人教版(新教材)高中物理選擇性必修3學(xué)案：1 第2課時 分子熱運(yùn)動和分子間的作用力

人教版(新教材)高中物理選擇性必修第三冊PAGEPAGE1第2課時分子熱運(yùn)動和分子間的作用力〖學(xué)習(xí)目標(biāo)〗1.知道擴(kuò)散現(xiàn)象、布朗運(yùn)動和分子的熱運(yùn)動，理解擴(kuò)散現(xiàn)象、布朗運(yùn)動產(chǎn)生的原因.2.通過實(shí)驗，知道分子間存在空隙和相互作用力，并理解分子力與分子間距的關(guān)系.3.明確分子動理論的內(nèi)容．一、分子熱運(yùn)動1．?dāng)U散(1)定義：不同種物質(zhì)能夠彼此進(jìn)入對方的現(xiàn)象．(2)產(chǎn)生原因：擴(kuò)散現(xiàn)象并不是外界作用引起的，也不是化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果，而是由物質(zhì)分子的無規(guī)則運(yùn)動產(chǎn)生的．(3)意義：擴(kuò)散現(xiàn)象是物質(zhì)分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動的證據(jù)之一．(4)應(yīng)用：生產(chǎn)半導(dǎo)體器件時，在高溫條件下通過分子的擴(kuò)散，在純凈半導(dǎo)體材料中摻入其他元素．2．布朗運(yùn)動(1)定義：懸浮微粒的無規(guī)則運(yùn)動．(2)產(chǎn)生原因：懸浮在液體中的微粒越小，在某一瞬間跟它相撞的液體分子數(shù)越少，撞擊作用的不平衡性表現(xiàn)得越明顯，并且微粒越小，它的質(zhì)量越小，其運(yùn)動狀態(tài)越容易被改變，布朗運(yùn)動越明顯．(3)意義：間接地反映液體分子運(yùn)動的無規(guī)則性．3．熱運(yùn)動(1)定義：分子永不停息的無規(guī)則運(yùn)動．(2)溫度是分子熱運(yùn)動劇烈程度的標(biāo)志．二、分子間的作用力1．分子間有空隙(1)氣體分子間有空隙：氣體很容易被壓縮，說明氣體分子之間存在著很大的空隙．(2)液體分子間有空隙：水和酒精混合后總體積變小，說明液體分子之間存在著空隙．(3)固體分子間有空隙：壓在一起的金塊和鉛塊，各自的分子能擴(kuò)散到對方的內(nèi)部，說明固體分子之間也存在著空隙．2．分子間的作用力(1)分子間的作用力F跟分子間距離r的關(guān)系如圖1所示．圖1①當(dāng)r＜r0時，分子間的作用力F表現(xiàn)為斥力．②當(dāng)r＝r0時，分子間的作用力F為0；這個位置稱為平衡位置．③當(dāng)r＞r0時，分子間的作用力F表現(xiàn)為引力．(2)產(chǎn)生原因：由原子內(nèi)部的帶電粒子的相互作用引起的．三、分子動理論1．分子動理論：把物質(zhì)的熱學(xué)性質(zhì)和規(guī)律看作微觀粒子熱運(yùn)動的宏觀表現(xiàn)而建立的理論．2．基本內(nèi)容(1)物體是由大量分子組成的．(2)分子在做永不停息的無規(guī)則運(yùn)動．(3)分子之間存在著相互作用力．1．判斷下列說法的正誤．(1)只有在氣體和液體中才能發(fā)生擴(kuò)散現(xiàn)象．(×)(2)陽光從狹縫中射入教室，透過陽光看到飛舞的塵埃，這些塵埃顆粒的運(yùn)動就是布朗運(yùn)動．(×)(3)隨著分子間距離的增大，分子力先減小后增大．(×)2．用顯微鏡觀察懸浮在水中的小炭粒的運(yùn)動，其現(xiàn)象屬于________；向一杯清水中滴幾滴紅墨水，紅墨水向周圍運(yùn)動，其現(xiàn)象屬于________．打濕了的兩張紙很難分開是因為分子間存在________．玻璃打碎后，不能把它們再拼在一起，是因為玻璃分子間作用力為________．〖答案〗布朗運(yùn)動擴(kuò)散現(xiàn)象引力零一、分子熱運(yùn)動導(dǎo)學(xué)探究1．生活中常會見到下列幾種現(xiàn)象：①在墻角打開一瓶香水，很快整個房間都會彌漫著香氣．②滴一滴紅色墨水在一盆清水中，過一段時間整盆水會變成濃度相同的紅色．③把一碗小米倒入一袋玉米中，摻勻后小米進(jìn)入玉米的間隙中．④強(qiáng)烈的陽光射入較暗的房間內(nèi)，可以看到在光束中有浮在空氣中的微粒不停地運(yùn)動．⑤用顯微鏡觀察到放入水中的花粉在不停地運(yùn)動．以上現(xiàn)象中屬于擴(kuò)散現(xiàn)象的是________，屬于布朗運(yùn)動的是________．〖答案〗①②⑤2．?dāng)U散現(xiàn)象的快慢、布朗運(yùn)動的明顯程度都與溫度有關(guān)，所以它們都是熱運(yùn)動，這種說法正確嗎？〖答案〗不正確．3．溫度降低，分子的熱運(yùn)動變慢，當(dāng)溫度降低到0℃以下時，分子就停止運(yùn)動了，這種說法正確嗎？為什么？〖答案〗不正確．分子的熱運(yùn)動是永不停息的．雖然溫度降低，分子的無規(guī)則運(yùn)動變慢，但不會停止，所以當(dāng)溫度降低到0℃以下時，分子的無規(guī)則運(yùn)動仍然不會停止．知識深化1．?dāng)U散現(xiàn)象(1)擴(kuò)散現(xiàn)象是由物質(zhì)分子的無規(guī)則運(yùn)動產(chǎn)生的．(2)氣體物質(zhì)的擴(kuò)散現(xiàn)象最顯著；常溫下物質(zhì)處于固態(tài)時擴(kuò)散現(xiàn)象不明顯．(3)擴(kuò)散現(xiàn)象發(fā)生的顯著程度與物質(zhì)的溫度有關(guān)，溫度越高，擴(kuò)散現(xiàn)象越顯著，這表明溫度越高，分子運(yùn)動得越劇烈．(4)分子運(yùn)動的特點(diǎn)①永不停息；②無規(guī)則．2．布朗運(yùn)動(1)微粒的大?。鹤霾祭蔬\(yùn)動的微粒是由許多分子組成的固體顆粒而不是單個分子．其大小直接用人眼觀察不到，但在光學(xué)顯微鏡下可以看到(其大小在10－6m的數(shù)量級)．(2)布朗運(yùn)動產(chǎn)生的原因：液體分子不停地做無規(guī)則運(yùn)動，不斷地撞擊微粒．如圖2，懸浮的微粒足夠小時，來自各個方向的液體分子撞擊作用力不平衡，在某一瞬間，微粒在某個方向受到的撞擊作用較強(qiáng)，在下一瞬間，微粒受到另一方向的撞擊作用較強(qiáng)，這樣，就引起了微粒的無規(guī)則運(yùn)動．圖2(3)實(shí)質(zhì)及意義：布朗運(yùn)動實(shí)質(zhì)是由液體分子與懸浮微粒間相互作用引起的，反映了液體分子的無規(guī)則運(yùn)動．(4)影響因素①懸浮的微粒越小，布朗運(yùn)動越明顯．②溫度越高，布朗運(yùn)動越劇烈．3．熱運(yùn)動(1)分子的“無規(guī)則運(yùn)動”，是指由于分子之間的相互碰撞，每個分子的運(yùn)動速度無論是方向還是大小都在不斷地變化．(2)熱運(yùn)動是對于大量分子的整體而言的，對個別分子無意義．(3)分子熱運(yùn)動的劇烈程度雖然受到溫度影響，溫度高分子熱運(yùn)動快，溫度低分子熱運(yùn)動慢，但分子熱運(yùn)動永遠(yuǎn)不會停息．(2021·吉林江城中學(xué)高二月考)關(guān)于擴(kuò)散現(xiàn)象，下列說法正確的是()A．只有氣體和液體才能發(fā)生擴(kuò)散現(xiàn)象B．?dāng)U散現(xiàn)象使人們直接看到了分子的運(yùn)動C．?dāng)U散現(xiàn)象說明分子是整體定向移動的D．溫度越高，分子熱運(yùn)動越劇烈，擴(kuò)散現(xiàn)象越明顯〖答案〗D〖解析〗不同的物質(zhì)在相互接觸時彼此進(jìn)入對方的現(xiàn)象叫作擴(kuò)散．一切物質(zhì)的分子都在不停地做無規(guī)則運(yùn)動，所以固體、液體或氣體之間都會發(fā)生擴(kuò)散現(xiàn)象．?dāng)U散現(xiàn)象表明分子處于永不停息的無規(guī)則運(yùn)動狀態(tài)，但分子體積太小，人們不可能直接看到，故A、B、C錯誤；分子熱運(yùn)動情況與物體的溫度有關(guān)，溫度越高，分子熱運(yùn)動越劇烈，擴(kuò)散現(xiàn)象越明顯，故D正確．(2021·山東青島市高二期中)據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，新冠病毒感染的肺炎傳播途徑之一是氣溶膠傳播．氣溶膠是指懸浮在氣體介質(zhì)中的固態(tài)或液態(tài)顆粒所組成的氣態(tài)分散系統(tǒng)，這些固態(tài)或液態(tài)顆粒在氣體中做布朗運(yùn)動．關(guān)于氣溶膠做的布朗運(yùn)動，下列說法正確的是()A．布朗運(yùn)動是氣溶膠分子的無規(guī)則運(yùn)動B．布朗運(yùn)動反映了氣體分子之間存在著斥力C．懸浮在氣體中的顆粒越小，布朗運(yùn)動越明顯D．當(dāng)固態(tài)或液態(tài)顆粒很小時，能很長時間都懸浮在氣體中是因為氣體浮力作用〖答案〗C〖解析〗布朗運(yùn)動是氣溶膠顆粒的無規(guī)則運(yùn)動，不是氣溶膠分子的無規(guī)則運(yùn)動，故A錯誤；布朗運(yùn)動反映了氣體分子運(yùn)動的無規(guī)則性，故B錯誤；懸浮在氣體中的顆粒越小，布朗運(yùn)動越明顯，故C正確；當(dāng)固態(tài)或液態(tài)顆粒很小時，受到氣體的浮力作用微乎其微，這些顆粒之所以能很長時間都懸浮在氣體中是因為空氣分子對它們的撞擊作用，故D錯誤．下列關(guān)于熱運(yùn)動的說法中正確的是()A．分子熱運(yùn)動是指擴(kuò)散現(xiàn)象和布朗運(yùn)動B．分子熱運(yùn)動是物體被加熱后的分子運(yùn)動C．分子熱運(yùn)動是大量分子做永不停息的無規(guī)則運(yùn)動D．物體運(yùn)動的速度越大，其內(nèi)部分子的熱運(yùn)動就越劇烈〖答案〗C〖解析〗分子熱運(yùn)動是指大量分子做永不停息的無規(guī)則運(yùn)動，物體被加熱、不被加熱，其分子都在進(jìn)行著熱運(yùn)動，故B錯誤，C正確；擴(kuò)散現(xiàn)象和布朗運(yùn)動證實(shí)了分子的熱運(yùn)動，但分子熱運(yùn)動不是指擴(kuò)散現(xiàn)象和布朗運(yùn)動，A錯誤；分子熱運(yùn)動是物體內(nèi)部分子的運(yùn)動，屬微觀的范疇，與物體的宏觀運(yùn)動沒有關(guān)系，也與物體的物態(tài)沒有關(guān)系，故D錯誤．布朗運(yùn)動與熱運(yùn)動的區(qū)別與聯(lián)系布朗運(yùn)動熱運(yùn)動不同點(diǎn)研究對象固體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(diǎn)①無規(guī)則；②永不停息；③溫度越高越劇烈聯(lián)系周圍液體(或氣體)分子的熱運(yùn)動是布朗運(yùn)動產(chǎn)生的原因，布朗運(yùn)動反映了分子的熱運(yùn)動說明：分子無規(guī)則的運(yùn)動，不是宏觀物體的機(jī)械運(yùn)動，二者無關(guān)系.二、分子間的作用力導(dǎo)學(xué)探究(1)如圖3所示，把一塊洗凈的玻璃板吊在彈簧測力計下面，使玻璃板水平地接觸水面，若想使玻璃板離開水面，在拉出玻璃板時，彈簧測力計的示數(shù)與玻璃板的重力相等嗎？為什么？圖3(2)分子間存在著相互作用力，有時表現(xiàn)為引力，有時表現(xiàn)為斥力．當(dāng)兩個物體緊靠在一起時，并沒有粘在一起是因為此時兩個物體間的分子力表現(xiàn)為斥力嗎？〖答案〗(1)不相等．此時玻璃板和液面分子間的作用力表現(xiàn)為引力，所以在使玻璃板離開水面時彈簧測力計的示數(shù)要大于玻璃板的重力．(2)不是．雖然兩物體靠得很緊，但絕大部分分子間距離仍很大，達(dá)不到分子引力起作用的距離，所以不會粘在一起．知識深化1．對分子間作用力的理解分子間的作用力是分子引力和分子斥力的合力，且分子引力和分子斥力是同時存在的．2．對分子力與分子間距離變化關(guān)系的理解(1)r0的意義分子間距離r＝r0時，引力與斥力大小相等，分子力為零，所以分子間距離等于r0(數(shù)量級為10－10m)的位置叫平衡位置．(2)分子間的引力、斥力和分子力隨分子間距離變化的圖像如圖4所示．在r軸上方，分子間的作用力表現(xiàn)為斥力；在r軸下方，分子間的作用力表現(xiàn)為引力．圖4①分子間的引力和斥力都隨分子間距離的增大而減小且斥力變化得快．②實(shí)際表現(xiàn)的分子力是引力和斥力的合力．③當(dāng)r<r0時，分子力隨分子間距離的增大而減?。划?dāng)r>r0時，分子力隨分子間距離的增大先增大后減小．當(dāng)兩個分子間的距離為r0時，正好處于平衡狀態(tài)，下列關(guān)于分子間作用力與分子間距離的關(guān)系的說法正確的是()A．當(dāng)分子間的距離r<r0時，它們之間只有斥力作用B．當(dāng)分子間的距離r＝r0時，分子不受力C．當(dāng)分子間的距離從0.5r0增大到10r0的過程中，分子間的引力和斥力都在減小，且斥力比引力減小得快D．當(dāng)分子間的距離從0.5r0增大到10r0的過程中，分子間相互作用力的合力在逐漸減小〖答案〗C〖解析〗分子間相互作用的引力和斥力是同時存在的，當(dāng)r＝r0時，F(xiàn)引＝F斥，每個分子所受的合力為零，并非不受力；當(dāng)r<r0時，F(xiàn)斥>F引，合力為斥力，并非只受斥力，故A、B錯誤．當(dāng)分子間的距離從0.5r0增大到10r0的過程中，分子間的引力和斥力都減小，而且斥力比引力減小得快，分子間作用力的合力先減小到零，再增大再減小，故C正確，D錯誤．(多選)下列說法正確的是()A．水的體積很難被壓縮，這是分子間存在斥力的宏觀表現(xiàn)B．氣體總是很容易充滿容器，這是分子間存在斥力的宏觀表現(xiàn)C．兩個相同的半球殼吻合接觸，中間抽成真空(馬德堡半球)，用力很難拉開，這就是分子間存在引力的宏觀表現(xiàn)D．用力拉鐵棒的兩端，鐵棒沒有斷，這就是分子間存在引力的宏觀表現(xiàn)〖答案〗AD〖解析〗水的體積很難被壓縮說明分子間存在一定的斥力，故A正確．氣體總是很容易充滿容器是分子熱運(yùn)動的結(jié)果，而不是分子間存在斥力的宏觀表現(xiàn)，故B錯誤．當(dāng)馬德堡半球中空氣被抽出后，在外部大氣壓強(qiáng)作用下，球很難被拉開，故C錯誤．用力拉鐵棒的兩端，鐵棒沒有斷，說明分子之間存在引力，故D正確．外力作用下三種狀態(tài)表現(xiàn)不同的原因1．外力作用下固體很難被壓縮的原因是分子間存在斥力；很難被拉伸的原因是分子間存在引力．2．外力作用下液體很難被壓縮的原因是分子間存在斥力．3．外力作用下氣體很容易被壓縮的原因是分子間有空隙，氣體壓縮到一定程度后較難再被壓縮，是氣體壓強(qiáng)的原因．1．(擴(kuò)散現(xiàn)象)(多選)在下列給出的四種現(xiàn)象中，屬于擴(kuò)散現(xiàn)象的有()A．有風(fēng)時，塵土飛揚(yáng)到空中B．將沙子倒入石塊中，沙子要進(jìn)入石塊的空隙C．把一塊鉛和一塊金的接觸面磨平、磨光后，緊緊地壓在一起，幾年后會發(fā)現(xiàn)鉛中有金D．在一杯熱水中放幾粒鹽，整杯水很快會變咸〖答案〗CD2．(布朗運(yùn)動)(2021·重慶市渝北中學(xué)高二期中)做布朗運(yùn)動實(shí)驗中得到某個觀測記錄如圖5所示．圖中記錄的是()圖5A．固體分子無規(guī)則運(yùn)動的軌跡B．某個微粒做布朗運(yùn)動的軌跡C．某個微粒做布朗運(yùn)動的速度－時間圖線D．按等時間間隔依次記錄的某個運(yùn)動微粒位置的連線〖答案〗D〖解析〗布朗運(yùn)動是懸浮在液體或氣體中的固體小顆粒的無規(guī)則運(yùn)動，而非分子的運(yùn)動，故A錯誤；布朗運(yùn)動既然是無規(guī)則運(yùn)動，所以微粒沒有固定的運(yùn)動軌跡，故B錯誤；對于某個微粒而言，在不同時刻的速度大小和方向均是不確定的，所以無法確定其在某一個時刻的速度，故也就無法描繪其速度－時間圖線，故C錯誤；題圖記錄的是按等時間間隔依次記錄的某個運(yùn)動微粒位置的連線，故D正確．3.(分子間作用力)(多選)如圖6所示，是分子間相互作用力與分子間距離的關(guān)系，其中兩虛線分別表示分子間斥力和引力與分子間距離的關(guān)系，實(shí)線表示分子間作用力(斥力和引力的合力)與分子間距離的關(guān)系，由圖可知下列說法中正確的是()圖6A．分子間距離為r0時，分子間沒有相互作用B．分子間距離增大時，分子間斥力減小，引力增大C．分子間距離大于r0時，分子間的引力總是大于斥力D．分子間距離增大時，分子間作用力可能先減小后增大再減小〖答案〗CD〖解析〗分子間距離為r0時，分子間相互作用的斥力和引力相等，對外表現(xiàn)為分子間作用力等于零，但分子間仍有相互作用，故A錯誤；分子間距離增大時，分子間斥力和引力都減小，故B錯誤；分子間距離大于r0時，分子間的引力大于分子間的斥力，對外表現(xiàn)為引力，故C正確；分子間距離小于r0時，分子力