2022-2023學年高中物理 第七章 分子動理論 課時2 分子的熱運動學案 新人教版選修3-3

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1、2022-2023學年高中物理 第七章 分子動理論 課時2 分子的熱運動學案 新人教版選修3-3 [目標定位] 1.了解擴散現(xiàn)象及產(chǎn)生原因.2.知道什么是布朗運動，理解布朗運動產(chǎn)生的原因.3.知道什么是分子的熱運動，理解分子熱運動與溫度的關(guān)系. 一、擴散現(xiàn)象 [問題設(shè)計] 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)炒菜時，在鍋里放一撮鹽，整鍋菜都會具有咸味. 以上現(xiàn)象說明什么問題？它們屬于什么現(xiàn)象？ 答案　說明不同物質(zhì)能夠彼此進入對方.它們屬于擴

2、散現(xiàn)象. 2.在上述(2)中，整盆水變?yōu)榫鶆虻募t色時，擴散現(xiàn)象停止了嗎？ 答案　擴散現(xiàn)象不會停止. [要點提煉] 1.擴散現(xiàn)象：不同物質(zhì)能夠彼此進入對方的現(xiàn)象. 2.影響擴散現(xiàn)象的因素： (1)物態(tài)：氣態(tài)物質(zhì)的擴散現(xiàn)象最容易發(fā)生，液態(tài)物質(zhì)次之，固態(tài)物質(zhì)的擴散現(xiàn)象在常溫下短時間內(nèi)不明顯. (2)溫度：溫度越高，擴散現(xiàn)象越顯著. (3)濃度差：擴散現(xiàn)象發(fā)生的快慢程度還受到“已進入對方”的分子濃度的限制，當濃度差大(填“大”或“小”)時，擴散現(xiàn)象較為顯著. 3.產(chǎn)生擴散現(xiàn)象的原因：擴散現(xiàn)象是分子無規(guī)則運動的直接結(jié)果，是分子無規(guī)則運動的宏觀反映. 二、布朗運動 [問題設(shè)計] 用

3、顯微鏡觀察放在水中的花粉，追蹤幾粒花粉，每隔30 s記下它們的位置，用折線分別依次連接這些點，如圖1所示.(1)從圖中可看出花粉微粒運動的特點是什么？(2)花粉微粒為什么會做這樣的運動？(3)這種運動反映了什么？ 圖1 答案　(1)花粉微粒的運動是無規(guī)則的.(2)花粉微粒受到液體分子不平衡的撞擊作用，在某一瞬間，微粒在某個方向受到的撞擊作用較強，在下一瞬間，微粒受到另一方向的撞擊作用較強，這樣就引起了花粉微粒的無規(guī)則運動.(3)這種運動反映了液體分子運動的無規(guī)則性. [要點提煉] 1.布朗運動：懸浮微粒在液體中的無規(guī)則運動. 2.產(chǎn)生布朗運動的原因： 懸浮微粒受到液體分子撞擊的

4、不平衡. 3.影響布朗運動的因素： (1)懸浮的微粒越小，布朗運動越明顯. (2)溫度越高，布朗運動越激烈. 4.注意：(1)布朗運動是懸浮在液體中固體顆粒的運動，而不是固體分子的運動，也不是液體分子的運動，但它反映了液體分子的無規(guī)則運動.(2)布朗運動是永不停息的，說明液體分子的運動是永不停息的. [延伸思考] 1.陽光從狹縫中射入教室，透過陽光看到飛舞的塵埃，這些塵埃顆粒的運動是布朗運動嗎？ 答案　不是.布朗顆粒很小，只能在顯微鏡下觀察，無法用肉眼直接看到. 2.圖2中的折線是微粒的運動軌跡嗎？ 答案　折線是微粒每隔30 s所處位置的連線.在每個30 s內(nèi)，微粒的運動軌跡

5、都是無規(guī)則的，不一定和線段重合. 三、熱運動 [問題設(shè)計] 在擴散現(xiàn)象中，溫度越高，擴散越快；在布朗運動中，溫度越高，布朗運動越明顯.而這兩種現(xiàn)象又都反映了分子的運動，那么分子的運動與溫度有什么關(guān)系？分子的運動又有哪些特點？ 答案　溫度越高，分子的運動越激烈. 特點：(1)永不停息；(2)無規(guī)則. [要點提煉] 1.溫度越高，分子的運動越激烈.我們把分子永不停息的無規(guī)則運動叫熱運動. 2.熱運動的特點是：(1)永不停息；(2)無規(guī)則. 3.布朗運動和熱運動的區(qū)別與聯(lián)系： 區(qū)別：布朗運動是懸浮微粒的運動，而懸浮微粒是很多固體分子組成的一個“集體”，雖然肉眼看不到，但可以在顯微

6、鏡下看到；熱運動即使在顯微鏡下也看不到. 聯(lián)系：(1)都在做永不停息的無規(guī)則運動，都是溫度越高運動越激烈. (2)周圍液體分子的熱運動是布朗運動產(chǎn)生的原因，布朗運動反映了液體分子運動的無規(guī)則性. [延伸思考]　高速運動的物體，其內(nèi)部分子的熱運動一定更激烈，對嗎？ 答案　不對.物體宏觀運動的速度大小與分子的熱運動無關(guān). 一、擴散現(xiàn)象 例1　關(guān)于擴散現(xiàn)象，下列說法中正確的是(　　) A.擴散現(xiàn)象表明分子做無規(guī)則運動 B.氣體發(fā)生擴散，固體、液體之間不發(fā)生擴散 C.物體的溫度越高，擴散越快 D.打開香水瓶，房間另一端過會兒才有香味，是因為分子運動慢 解析　擴散是不同物質(zhì)能夠

7、彼此進入對方的現(xiàn)象，表明分子做無規(guī)則運動，A項正確；固體、液體分子也在不停地做無規(guī)則運動，所以也會發(fā)生擴散，B項錯誤；溫度越高時，物體內(nèi)分子無規(guī)則運動的速率越大，擴散就越快，C項正確；分子的運動是十分混亂的、無規(guī)則的.分子熱運動速率雖然很大(約幾百米每秒)，但無規(guī)則運動過程中與其他分子不斷碰撞使分子沿迂回曲折路線運動，所以要嗅到香味必須經(jīng)過一段時間，故D項錯誤. 答案　AC 二、布朗運動 例2　下列關(guān)于布朗運動的說法，正確的是(　　) A.布朗運動是液體分子的無規(guī)則運動 B.液體溫度越高，懸浮微粒越小，布朗運動越明顯 C.布朗運動是由于液體各部分的溫度不同而引起的 D.布朗運動是

8、由于液體分子從各個方向?qū)腋∥⒘Ｗ矒糇饔玫牟黄胶庖鸬? 解析　布朗運動的研究對象是固體小顆粒，而不是液體分子，故A選項錯誤；影響布朗運動的因素是溫度和微粒大小，溫度越高、微粒越小，布朗運動就越明顯，故B選項正確；布朗運動是由于固體小顆粒受液體分子的碰撞作用的不平衡而引起的，不是由于液體各部分的溫度不同而引起的，故C選項錯誤，D選項正確. 答案　BD 針對訓練　在觀察布朗運動時，從微粒在a點開始計時，每隔30 s記下微粒的一個位置，得b、c、d、e、f、g等點，然后用直線依次連接.如圖2所示，則微粒在75 s末時的位置(　　) 圖2 A.一定在cd的中點 B.在cd的連線上，但不

9、一定在cd的中點 C.一定不在cd連線的中點 D.可能在cd連線以外的某一點 答案　D 解析　微粒做布朗運動，它在任意一小段時間內(nèi)的運動都是無規(guī)則的，題中觀察到的各點，只是某一時刻微粒所在的位置，在兩個位置所對應(yīng)的時間間隔內(nèi)微粒并不一定沿直線運動，故D正確，A、B、C錯誤. 三、熱運動 例3　下列關(guān)于熱運動的說法中，正確的是(　　) A.分子熱運動是指擴散現(xiàn)象和布朗運動 B.分子熱運動是物體被加熱后的分子運動 C.分子熱運動是單個分子做永不停息的無規(guī)則運動 D.分子熱運動是大量分子做永不停息的無規(guī)則運動 E.熱運動與物體的宏觀運動實質(zhì)是相同的 解析　分子熱運動是指大量分

10、子做無規(guī)則運動，不是單個分子做無規(guī)則運動，物體被加熱、不被加熱，其分子都在進行著熱運動，故B、C錯誤，D正確.擴散現(xiàn)象和布朗運動證實了分子的熱運動，但熱運動不是指擴散現(xiàn)象和布朗運動，A錯誤.熱運動描述的是組成物質(zhì)的分子永不停息的無規(guī)則運動，這種運動具有無規(guī)則性，與溫度有關(guān)，溫度升高，分子熱運動的劇烈程度增加，而物體的宏觀運動描述的是組成物體的分子集體的宏觀運動情況，描述的是物體的機械運動，與熱運動無關(guān)，E錯誤. 答案　D 1.(擴散現(xiàn)象)在下列給出的四種現(xiàn)象中，屬于擴散現(xiàn)象的有(　　) A.雨后的天空中懸浮著許多小水珠 B.海綿吸水 C.把一塊鉛和一塊金的接觸面磨平、磨光后，緊緊

11、地壓在一起，幾年后會發(fā)現(xiàn)鉛中有金 D.將大米與玉米混合均勻，大米與玉米“你中有我，我中有你” 答案　C 解析　擴散現(xiàn)象指不同的物質(zhì)(分子)彼此進入對方的現(xiàn)象.很明顯，A、B、D不是擴散現(xiàn)象，C滿足擴散條件. 2.(布朗運動)做布朗運動實驗，得到某個觀測記錄如圖3所示，圖中記錄的是(　　) 圖3 A.分子無規(guī)則運動的情況 B.某個微粒做布朗運動的軌跡 C.某個微粒做布朗運動的速度—時間圖線 D.按等時間間隔依次記錄的某個運動微粒位置的連線 答案　D 解析　微粒在周圍液體分子無規(guī)則地碰撞下做布朗運動，運動軌跡也是無規(guī)則的，實際操作中不易描繪出微粒運動的實際軌跡；而按等時間

12、間隔依次記錄的某個運動微粒所處位置的連線也能充分反映微粒布朗運動的無規(guī)則性，本實驗記錄描繪的正是某個微粒不同時刻所處位置的連線，故選D. 3.(熱運動)對分子的熱運動，以下敘述中正確的是(　　) A.分子的熱運動就是布朗運動 B.熱運動是分子的無規(guī)則運動，同種物質(zhì)的分子的熱運動激烈程度相同 C.氣體分子的熱運動不一定比液體分子激烈 D.物體運動的速度越大，其內(nèi)部分子的熱運動就越激烈 答案　C 解析　分子的熱運動是分子的無規(guī)則運動，而布朗運動是懸浮在液體中的固體微粒的無規(guī)則運動，不是分子的運動，故A錯.分子無規(guī)則運動的激烈程度只與物體的溫度有關(guān)，物體的溫度越高，分子的熱運動就越激烈

13、，這種運動是物體內(nèi)部分子的運動，屬微觀的范疇，與物體的宏觀運動沒有關(guān)系，也與物體的物態(tài)沒有關(guān)系，故B、D錯. 4.(分子熱運動的綜合理解)對下列相關(guān)物理現(xiàn)象的解釋正確的是(　　) A.放入菜湯的胡椒粉末最后會沉到碗底，胡椒粉末在未沉之前做的是布朗運動 B.液體中較大的懸浮顆粒不做布朗運動，而較小的顆粒做布朗運動，說明分子的體積很小 C.存放過煤的混凝土地面下一段深度內(nèi)都有黑色顆粒，說明煤分子、混凝土分子都在做無規(guī)則的熱運動 D.高壓下的油會透過鋼壁滲出，說明分子是不停運動著的 答案　C 解析　做布朗運動的微粒肉眼看不到，也不會停下來，A項錯誤；做布朗運動的不是分子而是固體顆粒，布

14、朗運動反映了分子在做永不停息的無規(guī)則運動，不能說明分子體積很小，B項錯誤；C項屬于擴散現(xiàn)象，說明分子都在做無規(guī)則的熱運動，C項正確；高壓下的油會透過鋼壁滲出，這屬于物體在外力作用下的機械運動，不能說明分子是不停運動著的，D項錯誤. 題組一　擴散現(xiàn)象 1.關(guān)于擴散現(xiàn)象，下列說法中正確的是(　　) A.擴散現(xiàn)象是指相互接觸的物體彼此進入對方的現(xiàn)象 B.擴散現(xiàn)象只能在液體中進行 C.擴散現(xiàn)象說明分子在做無規(guī)則運動且分子之間是有空隙的 D.擴散的快慢與溫度無關(guān) 答案　AC 解析　擴散現(xiàn)象是指相互接觸的物體彼此進入對方的現(xiàn)象，且溫度越高，擴散進行得越快，擴散現(xiàn)象說明了分子在做

15、無規(guī)則運動，且分子之間是有空隙的. 2.通常把蘿卜腌成咸菜需要幾天，而把蘿卜炒成熟菜，使之具有相同的咸味，只需幾分鐘.造成這種差別的主要原因是(　　) A.加熱后鹽分子變小，很容易進入蘿卜中 B.炒菜時蘿卜翻動的快，鹽和蘿卜接觸多 C.加熱后蘿卜分子間空隙變大，易擴散 D.炒菜時溫度高，分子熱運動劇烈 答案　D 解析　蘿卜變咸的原因是鹽分子擴散到蘿卜中去，溫度越高，分子熱運動越劇烈，擴散現(xiàn)象越顯著，蘿卜變咸也就越快，這是造成差別的主要原因，所以答案選D. 3.同學們一定都吃過味道鮮美的烤鴨，烤鴨的烤制過程沒有添加任何調(diào)料，只是在烤制之前，把烤鴨放在腌制湯中腌制一定時間，鹽就會進

16、入肉里.則下列說法正確的是(　　) A.如果讓腌制湯溫度升高，鹽分子進入鴨肉的速度就會加快 B.烤鴨的腌制過程說明分子之間有萬有引力，把鹽分子吸進鴨肉里 C.在腌制湯中，有的鹽分子進入鴨肉，有的鹽分子從鴨肉里面出來 D.把鴨肉放入腌制湯后立刻冷凍，將不會有鹽分子進入鴨肉 答案　AC 解析　鹽分子進入鴨肉是因為鹽分子的擴散，溫度越高擴散得越快，A正確；鹽分子進入鴨肉是因為鹽分子的無規(guī)則運動，并不是因為萬有引力，B錯誤；鹽分子永不停息地做無規(guī)則運動，有的進入鴨肉，有的離開鴨肉，C正確；冷凍后，仍然會有鹽分子進入鴨肉，只不過速度慢一些，D錯誤. 題組二　布朗運動 4.布朗運動的發(fā)現(xiàn)，

17、在物理學上的主要貢獻是(　　) A.說明了懸浮顆粒在做無規(guī)則運動 B.說明了液體分子在做無規(guī)則運動 C.說明了懸浮顆粒做無規(guī)則運動的激烈程度與溫度無關(guān) D.說明了液體分子與懸浮顆粒之間的相互作用力 答案　B 解析　布朗運動對物理學的主要貢獻有兩個：一個是說明了液體分子在做無規(guī)則運動；另一個是說明了分子無規(guī)則運動的劇烈程度與溫度有關(guān). 5.較大的顆粒不做布朗運動是因為(　　) A.液體分子停止運動 B.液體溫度太低 C.跟顆粒碰撞的分子數(shù)較多，多方面的撞擊導致平衡 D.分子沖擊力小，不易改變大顆粒的運動狀態(tài) 答案　CD 解析　當懸浮微粒比較大時，由于同時跟它碰撞的分子數(shù)

18、比較多，來自各個方向的沖擊力的效果可以是相互平衡的，且顆粒比較大時，受到分子較小的沖擊力，很難改變原有的運動狀態(tài). 6.甲、乙兩杯水，水中均有顆粒在做布朗運動，經(jīng)顯微鏡觀察后，發(fā)現(xiàn)甲杯中的布朗運動比乙杯中的布朗運動激烈，則下列說法中正確的是(　　) A.甲杯中的水溫高于乙杯中的水溫 B.甲杯中的水溫等于乙杯中的水溫 C.甲杯中的水溫低于乙杯中的水溫 D.條件不足，無法確定 答案　D 解析　布朗運動的激烈程度跟溫度大小和顆粒大小有關(guān)系，而顆粒哪個大未知，故無法判斷. 題組三　分子熱運動的理解 7.下列事例中，屬于分子不停地做無規(guī)則運動的是(　　) A.秋風吹拂，樹葉紛紛落下

19、 B.在箱子里放幾塊樟腦丸，過些日子一開箱就能聞到樟腦的氣味 C.煙囪里冒出的黑煙在空中飄蕩 D.把胡椒粉末放入菜湯中，最后胡椒粉末會沉在湯碗底，而我們喝湯時卻嘗到了胡椒的味道 答案　BD 解析　樹葉、黑煙(顆粒)都是由若干分子組成的固體微粒，它們的運動都不是分子運動，A、C錯誤，B、D正確. 8.對以下物理現(xiàn)象的正確分析是(　　) ①從窗外射來的陽光中，可以看到空氣中的微粒在上下飛舞?、谏仙乃魵獾倪\動?、塾蔑@微鏡觀察懸浮在水中的小炭粒，小炭粒不停地做無規(guī)則運動　④向一杯清水中滴入幾滴紅墨水，紅墨水向周圍運動 A.①②③屬于布朗運動 B.④屬于擴散現(xiàn)象 C.只有③屬于布朗

20、運動 D.以上結(jié)論均不正確 答案　BC 解析　擴散現(xiàn)象是指不同物質(zhì)彼此進入對方的現(xiàn)象，而布朗運動是指固體小顆粒的無規(guī)則運動.觀察布朗運動必須在高倍顯微鏡下，肉眼看到的顆粒不屬于做布朗運動的顆粒.由以上分析可判斷B、C選項正確. 9.下列關(guān)于熱運動的說法中，正確的是(　　) A.0℃的物體中的分子不做無規(guī)則運動 B.因為布朗運動的激烈程度跟溫度有關(guān)，所以布朗運動也叫做熱運動 C.存放過煤的混凝土地面下一段深度內(nèi)都有黑色顆粒，說明煤分子和混凝土分子都在做無規(guī)則的熱運動 D.運動物體中的分子熱運動比靜止物體中的分子熱運動激烈 答案　C 解析　分子的熱運動永不停息，因此0℃的物體中

21、的分子仍做無規(guī)則運動，A錯誤；雖然布朗運動與溫度有關(guān)，但是布朗運動是固體顆粒的運動，不是分子的運動，而熱運動是指分子永不停息的無規(guī)則運動，故B錯誤；擴散現(xiàn)象說明了分子在做無規(guī)則的熱運動，C正確；熱運動是分子的運動，其激烈程度只與物體的溫度有關(guān)，與物體的宏觀運動狀態(tài)沒有關(guān)系，D錯誤. 10.如圖1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)現(xiàn)金中有鉛，鉛中有金，對此現(xiàn)象說法正確的是(　　) 圖1 A.屬擴散現(xiàn)象，原因是由于金分子和鉛分子的相互吸引 B.屬擴散現(xiàn)象，原因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

22、，由于外界壓力使小金粒、小鉛粒彼此進入對方中 答案　B 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，不是分子間的相互吸引，B對，A錯；布朗運動是固體顆粒的運動而不是分子運動，故C、D錯. 11.“花氣襲人知驟暖，鵲聲穿樹喜新晴.”這是南宋詩人陸游《村居書喜》中的兩句詩，描寫春季天暖、鳥語花香的山村美景.對于前一句，從物理學的角度可以理解為花朵分泌出的芳香分子運動速度加快，說明當時周邊的氣溫突然 ，屬于 現(xiàn)象. 答案　升高　擴散 解析　詩句中“花氣襲人”說明發(fā)生了擴散現(xiàn)象，而造成擴散加快的直接原因是“驟暖”，即氣溫突然升高造成的，從物理學的角

23、度看就是當周圍氣溫升高時，花香擴散加劇. 12.下面關(guān)于布朗運動的兩種說法都是錯誤的，試分析它們各錯在哪里. (1)北方冬天的大風天氣，常?？吹斤L沙彌漫、塵土飛揚，這就是布朗運動； (2)一滴碳素墨水滴在清水中，過一會兒整杯水都變黑了，這是碳分子做布朗運動的結(jié)果. 答案　見解析 解析　(1)能在液體或氣體中做布朗運動的微粒(可稱為布朗微粒)都是很小的，一般數(shù)量級在10－6 m，這種微粒肉眼是看不見的，必須借助于顯微鏡.冬天大風天氣看到的風沙塵土，都是較大的顆粒，它們的運動不能稱為布朗運動.當然空氣中的確懸浮著許多布朗顆粒，但我們的眼睛看不到. (2)碳素墨水是由研磨得很細的炭粒散布在水溶液中構(gòu)成的，把它滴入水中，由于炭粒并不溶于水，它仍以小炭粒的形式存在，這些小炭粒受水分子的撞擊，要做布朗運動，并使得整杯水都變黑了.布朗運動并不是固體分子的運動，因此說“這是碳分子做布朗運動的結(jié)果”是錯誤的.