版高中物理第一章分子动理论3分子的热运动学案教科版选修33.docx
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版高中物理第一章分子动理论3分子的热运动学案教科版选修33
3 分子的热运动
[学习目标] 1.了解扩散现象是由分子的无规则运动产生的.2.知道什么是布朗运动，理解布朗运动产生的原因.3.知道什么是分子的热运动，理解分子热运动与温度的关系．
一、扩散现象
1．定义：
不同物质能够彼此进入对方的现象．
2．产生原因：
扩散现象不是外界作用引起的，而是分子无规则运动的直接结果，是分子无规则运动的宏观反映．
3．意义：
反映分子在做永不停息的无规则运动．
4．应用：
生产半导体器件时，在高温条件下通过分子的扩散，在纯净半导体材料中掺入其他元素．
二、布朗运动
1．定义：
悬浮在液体（或气体）中的固体微粒的不停的无规则运动．它首先是由英国植物学家布朗在1827年用显微镜观察悬浮在水中的花粉微粒时发现的．
2．研究对象：
悬浮在液体或气体中的固体小颗粒，不是（选填“是”或“不是”）固体颗粒中的单个分子，也不是（选填“是”或“不是”）液体分子．
3．产生的原因：
大量液体或气体分子对悬浮微粒撞击的不平衡造成的．
4．意义：
间接地反映了液体分子的无规则运动．
三、热运动
1．定义：
分子永不停息的无规则运动．
2．宏观表现：
布朗运动和扩散现象．
3．特点
（1）永不停息；
（2）运动无规则；
（3）温度越高，分子的热运动越激烈．
[即学即用]
1．判断下列说法的正误．
（1）只有在气体和液体中才能发生扩散现象．（×）
（2）阳光从狭缝中射入教室，透过阳光看到飞舞的尘埃，这些尘埃颗粒的运动就是布朗运动．（×）
（3）布朗运动是指液体分子的无规则运动．（×）
（4）扩散现象和布朗运动都与温度有关，它们都叫热运动．（×）
（5）高速运动的物体，其内部分子的热运动一定更激烈．（×）
2．用显微镜观察悬浮在水中的小炭粒的运动，其现象属于________；向一杯清水中滴几滴红墨水，红墨水向周围运动，其现象属于________．
答案 布朗运动 扩散现象
一、扩散现象
[导学探究]
（1）生活中常会见到下列几种现象：
①在墙角打开一瓶香水，很快整个房间都会弥漫着香气．
②滴一滴红色墨水在一盆清水中，过一段时间整盆水会变成浓度相同的红色．
③炒菜时，在锅里放一撮盐，整锅菜都会具有咸味．
以上现象说明什么问题？
它们属于什么现象？
（2）在上述②中，整盆水变为均匀的红色时，扩散现象停止了吗？
（3）把一碗小米倒入一袋玉米中，掺匀后小米进入玉米的间隙中，这一现象是否属于扩散现象？
答案
（1）说明不同物质分子能够彼此进入对方．它们属于扩散现象．
（2）没有．扩散现象永不停止．
（3）扩散现象是指由于分子的无规则运动，不同物质的分子彼此进入对方的现象．但上述现象不是分子运动的结果，而是两种物质的混合，所以不属于扩散现象．
[知识深化]
1．扩散现象的影响因素
（1）物态：
气态物质的扩散现象最容易发生，液态物质次之，固态物质的扩散现象在常温下短时间内不明显．
（2）温度：
温度越高，扩散现象越显著．
（3）浓度差：
扩散现象发生的快慢程度还受到“已进入对方”的分子浓度的限制，当浓度差大时，扩散现象较为显著．
2．扩散现象的特点
（1）永不停息；
（2）无规则．
特别提醒 扩散现象的两个误解
（1）误认为温度低时扩散现象会停止．
实际上，分子运动的激烈程度虽然受到温度影响（温度高，运动快，温度低，运动慢）但分子的运动永远不会停止．
（2）误认为扩散现象只能在气体与气体之间才会发生．实际上，扩散现象可以发生在固体、液体、气体任何两种物质之间．
例1
（多选）关于扩散现象，下列说法正确的是（ ）
A．温度越高，扩散进行得越快
B．扩散现象是不同物质间的一种化学反应
C．扩散现象是由物质分子无规则运动产生的
D．扩散现象在气体、液体和固体中都能发生
E．液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的
答案 ACD
解析 温度越高，扩散进行得越快，故A正确；扩散现象是由物质分子无规则运动产生的，不是化学反应，故B错误，C正确；扩散现象在气体、液体和固体中都能发生，故D正确；液体中的扩散现象不是由于液体的对流形成的，是液体分子无规则运动产生的，故E错误．
例2
（多选）下列是小明吃砂锅粥时碰到的现象，属于扩散现象的是（ ）
A．米粒在水中上下翻滚
B．粥滚时，香味四处飘逸
C．盐块放入水中，水变味道
D．石油气被风吹散时，周围可闻到石油气味
答案 BCD
解析 米粒在水中翻滚是米粒的运动，不是分子运动，不属于扩散现象；香味四处飘逸，是分子扩散到空气中的结果，是扩散现象；盐块放入水中，水变味道是盐分子运动到水中，是扩散现象；石油气被风吹散时，是石油分子运动到空气中，使周围可闻到石油气味，这是扩散现象，B、C、D正确．
1．对扩散现象的认识注意以下三点
（1）两种不同的物质．
（2）以单个分子为单位彼此进入对方．
（3）固体、液体、气体之间都可以进行．
2．扩散是分子的无规则运动引起的，除温度外与重力、压强等外界其他因素无关．
二、布朗运动
[导学探究] 用显微镜观察放在水中的花粉，追踪几粒花粉，每隔30s记下它们的位置，用折线分别依次连接这些点，如图1所示．
（1）从图中可看出花粉微粒运动的特点是什么？
（2）花粉微粒为什么会做这样的运动？
（3）这种运动反映了什么？
图1
答案
（1）花粉微粒的运动是无规则的．
（2）花粉微粒受到液体分子不平衡的撞击作用，在某一瞬间，微粒在某个方向受到的撞击作用较强，在下一瞬间，微粒受到另一方向的撞击作用较强，这样就引起了花粉微粒的无规则运动．
（3）这种运动反映了液体分子运动的无规则性．
[知识深化]
1．影响因素
（1）悬浮的微粒越小，布朗运动越明显．
（2）温度越高，布朗运动越激烈．
2．特点：
（1）永不停息；
（2）无规则．
特别提醒
（1）布朗运动是悬浮的固体微粒的运动，不是单个分子的运动．
（2）布朗运动是由于液体分子对固体微粒撞击的不平衡而产生的，因此布朗运动间接反映周围液体分子的无规则运动．
（3）固体微粒的运动是极不规则的，显微镜下看到的微粒运动位置连线并不是运动轨迹．
例3
（多选）下列关于布朗运动的说法，正确的是（ ）
A．布朗运动是液体分子的无规则运动
B．液体温度越高，悬浮微粒越小，布朗运动越明显
C．布朗运动是由于液体各部分的温度不同而引起的
D．布朗运动是由于液体分子从各个方向对悬浮微粒撞击作用的不平衡引起的
答案 BD
解析 布朗运动的研究对象是固体小颗粒，而不是液体分子，故A选项错误；影响布朗运动的因素是温度和微粒大小，温度越高、微粒越小，布朗运动就越明显，故B选项正确；布朗运动是由于固体小颗粒受液体分子的碰撞作用的不平衡而引起的，不是由于液体各部分的温度不同而引起的，故C选项错误，D选项正确．
例4
小张在显微镜下观察水中悬浮的细微粉笔末的运动．他把小颗粒每隔一定时间的位置记录在坐标纸上，并把相邻时间的点连接起来，如图2所示，下列判断正确的是（ ）
图2
A．图中的折线就是粉笔末的运动轨迹
B．图中的折线就是水分子的运动轨迹
C．从整体上看粉笔末的运动是无规则的
D．图中折线表明水分子在短时间内的运动是规则的
答案 C
解析 图中的折线是粉笔末在不同时刻的位置的连线，不是粉笔末的运动轨迹，也不是分子的运动轨迹，故A、B错误；图中的折线没有规则，说明粉笔末的运动是无规则的，分子的运动是无规则的，故C正确，D错误．
布朗运动问题的处理关键
1．运动物体：
悬浮固体小颗粒（显微镜下才可看到）．
2．产生原因：
是由固体小颗粒周围的液体（或气体）分子的无规则运动的撞击不平衡引起的，遵守牛顿运动定律．
3．运动实质：
是液体分子永不停息地做无规则运动的间接反映．
三、热运动
[导学探究]
（1）在扩散现象中，温度越高，扩散越快；在布朗运动中，温度越高，布朗运动越明显．而这两种现象又都反映了分子的运动，那么分子的运动与温度有什么关系？
分子的运动又有哪些特点？
（2）布朗运动是热运动吗？
（3）温度降低，分子的热运动变慢，当温度降低到0℃以下时，分子就停止运动了，这种说法对吗？
答案
（1）温度越高，分子的运动越激烈．分子运动的特点：
①永不停息；②无规则．
（2）不是．
（3）不对．分子的热运动是永不停息的．虽然温度降低，分子的无规则运动变慢，但不会停止，所以当温度降低到0℃以下时，分子的无规则运动仍然不会停止．
[知识深化]
1．对热运动的理解
（1）所谓分子的“无规则运动”，是指由于分子之间的相互碰撞，每个分子的运动速度无论是方向还是大小都在不断地变化．
（2）热运动是对大量分子而言的，对个别分子无意义．
（3）分子热运动的剧烈程度虽然受到温度影响，温度高运动快，温度低运动慢，但分子的运动永远不会停息．
2．布朗运动与扩散现象的区别与联系
布朗运动
扩散现象
区别
研究对象不同
固体小微粒的运动
物质分子的运动
产生原因不同
液体（或气体）分子对微粒撞击的不平衡产生的
分子的无规则运动产生的
发生条件不同
在液体或气体中发生
固体、液体和气体中都能发生
影响因素不同
温度和微粒大小
温度、物态及两种物质的浓度差
联系
①都是温度越高，现象越明显
②都能反映分子不停地做无规则运动
3.布朗运动与热运动的区别与联系
布朗运动
热运动
不同点
研究对象
固体微粒
分子
观察难易程度
可以在显微镜下看到，肉眼看不到
在显微镜下看不到
相同点
①无规则；②永不停息；③温度越高越激烈
联系
周围液体（或气体）分子的热运动是布朗运动产生的原因，布朗运动反映了分子的热运动
特别提醒 分子无规则的运动，不是宏观物体的机械运动，二者无关系．
例5
下列关于热运动的说法中，正确的是（ ）
A．分子热运动是指扩散现象和布朗运动
B．分子热运动是物体被加热后的分子运动
C．分子热运动是单个分子做永不停息的无规则运动
D．分子热运动是大量分子做永不停息的无规则运动
答案 D
解析 分子热运动是指大量分子做永不停息的无规则运动，不是单个分子做永不停息的无规则运动，物体被加热、不被加热，其分子都在进行着热运动，故B、C错误，D正确．扩散现象和布朗运动证实了分子的热运动，但热运动不是指扩散现象和布朗运动，A错误.
1.（扩散现象）（多选）在下列给出的四种现象中，属于扩散现象的有（ ）
A．有风时，尘土飞扬到空中
B．将沙子倒入石块中，沙子要进入石块的空隙
C．把一块铅和一块金的接触面磨平、磨光后，紧紧地压在一起，几年后会发现铅中有金
D．在一杯热水中放几粒盐，整杯水很快会变咸
答案 CD
2．（布朗运动）液体中悬浮的固体颗粒越小，布朗运动越明显，这是因为颗粒小时（ ）
A．质量小，沿某一方向运动的机会大
B．被碰的机会小，自由运动的可能性大
C．受液体分子阻碍的机会小，容易运动
D．受各个方向液体分子撞击的冲力不平衡的机会大
答案 D
解析 布朗运动是悬浮颗粒受液体分子撞击的不平衡造成的，微粒越小，同一时刻来自不同方向撞击的分子数就越少，撞击效果就越不平衡，微粒质量越小，运动状态也越容易改变．
3．（热运动）对分子的热运动，以下叙述中正确的是（ ）
A．分子的热运动就是布朗运动
B．热运动是分子的无规则运动，同种物质的分子的热运动激烈程度相同
C．气体分子的热运动不一定比液体分子激烈
D．物体运动的速度越大，其内部分子的热运动就越激烈
答案 C
解析 分子的热运动是分子永不停息的无规则运动，而布朗运动是悬浮在液体中的固体微粒的无规则运动，不是分子的运动，故A错误；分子无规则运动的激烈程度只与物体的温度有关，物体的温度越高，分子的热运动就越激烈，这种运动是物体内部分子的运动，属微观的范畴，与物体的宏观运动没有关系，也与物体的物态没有关系，故B、D错误．
一、选择题
考点一 扩散现象与分子热运动
1．（多选）下列现象中属于扩散现象的是（ ）
A．琪琪刚进家门就闻到妈妈做饭的香味
B．琪琪把白色的衣服和蓝色的衣服用清水泡了一晚上，白色衣服被染上了蓝色
C．琪琪看见爸爸调制的不同颜色分层的鸡尾酒，放置一天后都混在一起成一种颜色了
D．琪琪看见雪融化后，与泥土混合成了泥水
答案 ABC
解析 琪琪刚进家门就闻到妈妈做饭的香味，是芳香分子扩散到空气中，属于扩散现象，故A正确；琪琪把白色的衣服和蓝色的衣服用清水泡了一晚上，白色衣服被染上了蓝色，是由于蓝色衣服上的染料分子扩散的结果，属于扩散现象，故B正确；琪琪看见爸爸调制的不同颜色分层的鸡尾酒，放置一天后都混在一起成一种颜色了，属于扩散现象，故C正确；琪琪看见雪融化后，与泥土混合成了泥水，属于物质的混合，不属于扩散现象，故D错误．
2．通常萝卜腌成咸菜需要几天，而把萝卜炒成熟菜，使之具有相同的咸味只需几分钟，那么造成这种差别的主要原因是（ ）
A．加热后盐分子变小了，很容易进入萝卜中
B．炒菜时萝卜翻动地快，盐和萝卜接触多
C．加热后萝卜分子间空隙变大，易扩散
D．炒菜时温度高，分子热运动激烈
答案 D
解析 在扩散现象中，温度越高，扩散得越快．在腌萝卜时，是盐分子在常温下的扩散现象，炒菜时，是盐分子在高温下的扩散现象，因此，炒菜时萝卜咸得快，腌菜时萝卜咸得慢，故A、B、C错误，D正确．
3．（多选）扩散现象说明了（ ）
A．物体是由大量分子组成的
B．物质内部分子间存在着相互作用力
C．分子间存在着空隙
D．分子在做无规则的运动
答案 CD
考点二 布朗运动与分子热运动
4．（多选）关于布朗运动，下列说法中不正确的是（ ）
A．布朗运动是微观粒子的运动，牛顿运动定律不再适用
B．布朗运动是液体分子无规则运动的反映
C．强烈的阳光射入较暗的房间内，在光束中可以看到悬浮在空气中的微尘不停地做无规则运动，这也是一种布朗运动
D．因为布朗运动的激烈程度跟温度有关，所以布朗运动也叫做热运动
答案 ACD
解析 布朗运动是宏观粒子的运动，其运动规律同样遵循牛顿运动定律，选项A错误；布朗运动虽然是固体小颗粒的运动，但却反映了液体分子的无规则运动，选项B正确；光束中的粒子的运动是受小范围气流的影响而引起的，不是布朗运动，选项C错误；热运动指分子的无规则运动，布朗运动不能称为热运动，选项D错误．
5．（多选）较大的悬浮微粒不做布朗运动，是由于（ ）
A．液体分子不一定与微粒相撞
B．各个方向的液体分子对微粒的撞击力相互平衡
C．微粒的质量大，运动状态不易改变
D．微粒分子本身的热运动缓慢
答案 BC
解析 悬浮在液体中的微粒越大，在某一瞬间跟它相撞击的分子越多，撞击作用的不平衡性就表现得越不明显，以至可以认为撞击作用互相平衡，因此布朗运动不明显，甚至观察不到，悬浮微粒质量越大时，在相同力的作用下，速度越不容易改变，布朗运动也不明显，并不是液体分子不与微粒相撞，故A、D错误，B、C正确．
6．雾霾天气是对大气中各种悬浮颗粒物含量超标的笼统表述，是特定气候条件与人类活动相互作用的结果．雾霾中，各种悬浮颗粒物形状不规则，但可视为密度相同、直径不同的球体，并用PM10、PM2.5分别表示球体直径小于或等于10μm、2.5μm的颗粒物（PM是颗粒物的英文缩写）．
某科研机构对北京地区的检测结果表明，在静稳的雾霾天气中，近地面高度百米的范围内，PM10的浓度随高度的增加略有减小，大于PM10的大悬浮颗粒物的浓度随高度的增加明显减小，且两种浓度分布基本不随时间变化．
据此材料，以下叙述正确的是（ ）
A．PM10表示直径小于或等于1.0×10－6m的悬浮颗粒物
B．PM10受到的空气分子作用力的合力始终大于其受到的重力
C．PM10和大悬浮颗粒物都在做布朗运动
D．PM2.5的浓度随高度的增加逐渐增大
答案 C
解析 PM10颗粒物的直径小于或等于10×10－6m＝1.0×10－5m，A项错误；PM10受到空气分子作用力的合力总是在不停地变化，并不一定始终大于重力，B项错误；PM10和大悬浮颗粒物受到空气分子不停地碰撞做无规则运动，符合布朗运动的条件，C项正确；根据材料不能判断PM2.5浓度随高度的增加而增大，D项错误．
考点三 综合应用
7．（多选）下列事例中，属于分子不停地做无规则运动的是（ ）
A．秋风吹拂，树叶纷纷落下
B．在箱子里放几块樟脑丸，过些日子一开箱就能闻到樟脑丸的气味
C．烟囱里冒出的黑烟在空中飘荡
D．把胡椒粉末放入菜汤中，最后胡椒粉末会沉在汤碗底，而我们喝汤时却尝到了胡椒的味道
答案 BD
解析 树叶、黑烟（颗粒）都是由分子组成的固体物质和微粒，它们的运动都不能反映分子不停地做无规则运动，A、C错误，B、D正确．
8．（多选）对以下物理现象的分析正确的是（ ）
①从窗外射来的阳光中，可以看到空气中的微粒在上下飞舞 ②上升的水蒸气的运动 ③用显微镜观察悬浮在水中的小炭粒，小炭粒不停地做无规则运动 ④向一杯清水中滴入几滴红墨水，红墨水向周围扩散
A．①②③属于布朗运动
B．④属于扩散现象
C．只有③属于布朗运动
D．③④属于布朗运动
答案 BC
解析 扩散现象是指不同物质分子彼此进入对方的现象，而布朗运动是指固体小颗粒的无规则运动．观察布朗运动必须在高倍显微镜下，肉眼看到的颗粒不属于做布朗运动的颗粒．由以上分析可判断B、C选项正确．
9．下列关于热运动的说法中，正确的是（ ）
A．0℃的物体中的分子不做无规则运动
B．因为布朗运动的激烈程度跟温度有关，所以布朗运动也叫做热运动
C．存放过煤的混凝土地面下一段深度内都有黑色颗粒，说明煤分子和混凝土分子都在做无规则的热运动
D．运动物体中的分子热运动比静止物体中的分子热运动激烈
答案 C
解析 分子的热运动永不停息，因此0℃的物体中的分子仍做无规则运动，A错误；虽然布朗运动与温度有关，但是布朗运动是固体颗粒的运动，不是分子的运动，而热运动是指分子永不停息的无规则运动，故B错误；扩散现象说明了分子在做无规则的热运动，C正确；热运动是分子的运动，其激烈程度只与物体的温度有关，与物体的宏观运动状态没有关系，D错误．
10．如图1所示，把一块铅和一块金的接触面磨平、磨光后紧紧压在一起，五年后发现金中有铅，铅中有金，对此现象说法正确的是（ ）
图1
A．属扩散现象，原因是由于金分子和铅分子的相互吸引
B．属扩散现象，原因是由于金分子和铅分子的运动
C．属布朗运动，小金粒进入铅块中，小铅粒进入金块中
D．属布朗运动，由于外界压力使小金粒、小铅粒彼此进入对方中
答案 B
解析 这种现象属于扩散现象，是由于两种不同物质分子运动引起的．故选B.
二、非选择题
11．（分子热运动）“花气袭人知骤暖，鹊声穿树喜新晴．”这是南宋诗人陆游《村居书喜》中的两句诗，描写春季天暖、鸟语花香的山村美景．对于前一句，从物理学的角度可以理解为花朵分泌出的芳香分子运动速度加快，说明当时周边的气温突然__________，属于__________现象．
答案 升高 扩散
解析 诗句中“花气袭人”说明发生了扩散现象，而造成扩散加快的直接原因是“骤暖”，即气温突然升高造成的，从物理学的角度看就是当周围气温升高时，花香扩散加剧．
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