特點：(1)雜亂無章，毫無規(guī)則；(2)永不停息；(3)顆粒越小，運動越明顯；(4)溫度越高，運動越激烈．3．產(chǎn)生緣由：來自各個方向的液體分子對顆粒的撞擊作用的不平衡性引起的．4．意義：布朗運動雖然不是分子的運動，但間接反映了液體分子運動的無規(guī)則性．在一鍋水中撒一點胡椒粉，加熱時發(fā)覺水中的胡椒粉在翻滾．這說明溫度越高，布朗運動越激烈，這種說法對嗎？提示：不對．首先，胡椒粉是較大的固體微粒，做布朗運動的微粒用肉眼是看不到的．其次，水中的胡椒粉在翻滾，這是由于水的對流引起的，并不是水分子撞擊的結(jié)果．三、熱運動分子的無規(guī)則運動跟溫度有關，溫度越高，這種運動就越激烈，因此，把分子永不停息的無規(guī)則運動叫做熱運動．考點一擴散現(xiàn)象與分子熱運動1．影響擴散現(xiàn)象是否明顯的因素(1)擴散現(xiàn)象發(fā)生時，氣態(tài)物質(zhì)的擴散現(xiàn)象最快最顯著，液態(tài)次之，固態(tài)物質(zhì)的擴散現(xiàn)象最慢，短時間內(nèi)特別不明顯．(2)在兩種物質(zhì)肯定的前提下，擴散現(xiàn)象發(fā)生的明顯程度與物質(zhì)的溫度有關，溫度越高，擴散現(xiàn)象越顯著．(3)擴散現(xiàn)象發(fā)生的明顯程度還受到“已進入對方”的分子濃度的限制，當濃度低時，擴散現(xiàn)象較為顯著．2．擴散現(xiàn)象的成因分析擴散現(xiàn)象不是外界作用引起的，而是分子無規(guī)則運動的干脆結(jié)果，是分子無規(guī)則運動的宏觀反映．3．分子熱運動兩個特點的理解(1)永不停息即分子不分白天和黑夜，不分季節(jié)，恒久在運動．(2)無規(guī)則是指單個分子運動無規(guī)則，但大量分子運動又具有統(tǒng)計規(guī)律性，如總體上分子由濃度大的地方向濃度小的地方運動．1擴散現(xiàn)象在任何狀況下都可以發(fā)生，與外界因素無關且永不停止.2當兩部分的分子分布相同時，濃度不再變更，宏觀上擴散停止，但分子熱運動并沒有停止，因此這種狀態(tài)是一種動態(tài)平衡.【例1】(多選)下面所列舉的現(xiàn)象，哪些能說明分子是不斷運動的()A．將香水瓶蓋打開后能聞得到香味B．汽車開過后，馬路上塵土飛揚C．灑在地上的水，過一段時間就干了D．懸浮在水中的花粉做無規(guī)則的運動分子用肉眼是辨別不出的，人能感覺到的只是宏觀物體和宏觀現(xiàn)象．【解析】擴散現(xiàn)象和布朗運動都能說明分子在不停地做無規(guī)則運動，香水的擴散、水分子在空氣中的擴散以及懸浮在水中的花粉的運動都說明白分子是不斷運動的，而塵土不是單個分子，是顆粒，塵土飛揚是由于空氣的對流產(chǎn)生的，不能反映分子的運動．【答案】ACD總結(jié)提能分子處在永不停息的無規(guī)則的運動中，分子的運動雖然我們看不見，但擴散現(xiàn)象、布朗運動等可以間接證明分子的熱運動．下列關于擴散現(xiàn)象的說法正確的是(D)A．擴散現(xiàn)象只能發(fā)生在氣體與氣體間B．擴散現(xiàn)象只能發(fā)生在液體與液體間C．擴散現(xiàn)象只能發(fā)生在固體與固體間D．任何物質(zhì)間都可發(fā)生相互擴散現(xiàn)象解析：不同物質(zhì)之間，由于分子的運動，總會存在著擴散現(xiàn)象，只是存在著快慢(溫度、物體形態(tài)等因素影響)．例如，墻角放一堆煤，墻及墻內(nèi)都會變黑，所以擴散現(xiàn)象不僅存在于氣體與氣體、液體與液體、固體與固體之間，同樣也存在于液體與固體、氣體與固體、液體與氣體之間．考點二布朗運動與熱運動1．對布朗運動的三點相識(1)無規(guī)則性：懸浮微粒受到液體分子撞擊不平衡是形成布朗運動的緣由．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(shù)越少，來自各方向的撞擊力越不平衡；另外，微粒越小，其質(zhì)量也就越小，相同撞擊力下產(chǎn)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，布朗運動越激烈．溫度越高，液體分子的運動(平均)速率越大，對懸浮于其中的微粒的撞擊作用也越大，產(chǎn)生的加速度也越大．因此，溫度越高，布朗運動越激烈．(3)實質(zhì)：布朗運動不是分子的運動，而是固體微粒的運動．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，表明液體分子的運動與溫度有關．2．布朗運動與熱運動的區(qū)分與聯(lián)系【例2】關于布朗運動下列說法正確的是()A．布朗運動是液體分子的運動B．布朗運動反映了固體分子的運動C．布朗微粒做無規(guī)則運動的緣由是由于它受到水分子有時吸引、有時排斥的結(jié)果D．溫度越高，布朗運動越顯著布朗運動是懸浮在液體中的小顆粒的運動，不是液體分子的運動，是液體分子無規(guī)則運動的反映．【答案】D總結(jié)提能布朗運動是懸浮在液體中的小顆粒由于液體分子撞擊不平衡引起的；顆粒越小，液體溫度越高，這種不平衡性越強，布朗運動就越顯著；布朗運動不是分子的運動，是液體分子無規(guī)則運動的反映．(多選)下列關于布朗運動的敘述，正確的是(AD)A．懸浮小顆粒的運動是雜亂無章的B．液體的溫度越低，懸浮小顆粒的運動越緩慢，當液體的溫度到0℃時，固體小顆粒的運動就會停止C．被凍結(jié)在冰塊中的小碳粒不能做布朗運動，是因為冰中的水分子不運動D．做布朗運動的固體顆粒越小，布朗運動越明顯解析：據(jù)布朗運動的特點知A正確，B錯，C錯，因為分子運動永不停息，不論在固體還是液體中，分子都在永不停息的做無規(guī)則運動；當顆粒越小時，各方向上的受力越易不平衡，且顆粒小，質(zhì)量小，慣性小，運動狀態(tài)簡單變更，布朗運動越明顯，故D選項正確．常見誤區(qū)例析關于布朗運動理解的四個誤區(qū)誤區(qū)1：誤認為任何物體中都可能出現(xiàn)布朗運動產(chǎn)生誤區(qū)的緣由是對布朗運動和分子熱運動辨別不清，只有在液體或氣體(即流體)中才有可能出現(xiàn)布朗運動，在固體中不會出現(xiàn)布朗運動．誤區(qū)2：誤認為通?？吹降牧黧w中的小顆粒的運動就是布朗運動其緣由是不知道做布朗運動的小顆粒是肉眼無法看到的，從宏觀角度看小顆粒特別小，數(shù)量級一般為10－6m誤區(qū)3：誤認為小顆粒的大小與分子相當產(chǎn)生該錯誤相識是由于對小顆粒和分子的關系不清，其實在微觀上小顆粒特別大，它是由大量分子組成的，所以布朗運動不是分子運動，也不是懸浮顆粒內(nèi)固體分子的運動．誤區(qū)4：誤認為布朗運動的視察記錄圖是顆粒的運動軌跡出現(xiàn)該誤區(qū)是由于不理解記錄圖與軌跡的關系，該圖是每隔相等時間記錄的顆粒所在位置的連線，不是顆粒運動的軌跡．【典例】在較暗的房間里，從射進來的光束中用眼睛干脆看到懸浮在空氣中的微粒的運動是()A．布朗運動B．分子的熱運動C．自由落體運動D．氣流和重力共同作用引起的運動【解析】通過以下表格進行逐項分析：選項情景與過程分析推斷A做布朗運動的微粒只能在光學顯微鏡下才能視察到，用肉眼無法干脆視察到×B分子的熱運動用肉眼和光學顯微鏡都無法干脆視察到×C微粒在空氣中運動，所受空氣的作用力與其重力相差不大，不滿意做自由落體運動的條件×D微粒在空氣中受重力和空氣的作用力，并且空氣的作用力隨時變更，在兩個力的共同作用下，微粒的運動特別困難√【答案】D1．物體內(nèi)分子運動的快慢與溫度有關，在0℃時物體內(nèi)的分子的運動狀態(tài)是(A)A．仍舊是運動的 B．處于靜止狀態(tài)C．處于相對靜止狀態(tài) D．大部分分子處于靜止狀態(tài)解析：分子的運動雖然受溫度影響，但永不停息，A項正確，B、C、D錯．2．如圖所示，把一塊鉛和一塊金的接觸面磨平磨光后緊緊壓在一起，五年后發(fā)覺金中有鉛，鉛中有金，對此現(xiàn)象說法正確的是(B)A．屬擴散現(xiàn)象，緣由是由于金分子和鉛分子的相互吸引B．屬擴散現(xiàn)象，緣由是由于金分子和鉛分子的運動C．屬布朗運動，小金粒進入鉛塊中，小鉛粒進入金塊中D．屬布朗運動，由于外界壓力使小金粒、小鉛粒彼此進入對方中解析：屬擴散現(xiàn)象，是由于兩種不同物質(zhì)分子運動引起的，B對．3．我國已開展空氣中PM2.5濃度的監(jiān)測工作．PM2.5是指空氣中直徑等于或小于2.5微米的懸浮顆粒物，其飄浮在空中做無規(guī)則運動，很難自然沉降到地面，吸入后對人體造成危害．礦物燃料燃燒的排放是形成PM2.5的主要緣由．下列關于PM2.5的說法中正確的是(D)A．PM2.5的尺寸與空氣中氧分子的尺寸的數(shù)量級相當B．PM2.5在空氣中的運動屬于分子熱運動C．PM2.5的運動軌跡只是由大量空氣分子對PM2.5無規(guī)則碰撞的不平衡確定的D．提倡低碳生活，削減煤和石油等燃料的運用能有效減小PM2.5在空氣中的濃度解析：PM2.5的尺寸比空氣中氧分子的尺寸大得多，選項A錯誤；PM2.5是懸浮顆粒物，其在空氣中的運動不屬于分子熱運動，選項B錯誤；PM2.5的運動軌跡是由大量空氣分子對PM2.5無規(guī)則碰撞的不平衡和氣流的運動確定的，選項C錯誤．4．首先在顯微鏡下探討懸浮在液體中的小顆?？傇诓煌５剡\動的科學家是英國植物學家布朗，他進行了下面的探究：①把有生命的植物花粉懸浮在水中，視察到了花粉在不停地做無規(guī)則運動；②把保存了上百年的植物標本微粒懸浮在水中，視察到了微粒在不停地做無規(guī)則運動；③把沒有生命的無機物粉末懸浮在水中，視察到了粉末在不停地做無規(guī)則運動；由此可說明微小顆粒的運動不是生命現(xiàn)象．5．下面兩種關于布朗運動的說法都是錯誤的，試分析它們各錯在哪里．(1)大風天經(jīng)?？吹斤L沙充滿、塵土飛揚，這