高中物理 第1章 分子动理论与统计思想 3 分子的热运动教师用书 教科版选修3-3

3.分子的热运动学习目标知识脉络1.知道什么是扩散现象，知道扩散现象产生的原因．(重点)2．知道什么是布朗运动，理解布朗运动产生的原因．(重点)3．通过对布朗运动产生原因的分析，培养学生分析和解决问题的能力．(重点、难点)4．知道什么是分子的热运动，理解分子热运动与温度的关系．(难点)扩散现象[先填空]1．扩散现象：不同物质能够彼此进入对方的现象．2．产生原因：是由物质分子的无规则运动产生的．3．发生环境：物质处于固态、液态和气态时，都能发生扩散现象．4．意义：证明了物质分子永不停息地做无规则运动．5．规律：温度越高，扩散现象越明显．6．应用：在高温条件下通过分子的扩散在纯净的半导体材料中掺入其他元素来生产半导体器件．[再判断]1．在一杯开水中放上点糖，整杯水变甜了，是扩散的原因．(√)2．冷水和热水都能使红墨水扩散，说明扩散快慢与温度无关．(×)3．扩散现象是物质分子永不停息地做无规则运动的证明．(√)[后思考]扩散现象是否是由对流和重力引起的？【提示】扩散现象不是由对流和重力引起的，是由分子的无规则运动引起的．1．影响扩散现象明显程度的因素(1)物态①气态物质的扩散现象最快、最显著．②固态物质的扩散现象最慢，短时间内非常不明显．③液态物质的扩散现象明显程度介于气态与固态之间．(2)温度：在两种物质一定的前提下，扩散现象发生的明显程度与物质的温度有关，温度越高，扩散现象越显著．(3)浓度差：两种物质的浓度差越大，扩散现象越显著．2．分子运动的两个特点(1)永不停息：不分季节，也不分白天和黑夜，分子每时每刻都在运动．(2)无规则：单个分子的运动无规则，但大量分子的运动又具有规律性，总体上分子由浓度大的地方向浓度小的地方运动．1．如图1­3­1所示，一个装有无色空气的广口瓶倒扣在装有红棕色二氧化氮气体的广口瓶上，中间用玻璃板隔开，当抽去玻璃板后所发生的现象，(已知二氧化氮的密度比空气密度大)下列说法不正确的是( )图1­3­1A．当过一段时间可以发现上面瓶中的气体也变成了淡红棕色B．由于二氧化氮密度较大，不会跑到上面的瓶中，所以上面瓶不会出现淡红棕色C．由于下面二氧化氮的摩尔质量大于上面空气的平均摩尔质量，二氧化氮不会跑到上面的瓶中，所以上面瓶不会出现淡红棕色D．上面的空气由于重力作用会到下面的瓶中，于是将下面瓶中的二氧化氮排出了一小部分，所以会发现上面瓶中的瓶口处显淡红棕色，但在瓶底处不会出现淡红综色E．由于气体分子在运动着，所以上面的空气会运动到下面的瓶中，下面的二氧化氮也会自发地运动到上面的瓶中，所以最后上下两瓶气体的颜色变得均匀一致【解析】因为分子运动是永不停息的，所以相互接触的两种物质分子会彼此进入对方，也就是扩散，最终空气和二氧化氮分子均匀混合，整体是淡红棕色．【答案】BCD2．扩散现象不能说明( )【导学号：74320007】A．物质是由大量分子组成的B．物质内部分子间存在着引力C．物体内部分子间存在着斥力D．分子间存在着空隙E．分子在做无规则的运动【解析】扩散现象是一种物质的分子进入另一种物质内部的现象，因而说明了分子间存在着空隙；扩散现象不是外界作用引起的，也不是化学反应的结果，而是由物质分子的无规则运动产生的．【答案】ABC3．下列四种现象中，属于扩散现象的有( )A．雨后的天空中悬浮着很多的小水滴B．海绵吸水C．在一杯开水中放几粒盐，整杯水很快就会变咸D．把一块煤贴在白墙上，几年后铲下煤后发现墙中有煤E．春天在公园里散步，随处都能闻到花香味【解析】扩散现象是指两种不同的分子互相渗透到对方中去的现象，它是由分子运动引起的．天空中的小水滴不是分子，小水滴是由大量水分子组成的，这里小水滴悬浮于空气中并非分子运动所为，故A项不对．同样海绵吸水也不是分子运动的结果，故B项也不对．而整杯水变咸是盐分子渗透到水分子之间所致，墙中有煤也是煤分子渗透的结果，春天各种花的芳香分子扩散到空气中传得很远，故C、D、E项正确．【答案】CDE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.布朗运动、热运动[先填空]1．概念：是悬浮在液体(气体)中的微粒不停地做无规则运动2．产生的原因：大量液体(气体)分子对悬浮微粒撞击的不平衡造成的3．影响布朗运动的因素(1)颗粒大小：颗粒越小，布朗运动越明显．(2)温度高低：温度越高，布朗运动越剧烈．4．意义：反映了分子在永不停息地做无规则运动．5．热运动(1)定义：分子的无规则运动．(2)特点：①永不停息；②运动无规则；③温度越高，分子热运动越剧烈．[再判断]1．悬浮微粒的无规则运动是布朗运动．(√)2．微粒越小，温度越高，布朗运动越剧烈．(√)3．布朗运动可以用肉眼直接观察．(×)4．布朗运动反映了分子做永不停息的热运动．(√)[后思考]冬天，一缕阳光射入教室内，我们看到教室内尘埃上下流动是布朗运动吗？将布朗运动的装置由实验室移到运动的电梯内，小颗粒的运动是否更明显？【提示】做布朗运动的颗粒直径大约在10－6m左右，人直接用肉眼是看不见的，需借助显微镜观察，所以教室内看到尘埃的运动不是布朗运动．布朗运动是液体分子无规则运动撞击悬浮颗粒引起的，运动的剧烈程度只与温度和颗粒大小有关，与外界其他因素如实验装置是否移动无关．1．布朗运动的产生原因及影响因素(1)布朗运动的无规则性．悬浮微粒受到液体分子撞击的不平衡是形成布朗运动的原因，由于液体分子的运动是无规则的，使微粒受到较强撞击的方向也不确定，所以布朗运动是无规则的．(2)微粒越小，布朗运动越明显．悬浮微粒越小，某时刻与它相撞的分子数越少，它来自各方向的冲击力越不平衡；另外，微粒越小，其质量也就越小，相同冲击力下产生的加速度越大，因此微粒越小，布朗运动越明显．(3)温度越高，布朗运动越剧烈．温度越高，液体分子的运动(平均)速率越大，对悬浮于其中的微粒的撞击作用也越大，微粒越不易平衡，产生的加速度也越大，因此温度越高，布朗运动越剧烈．2．布朗运动的实质布朗运动不是分子的运动，而是固体微粒的运动．布朗运动的无规则性反映了液体分子运动的无规则性；布朗运动与温度有关，表明液体分子运动的剧烈程度与温度有关．3．布朗运动与扩散现象的比较项目扩散现象布朗运动不同点(1)两种不同物质相互接触而彼此进入对方的现象，没有受到外力作用(2)扩散快慢，除与温度有关外，还与物体的密度、溶液的浓度有关(3)由于固体、液体、气体在任何状态下都能发生扩散，从而证明任何物体的分子不论在什么状态下都在永不停息地做无规则运动(1)布朗运动指悬浮在液体中的固体微粒的无规则运动，而不是分子的无规则运动，并且是在周围液体分子无规则运动的撞击下运动的(2)布朗运动的剧烈程度除与液体的温度有关，还与微粒的大小有关相同点(1)布朗运动和扩散现象都随温度的升高而表现的越明显(2)它们产生的根本原因相同，都是由于分子永不停息地做无规则运动，因而都能证明分子在永不停息地做无规则运动这一事实布朗运动热运动区别运动对象是固体颗粒，颗粒越小，布朗运动越明显运动对象是分子，任何物体的分子都做无规则运动相同点(1)无规则运动(2)永不停息(3)与温度有关联系周围液体(或气体)分子的热运动是布朗运动产生的原因，布朗运动是热运动的宏观表现4．用显微镜观察悬浮在液体中的花粉的运动，下面的哪些说法与观察到的结果相符( )A．花粉在不停地做无规则运动，这就是所说的布朗运动B．制成的悬浮液体静置的时间越长，花粉微粒的运动越微弱C．花粉的颗粒越大，运动越明显D．环境的温度越高，花粉的运动越明显E．跟踪某个具体的花粉颗粒，它的运动总是没有规则【解析】布朗运动总是无规则运动，无论静置多久都是如此．悬浮微粒越小，温度越高，无规则运动越明显．【答案】ADE5．(2016·大连高二检测)下列关于布朗运动的叙述，正确的是( )【导学号：74320008】A．悬浮小颗粒的运动是杂乱无章的B．液体的温度越低，悬浮小颗粒的运动越缓慢．当液体的温度降到零摄氏度时，固体小颗粒的运动就会停止C．被冻结的冰块中的小碳粒不能做布朗运动，是因为在固体中不能发生布朗运动D．做布朗运动的固体颗粒越小，布朗运动越明显E．因为布朗运动的剧烈程度跟温度有关，所以布朗运动也叫热运动【解析】布朗运动的特征之一就是无规则性，故A对；布朗运动只能发生在液体或气体中，在固体中不能发生，并不是因为固体分子不运动，任何物质的分子都在永不停息地运动；布朗运动的剧烈程度与温度有关，当温度越低时，布朗运动越不明显，但不会停止，故B错，C对；布朗运动的明显程度受颗粒大小的影响，颗粒越小，受力越不容易平衡，运动越剧烈，故D对；热运动是分子的无规则运动，由于布朗运动不是分子的运动，所以不能说布朗运动是热运动，E错．【答案】ACD6．如图1­3­2所示是做布朗运动的小颗粒的运动路线记录的放大图，以小颗粒在A点开始计时，每隔30 s记下小颗粒的一个位置，得到B、C、D、E、F、G等点，则小颗粒在经75 s末时的位置，以下叙述中正确的是( )图1­3­2A．一定在CD连线的中点B．一定不在CD连线的中点C．可能在CD连线靠近C的位置D．可能在CD连线上，但不一定是CD连线的中点E．可能在CD连线以外的某点上【解析】布朗运动是无规则的运动，从颗粒运动到A点计时，每隔30 s，记下颗粒的一个位置，其连线并不是小颗粒运动的轨迹，所以在75 s末时，其所在位置不能在图中确定，故选C、D、E.【答案】CDE布朗运动中的“颗粒”1．布朗运动的研究对象是小颗粒，而不是分子，属于宏观物体的运动．2．布朗小颗粒中含有大量的分子，它们也在做永不停息的无规则运动．3．液体分子热运动的平均速率比我们所观察到的布朗运动的速率大许多倍．4．导致布朗运动的本质原因是液体分子的热运动．。