新課程人教版高中物理選修3-3導(dǎo)學(xué)練(全套)

新課程人教版高中物理選修3-3導(dǎo)學(xué)練〔全套〕熱學(xué)是物理學(xué)的一局部，它研究熱現(xiàn)象的規(guī)律。用來描述熱現(xiàn)象的一個根本概念是溫度，溫度變化的時候，物體的許多性質(zhì)都發(fā)生變化。例如，多數(shù)物體在溫度升高是體積膨脹；水在0℃以下是固體，在0℃以上才是液體；橡皮管冷卻到－研究熱現(xiàn)象有兩種不同的方法。一種是從宏觀上總結(jié)熱現(xiàn)象的規(guī)律，引入內(nèi)能的概念，并把內(nèi)能跟其他形式的能聯(lián)系起來；另一種是從物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)出發(fā)，建立分子動理論，說明熱現(xiàn)象是大量分子無規(guī)那么運(yùn)動的表現(xiàn)。這兩種方法相輔相成，使人們對熱現(xiàn)象的研究越來越深入。把宏觀和微觀結(jié)合起來，是熱學(xué)的特點(diǎn)。學(xué)習(xí)中要注意統(tǒng)計思想在日常生活和解釋自然想象中的普遍意義?！緦W(xué)習(xí)目標(biāo)】知識能力目標(biāo)：明確分子動理論的內(nèi)容，會用分子動理論和統(tǒng)計觀點(diǎn)解釋氣體壓強(qiáng)；了解固體、液晶的微觀結(jié)構(gòu)，會區(qū)別晶體和非晶體；理解能量守恒定律，用能量守恒觀點(diǎn)解釋自然現(xiàn)象。過程方法目標(biāo)：通過調(diào)查、實(shí)驗(yàn)的方法理解熱學(xué)的研究方法，學(xué)會用統(tǒng)計思想解釋熱學(xué)現(xiàn)象，體會人們進(jìn)入微觀世界的線索以及對宏觀現(xiàn)象的微觀解釋。情感態(tài)度價值觀目標(biāo)：體會科學(xué)探索中的挫折和失敗對科學(xué)發(fā)現(xiàn)的意義；感受探索微觀世界的科學(xué)創(chuàng)新精神的鼓勵作用，樹立為科學(xué)探索而奮斗的獻(xiàn)身精神。通過聯(lián)系生活和生產(chǎn)實(shí)際，學(xué)生將進(jìn)一步認(rèn)識能源開發(fā)、消耗和環(huán)境保護(hù)等方面的問題，樹立可持續(xù)開展意識、社會參與意識，培養(yǎng)學(xué)生對社會負(fù)責(zé)的態(tài)度?！緝?nèi)容掃描】設(shè)置意圖：本書在重視知識形成的過程、方法的同時，力圖挖掘知識所蘊(yùn)含的能力、情感等多方面的教育價值，幫助學(xué)生在把握根底知識的根底上進(jìn)一步培養(yǎng)觀察能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、思維能力、自學(xué)能力、創(chuàng)新能力，為全面提高綜合素質(zhì)打下堅實(shí)的根底。結(jié)構(gòu)分析：〔目標(biāo)導(dǎo)航〕對每節(jié)的三維目標(biāo)細(xì)致分析，有的放矢，目標(biāo)明確?！舱T思導(dǎo)學(xué)〕系統(tǒng)點(diǎn)撥本節(jié)知識引入的原因、方法、技巧、意義。力圖實(shí)現(xiàn)教材知識的邏輯性、系統(tǒng)性，重視知識形成的過程、方法和情感、態(tài)度、價值觀的滲透，把能力培養(yǎng)放在首位?！驳淅骄俊硯椭鷮W(xué)生探究解題的規(guī)律、技巧和方法，到達(dá)舉一反三、融會貫穿的目的?！捕嗑S鏈接〕通過一些閱讀材料，提出問題，引導(dǎo)學(xué)生自主地研究問題，拓寬知識面。【學(xué)習(xí)建議】〔1〕重視觀察和實(shí)驗(yàn)。觀察和實(shí)驗(yàn)是科學(xué)發(fā)現(xiàn)的根底，也是分析綜合能力的根底，學(xué)習(xí)本模塊要重視對物理現(xiàn)象、過程的觀察和檢驗(yàn)，只有這樣才能不斷提高觀察能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰??！?〕重視知識形成的過程。知識的來龍去脈中蘊(yùn)含著豐富的思維方法，弄清知識形成的過程，也就會從中汲取“能力”的營養(yǎng)，只有這樣才能對所學(xué)知識有確切的理解，才能應(yīng)用這些知識解決具體問題。〔3〕勤于思考。善于將知識與實(shí)際相結(jié)合，解釋現(xiàn)象，討論問題，設(shè)計實(shí)驗(yàn)、獲取新知識、解決實(shí)際問題等?！?〕加強(qiáng)訓(xùn)練。訓(xùn)練是強(qiáng)化理解物理知識的重要環(huán)節(jié)，學(xué)習(xí)是為了應(yīng)用；要仔細(xì)閱讀，閱讀是思維的根底；要前后結(jié)合，前后結(jié)合是到達(dá)系統(tǒng)條理的前提；要舍得花時間書寫和表達(dá)，書寫和表達(dá)是使思維條例、順暢、敏捷的必不可少的步驟。第七章分子動理論單元透視本章內(nèi)容是熱學(xué)局部的根底，本章研究的就是熱現(xiàn)象的根本理論和有關(guān)規(guī)律。研究熱現(xiàn)象有兩種不同的方法，一種是從宏觀上總結(jié)熱現(xiàn)象的規(guī)律，引入內(nèi)能的概念，并使內(nèi)能跟其他形式的能聯(lián)系起來；另一種是從物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)出發(fā)，建立分子動理論，說明熱現(xiàn)象是大量分子無規(guī)那么運(yùn)動的表現(xiàn)。這兩種方法相輔相成，使人們對熱現(xiàn)象的研究越來越深入。本章的學(xué)習(xí)不僅為后三章的學(xué)習(xí)打下良好的根底，而且對學(xué)好整個物理學(xué)都很重要。這一章主要講三方面的知識，一是認(rèn)識分子動理論的根本觀點(diǎn)，知道其實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，知道阿伏加德羅常數(shù)的意義。了解分子運(yùn)動所遵循的統(tǒng)計規(guī)律。二是平衡態(tài)和溫標(biāo)，三是有關(guān)分子能的概念，充分認(rèn)識溫度是分子平均動能的標(biāo)志。根據(jù)新課標(biāo)的要求，要使學(xué)生了解分子動理論的根本內(nèi)容：物質(zhì)是有大量分子組成的，分子在做永不停息的無規(guī)那么的運(yùn)動，分子之間存在著相互的引力和斥力。本章教材突出了分子動理論的實(shí)驗(yàn)根底，這也是進(jìn)入微觀世界的線索。分子動理論的內(nèi)容，學(xué)生并不生疏，他們在初中學(xué)過這方面的知識。但與初中所學(xué)內(nèi)容相比，現(xiàn)在的要求有所提高。一是加強(qiáng)了分子動理論的實(shí)驗(yàn)根底，這對于分子動理論的學(xué)習(xí)是很重要的。二是加深了對分子動理論的理解的要求。這不僅是后三章學(xué)習(xí)不可缺少的根底，也有利于開展學(xué)生的思維能力和空間想象能力，對于學(xué)好高中物理是十分重要的。本章還講述了內(nèi)能的概念，這也是熱學(xué)中一個根本的概念，不僅對學(xué)好熱學(xué)，而且對學(xué)好整個物理學(xué)都很重要。希望學(xué)生能夠?qū)δ芰窟@個重要的物理概念的認(rèn)識更全面、更深入一些。第1節(jié)物體是由大量分子組成的目標(biāo)導(dǎo)航〔1〕知道物體是由大量分子組成的?！?〕知道用油膜法測定分子大小的原理和方法。〔3〕知道物質(zhì)結(jié)構(gòu)的微觀模型，知道分子大小、質(zhì)量的數(shù)量級?！?〕理解阿伏加德羅常數(shù)的含義，并記住這個常數(shù)的數(shù)值和單位；會用這一常數(shù)進(jìn)行有關(guān)計算或估算；領(lǐng)會阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系宏觀物理量和微觀物理量的紐帶?！玻怠硤猿智笳鎰?wù)實(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的學(xué)習(xí)態(tài)度。誘思導(dǎo)學(xué)1．分子的大小自然界中所有物質(zhì)都是由大量的分子組成的。此處所提出的“分子”是個廣義概念，指組成物質(zhì)的原子、離子或分子。(1)分子模型首先，可以把單個分子看做一個立方體，也可以看做是一個小球。通常情況下把分子看做小球，是對分子的簡化模型。實(shí)際上，分子有著復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并不真的都是小球。其次，不同的物質(zhì)形態(tài)其分子的排布也有區(qū)別，任何物質(zhì)的分子間都有空隙。對固體和液體而言，分子間空隙比擬小，我們通常認(rèn)為分子是一個挨著一個排列的，而忽略其空隙的大小。(2)用油膜法估測分子的大小估測分子的大小通常采用油膜法。具體方法課本上已經(jīng)介紹，此處不再贅述。最后根據(jù)1滴油酸的體積V和油膜面積S就可以算出油膜的厚度()，即油酸分子的尺寸。其線度的數(shù)量級為。我們可以用不同的方法估測分子的大小。用不同的方法測出的分子大小并不完全相同，但是數(shù)量級是一致的。除了一些高分子有機(jī)物之外，一般分子直徑的數(shù)量級約為。是一個極小的數(shù)，同學(xué)們應(yīng)該記住。2．阿伏加德羅常數(shù)阿伏加德羅常數(shù)用表示，。它是微觀世界的—個重要常數(shù)，是聯(lián)系微觀物理量和宏觀物理量的橋梁，應(yīng)該理解它的意義?！?〕固體和液體〔氣體不適用〕的摩爾體積vmol和一個分子的體積v，那么NA=；反之亦可估算分子的大小。(2〕物質(zhì)〔所有物質(zhì)，無論液體、固體還是氣體均適用〕的摩爾質(zhì)量M和一個分子的質(zhì)量m，求NA＝；反之亦可估算分子的質(zhì)量?！?〕固體和液體〔氣體不適用〕的體積V和摩爾體積vmol，那么物質(zhì)的分子數(shù)n＝NA＝NA．其中ρ是物質(zhì)的密度，M是物質(zhì)的質(zhì)量?！?〕物質(zhì)〔所有物質(zhì)，無論液體、固體還是氣體均適用〕的質(zhì)量和摩爾質(zhì)量，那么物質(zhì)的分子數(shù)n=NA．典例探究例１將的油酸溶于酒精，制成的油酸酒精溶液，的溶液有50滴，現(xiàn)取1滴油酸酒精溶液滴到水面上，隨著酒精溶于水，油酸在水面上形成一單分子薄層，已測出這一薄層的面積為，由此可估測油酸分子的直徑為多少？解析：1cm3油酸酒精溶液中油酸的體積V＝×10－6m3，1滴油酸酒精溶液中油酸體積V油酸＝V/50＝m3，那么油酸分子的直徑d＝m＝5×10－10m。友情提示：此題關(guān)鍵是知道分子的球形模型，理解用油膜法測分子直徑的原理，運(yùn)用公式d=V/S進(jìn)行計算，注意單位的統(tǒng)一。除油膜法計算分子大小外，如果在分子的體積V的情況下，對固體、液體還有方法：①當(dāng)分子視為球體時，有V＝(d/2)3＝πd3/6，d＝；②當(dāng)分子視為立方體時，d＝。對氣體，因分子的間距很大，不考慮氣體分子的大小。例２水的分子量是18，水的密度，阿伏加德羅常數(shù)，那么(1)水的摩爾質(zhì)量M＝________或M＝______；(2)水的摩爾體積V＝________；(3)一個水分子的質(zhì)量m＝_________kg；(4)一個水分子的體積V′＝__________；(5)將水分子看做是個球體，水分子的直徑d＝________m，一般分子直徑的數(shù)量級都是___________m。解析：(1)某種物質(zhì)的摩爾質(zhì)量用“”做單位時，其數(shù)值與該物質(zhì)的原子量相同，所以水的摩爾質(zhì)量。如果摩爾質(zhì)量用國際單位制的單位“”，就要換算成。(2)水的摩爾體積V。(3)一個水分子的質(zhì)量。(4)一個水分子的體積。(5)將水分子視為理想球體就有：，水分子直徑為這里的“”稱為數(shù)量級，一般分子直徑的數(shù)量級就是這個值。友情提示：解答此類問題時，一定要理清各物理量間的關(guān)系。例3金剛石的密度為ρ＝3.5×103kg/m3，現(xiàn)有一塊體積為4.0×10－8m3的一小塊金剛石，它含有多少個碳原子?假設(shè)金剛石中的碳原子是緊密地挨在一起，試估算碳原子的直徑?(保存兩位有效數(shù)字)解析：先求這塊金剛石的質(zhì)量m＝ρV＝3.5×103×4.0×10－8kg＝1.4×10－4kg這塊金剛石的物質(zhì)的量n＝mol＝1.17×10－2mol這塊金剛石所含的碳原子數(shù)n′＝nNA＝1.17×10－2×6.02×1023個＝7.0×1021個一個碳原子的體積為V0＝m3＝5.7×10－30m3。把金剛石中的碳原子看成球體，那么由公式V0＝d3可得碳原子直徑為d＝m＝2.2×10－10m友情提示：(1)由宏觀量去計算微觀量，或由微觀量去計算宏觀量，都要通過阿伏加德羅常數(shù)建立聯(lián)系。所以說，阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系宏觀量與微觀量的橋梁。(2)在計算金剛石含有的碳原子數(shù)時，也可先由Vmol＝求出Vmol，再由V0＝求出一個碳原子的體積V0，然后由n＝求出金剛石含有的碳原子數(shù)n。例４在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，水蒸氣的摩爾體積是，那么水蒸氣分子的平均間距約是水分子直徑的()倍。A．1倍B．10倍C．100倍D．1000倍解析：水蒸氣是氣體，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的摩爾體積是，每個水分子所占體積(包括水分子和它的周圍空間的體積)為把每個分子和它所占空間看成一個小立方體，分子間距等于每個立方體的邊長，即水的摩爾體積，一個水分子的體積為，把水分子看成球形，其直徑為答案：B。友情提示：固體和液體分子是緊密排列的，分子間距可看成分子直徑；而氣體分子間的距離遠(yuǎn)大于分子直徑，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，用摩爾體積除以阿伏伽德羅常數(shù)，得到的是一個分子和它的周圍空間的總體積，而不是一個分子的體積。分割氣體空間體積時必須分割成緊密相連的立方體，而不應(yīng)該是球體。這一點(diǎn)同學(xué)們一定要弄清楚。課后問題與練習(xí)點(diǎn)擊1．解析：因?yàn)楸∧で∧茉邴}水中懸浮，說明薄膜的密度與鹽水密度相等，所以薄膜密度為ρ=1。2×103kg/m3＝1.2g/cm3，質(zhì)量m=３６g，薄膜體積V＝m/ρ=３６÷１.２＝30cm3，薄膜面積S=１０×２０＝２００cm2，因此薄膜的厚度為d=V/S=30÷200=0.15cm。２．解析：〔１〕一滴油酸酒精容易中含有純油酸的體積是V＝１××＝〔２〕油膜的面積S＝１×１１５＝１１５cm2〔３〕油膜的厚度即認(rèn)為是油酸分子的直徑d，那么有：d＝m＝７.０×10－10m。3．解析：銅的摩爾體積==７.2×10－6m3一個銅原子的體積為V0==１.２×10－２９m3把銅原子看成球體，那么由公式V0＝d3可得銅原子直徑為：d＝m＝2.8×10－10m4．解析：在標(biāo)準(zhǔn)狀況下氧氣的摩爾體積是Vmol=，每個氧氣分子所占立方體空間的體積為：每個分子處在所占立方體空間的中心，相鄰兩個分子間距離等于每個立方體空間的邊長，即根底訓(xùn)練一、選擇題1．分子直徑和分子的質(zhì)量都很小，它們的數(shù)量級分別為〔〕A．B．C．D．2．構(gòu)成物質(zhì)的單元是多種多樣的，它們不可能是〔〕A．分子〔如有機(jī)物〕B．原子〔如金屬〕C．根本粒子〔如電子、中子、原子〕D．離子〔如鹽類〕3．銅的密度為，原子量為64，通過估算可知銅中的每個銅原子所占的體積為()A．B．C．D．4．從以下哪一組數(shù)據(jù)可以算出阿伏加德羅常數(shù)()A．水的密度和水的摩爾質(zhì)量B．水的摩爾質(zhì)量和水分子的體積C．水分子的體積和水分子的質(zhì)量D．水分子的質(zhì)量和水的摩爾質(zhì)量5．某固體物質(zhì)的摩爾質(zhì)量為M，密度為ρ，阿伏加德羅常數(shù)為NA，那么每個分子的質(zhì)量和單位體積內(nèi)所含的分子數(shù)分別是()A．NA／MρNA／MB．M／NAMNA／ρC．NA／MM／ρNAD．M／NAρNA／M6．阿伏加德羅常數(shù)是NA，銅的摩爾質(zhì)量是M，銅的密度是ρ，那么以下說法中錯誤的選項(xiàng)是()A．1m3銅所含的原子數(shù)目是ρNA/MB．1kg銅所含的原子數(shù)目是ρNAC．1個銅原子的原子質(zhì)量是M/NAD．1個銅原子占有體積是M/(NAρ)7．體積為10－4cm3的油滴，滴在水面上展開成單分子油膜，那么油膜面積的數(shù)量級為()A．108cm2B．106cm2C．104cm2D．102cm28．只要知道以下哪一組物理量，就可以估算出氣體分子間的平均距離()A．阿伏加德羅常數(shù)，該氣體的摩爾質(zhì)量和質(zhì)量B．阿伏加德羅常數(shù)，該氣體的摩爾質(zhì)量和密度C．阿伏加德羅常數(shù)，該氣體的質(zhì)量和體積D．該氣體的密度、體積和摩爾質(zhì)量二、填空題９．冰的摩爾質(zhì)量為，冰的密度為，那么冰分子的直徑大約為。１０．水的摩爾質(zhì)量為，那么水中含有的水分子的個數(shù)是，1個水分子的質(zhì)量是。１１．由油滴實(shí)驗(yàn)測得油酸分子的直徑為1.12×10-9m，油酸的密度為6.37×102kg/m3。油酸的摩爾質(zhì)量為282g/mol，由此求得阿伏加德羅常數(shù)為。１２．鐵的密度是7。8×103kg/m3，有一小塊鐵的體積是5.7×10-8m3，這塊鐵中含有個原子。１３．某種氣體摩爾質(zhì)量用M表示，氣體體積用V表示，分子數(shù)用n表示，分子體積用V0表示，阿伏加德羅常數(shù)用NA表示，現(xiàn)除了該氣體的密度為ρ，還告訴了以下四組數(shù)據(jù)：A．MB．M，NAC．V，nD．V，V0要估算該氣體分子間的平均距離，只要再知道一組數(shù)據(jù)即可，可行的方法是選組數(shù)據(jù)〔填字母代號〕。１４．氣體分子的直徑為d＝2×10-10m，試估算標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，相鄰氣體分子的平均距離L0與分子直徑的比值為(取兩位有效數(shù)字)。三、計算題１５．黃金的密度為19。3g/cm3，摩爾質(zhì)量為197g/mol。求：(1)黃金分子的質(zhì)量；(2)黃金分子的體積；(3)黃金分子的半徑。１６．在做“用油膜法測分子的大小”實(shí)驗(yàn)時，油酸酒精溶液的濃度為每104ml溶液中有純油酸6mL，用注射器測得1mL上述溶液有液滴75滴。把1滴該溶液滴入盛水的淺盤里，待水面穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，在玻璃板上描出油酸膜的輪廓，隨后把玻璃板放在坐標(biāo)紙上，其形狀和尺寸如圖7．1–1所示，坐標(biāo)中正方形小方格的邊長為1cm，問：(1)油酸膜的面積是多少cm2?(此問可直接寫出答案)(2)每一滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是多少?(3)按以上數(shù)據(jù)，估測出油酸分子的直徑是多少?１７．課題研究[課題]納米技術(shù)[目的]通過收集、查詢、討論有關(guān)納米技術(shù)的資料，了解納米技術(shù)在現(xiàn)實(shí)生活中的作用以及對未來社會開展的影響，激發(fā)學(xué)生對新技術(shù)的興趣和熱情。[問題]1．知道納米是長度單位，知道什么是納米技術(shù)，納米技術(shù)的研究對象是什么？2．納米技術(shù)與掃描隧道顯微鏡。3．納米技術(shù)在電子和通信方面的應(yīng)用。4．納米技術(shù)在醫(yī)療和生命科學(xué)方面的應(yīng)用與展望。5．我國在納米技術(shù)領(lǐng)域的研究狀況和開展前景。[方法]到圖書館查資料；上相關(guān)的網(wǎng)站查詢；收集資料信息討論交流。多維鏈接1.阿伏加德羅〔1776－1856〕意大利化學(xué)家、物理學(xué)家。1776年8月9日生于都靈市，出自于律師家庭。20歲時獲得法學(xué)博士學(xué)位，做過多年律師。24歲起興趣轉(zhuǎn)到物理學(xué)和數(shù)學(xué)方面，后來成為都靈大學(xué)的物理學(xué)教授。阿伏加德羅的主要奉獻(xiàn)是他于1811年提出了著名的阿伏加德羅假說，即在同一溫度、同一壓強(qiáng)下，相同體積的任何氣體所包含的分子個數(shù)相同。根據(jù)這一假說可以得到下面的結(jié)果：在相同溫度相同壓強(qiáng)之下，任何兩種氣體的相對分子質(zhì)量都與其氣體密度成正比。這樣相對分子質(zhì)量〔或化學(xué)式量〕就可以被直接測定了。但是由于當(dāng)時阿伏加德羅沒有對他的假說提出實(shí)驗(yàn)證明，以致其假說不易被人接受。直到1860年康尼扎羅用實(shí)驗(yàn)論證并在卡爾斯魯厄化學(xué)會議上予以闡述后，該假說才獲公認(rèn)，成為現(xiàn)在的阿伏加德羅定律。2.熱學(xué)中的分子模型在化學(xué)課中我們知道分子是保持物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的最小微粒，而在熱學(xué)研究中，分子、原子、離子遵循相同的熱運(yùn)動規(guī)律，這與它們自身的內(nèi)部結(jié)構(gòu)無關(guān)。這樣我們將它們視為"小球"，并統(tǒng)稱為分子。3.分子大小的估算用油膜法可以估算分子的大小，但問題是怎樣計算油膜的體積。為此，可采用以下方法:在水盤內(nèi)的水面上，先均勻撒上一層痱子粉，然后，再滴入油酸液滴，這樣油酸擴(kuò)展開的邊緣形狀，就非常明顯了。在水盤上方，放上玻璃板，用彩筆在其上畫下油酸膜的輪廓。"將油酸膜輪廓放在坐標(biāo)紙上，就可算出其面積S。注意:(1)坐標(biāo)紙上的小正方格邊長要測出;(2)計算輪廓內(nèi)的正方格個數(shù)時，缺乏半個的舍去，多于半個的算一個。4.納米技術(shù)納米是一個長度單位，符號是nm，1nm=10-9m.一般分子的直徑大約為0.3nm～0.4nm，蛋白質(zhì)分子比擬大，可達(dá)幾十納米；病毒的大小為幾百納米。納米科學(xué)技術(shù)是納米尺度內(nèi)〔0.1nm～100nm〕的科學(xué)技術(shù)，研究對象是一小堆分子或單個的分子、原子。我國在納米技術(shù)領(lǐng)域占有一度之地，處于國際先進(jìn)行列。已成功制備出包括金屬、合金、氧經(jīng)化物、氫化物、碳化物、離子晶體和半導(dǎo)體等多種納米材料，合成出多種同軸納米電纜，掌握了制備純潔碳納米管技術(shù)，能大批量制備長度為2至3毫米的超長納米管。合成的最細(xì)的碳納米管的直徑只有0.33納米，這不但打破了我國科學(xué)家自已不久前創(chuàng)造的直徑只為0.5納米的世界紀(jì)錄，而且突破了日本科學(xué)家1992年所提出的0.4納米的理論極限值。《稻草變黃金──從四氯化碳制成金剛石》的文章高度評價。最近又研制成功新型納米材料──超雙疏性界面材料。這種材料具有超疏水性及超疏油性，制成紡織品，不染油污，不用洗染。納米技術(shù)應(yīng)用前景十分廣闊，經(jīng)濟(jì)效益十分巨大，美國權(quán)威機(jī)構(gòu)預(yù)測，2010年納米技術(shù)市場估計到達(dá)14400億美元，納米技術(shù)未來的應(yīng)用將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過計算機(jī)工業(yè)。納米復(fù)合、塑膠、橡膠和纖維的改性，納米功能涂層材料的設(shè)計和應(yīng)用，將給傳統(tǒng)產(chǎn)生和產(chǎn)品注入新的高科技含量。專家指出，紡織、建材、化工、石油、汽車、軍事裝備、通訊設(shè)備等領(lǐng)域，將免不了一場因納米而引發(fā)的“材料革命”現(xiàn)在我國以納米材料和納米技術(shù)注冊的公司有近100個，建立了10多條納米材料和納米技術(shù)的生產(chǎn)線。納米布料、服裝已批量生產(chǎn)，象電腦工作裝、無靜電服、防紫外線服等納米服裝都已問世。參加納米技術(shù)的新型油漆，不僅耐洗刷性提高了十幾倍，而且無毒無害無異味。一張納米光盤上能存幾百部，上千部電影，而一張普通光盤只能存兩部電影。納米技術(shù)正在改善著、提高著人們的生活質(zhì)量。5.課本P4頁思考與討論〔1〕3.0×10-29m3〔2〕6.0×1023mol-1第2節(jié)分子的熱運(yùn)動目標(biāo)導(dǎo)航(1)了解擴(kuò)散現(xiàn)象是由于分子的熱運(yùn)動產(chǎn)生的。(2)知道什么是布朗運(yùn)動，理解布朗運(yùn)動產(chǎn)生的原因。(3)知道什么是熱運(yùn)動及決定熱運(yùn)動劇烈程度的因素?！玻础匙⒅乩碚撀?lián)系實(shí)際，勤觀察、多思考，養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。誘思導(dǎo)學(xué)１．?dāng)U散現(xiàn)象擴(kuò)散現(xiàn)象是指當(dāng)兩種物質(zhì)相接觸時，物質(zhì)分子可以彼此進(jìn)入對方的現(xiàn)象。例如：某些物質(zhì)的氣味可以傳得很遠(yuǎn)，又如堆在墻角的煤可以深入到墻壁中去。說明：①物質(zhì)處于固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)時均能發(fā)生擴(kuò)散現(xiàn)象，只是氣態(tài)物質(zhì)的擴(kuò)散現(xiàn)象最顯著，處于固態(tài)時擴(kuò)散現(xiàn)象非常不明顯。②在兩種物質(zhì)一定的前提下，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。這說明溫度越高，分子運(yùn)動得越劇烈。③擴(kuò)散現(xiàn)象發(fā)生的顯著程度還受到“已進(jìn)入對方”的分子濃度的限制，當(dāng)進(jìn)入對方的分子濃度較低時，擴(kuò)散現(xiàn)象較為顯著；當(dāng)進(jìn)入對方的分子濃度較高時，擴(kuò)散現(xiàn)象發(fā)生得就較緩慢。2．布朗運(yùn)動懸浮在液體中的固體微粒不停地做無規(guī)那么運(yùn)動，稱為布朗運(yùn)動。說明：①布郎運(yùn)動是懸浮的固體微粒的運(yùn)動，不是單個分子的運(yùn)動，但是布朗運(yùn)動間接反映了液體分子的無規(guī)那么運(yùn)動。②固體微粒的運(yùn)動是極不規(guī)那么的，課本中畫出的圖７．２—５并非固體微粒的運(yùn)動軌跡，而是每隔30s微粒位置的連線。即使在這30s內(nèi)，分子的運(yùn)動也是極不規(guī)那么的。③做布朗運(yùn)動的固體顆粒非常的小，肉眼是看不到的，人們必須借助顯微鏡才能觀察到。④影響布朗運(yùn)動的因素。布朗運(yùn)動是大量液體分子對固體微粒撞擊的集體行為的結(jié)果。影響布郎運(yùn)動的因素有二：即顆粒的大小和液體溫度的上下，具體解釋如下：布朗運(yùn)動在相同溫度下，懸浮顆粒越小，它的線度越小，外表積亦小，在某一瞬間跟它相撞的分子數(shù)越少，顆粒受到來自各方向的沖擊力越不平衡；另外，顆粒線度越小，它的體積和質(zhì)量比外表積減少得更快，因沖擊力引起的加速度更大；因此懸浮顆粒越小，布朗運(yùn)動就越顯著。相同的顆粒懸浮在同種液體中，液體溫度升高，分子運(yùn)動的平均速率大，對懸浮顆粒的撞擊作用也越大，顆粒受到來自各方向的沖擊力越不平衡，由沖擊力引起的加速度更大，所以溫度越高，布朗運(yùn)動就越顯著。3．熱運(yùn)動及其特點(diǎn)分子的無規(guī)那么運(yùn)動，稱為熱運(yùn)動。所謂分子的“無規(guī)那么運(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。標(biāo)準(zhǔn)狀況下，一個空氣分子在1s內(nèi)與其他空氣分子的碰撞到達(dá)65億次之多。所以大量分子的運(yùn)動是十分混亂的、無規(guī)那么的。說明：①無規(guī)那么不是毫無規(guī)律。在任一時刻，物體內(nèi)既具有速率大的分子，也具有速率小的分子。速率很大和速率很小的分子的個數(shù)所占的比例相對較少，大多數(shù)分子的速率和某一平均速率相差很小。通常所說分子運(yùn)動的速率，均指它們的平均速率而言。②分子的平均速率是很大的，且和物體的溫度以及分子的種類有關(guān)。通常情況下，氣體分子熱運(yùn)動的平均速率的數(shù)量級為。典例探究例１在有關(guān)布朗運(yùn)動的說法中，正確的選項(xiàng)是()A．液體的溫度越低，布朗運(yùn)動越顯著B．液體的溫度越高，布朗運(yùn)動越顯著C．懸浮微粒越小，布朗運(yùn)動越顯著D．懸浮微粒越大，布朗運(yùn)動越顯著解析：此題考查學(xué)生對布朗運(yùn)動的理解程度，溫度高，液體分子運(yùn)動劇烈，對微粒的碰撞也越劇烈，所以布朗運(yùn)動明顯，微粒的體積大，液體分子在各個方向上的碰撞趨向平衡；同時體積大質(zhì)量也大，運(yùn)動狀態(tài)難以改變，所以布朗運(yùn)動不明顯。答案：選BC。例２關(guān)于布朗運(yùn)動的正確說法是()A．因?yàn)椴祭蔬\(yùn)動的劇烈程度跟溫度有關(guān)，所以布朗運(yùn)動也可以叫做熱運(yùn)動B．布朗運(yùn)動反映了分子的熱運(yùn)動C．在室內(nèi)看到的塵埃不停地運(yùn)動是布朗運(yùn)動D．室內(nèi)塵埃的運(yùn)動是空氣分子碰撞塵埃造成的現(xiàn)象解析：布朗運(yùn)動是懸浮在液體中的小顆粒受到液體分子的作用而做的無規(guī)那么運(yùn)動，它反映了液體分子的無規(guī)那么運(yùn)動，而不能說它的運(yùn)動就是熱運(yùn)動，所以A錯誤而B正確。能在液體或氣體中做布朗運(yùn)動的微粒都是很小的，一般數(shù)量級在10－6m，這種微粒用肉眼不能直接觀察到，必須借助于顯微鏡。室內(nèi)塵埃的運(yùn)動不是布朗運(yùn)動，而是塵埃在空氣氣流作用下所做的宏觀運(yùn)動，并不是無規(guī)那么運(yùn)動。只有微小的顆粒(肉眼看不到)才能做布朗運(yùn)動。綜上所述，可知正確答案為B、D。友情提示：弄清什么是布朗運(yùn)動、布朗運(yùn)動的特點(diǎn)以及布朗運(yùn)動產(chǎn)生的條件和原因，是分析判斷此類問題的關(guān)鍵。課后問題與練習(xí)點(diǎn)擊1．略２．〔１〕錯誤。解析：布朗運(yùn)動是固體微粒在流體〔液體或氣體〕分子的頻繁碰撞下所做的一種無規(guī)那么運(yùn)動。這些固體微粒雖然要在光學(xué)顯微鏡下才能看到，但它們也是由大量分子組成的，屬于宏觀粒子，通過固體微粒的無規(guī)那么運(yùn)動可反映出液體分子運(yùn)動的無規(guī)那么性，但布朗運(yùn)動本身不是分子運(yùn)動，在光學(xué)顯微鏡下是看不到分子的運(yùn)動的。〔２〕錯誤。解析：布朗運(yùn)動是固體小顆粒的運(yùn)動，做布朗運(yùn)動的每個固體小顆粒是由大量分子組成的，這些小顆粒在液體分子的頻繁碰撞下做無規(guī)那么運(yùn)動，通過小顆粒的無規(guī)那么運(yùn)動間接反映了液體分子的無規(guī)那么運(yùn)動。根據(jù)分子動理論可以知道，盡管組成固體小顆粒的分子在做無規(guī)那么運(yùn)動，但是，通過布朗運(yùn)動我們無法推斷出組成固體小顆粒的分子是否在做無規(guī)那么運(yùn)動。〔３〕錯誤。解析：加熱時發(fā)現(xiàn)水中的胡椒粉在翻滾，這是因?yàn)楹贩墼谒髯饔孟碌倪\(yùn)動，并不是布朗運(yùn)動，不能說明溫度越高，布朗運(yùn)動越明顯?！玻础痴_。解析：在顯微鏡下觀察到煤油中小?；覊m的布朗運(yùn)動，是小?；覊m受到煤油分子不停地碰撞的結(jié)果。通過小?；覊m運(yùn)動的無規(guī)那么性，可以推知，煤油分子在做無規(guī)那么運(yùn)動。3．(1)略(2)解析：假設(shè)花粉不停地運(yùn)動真的是由微小的氣溫變化形成的水的微弱對流引起的，那花粉的運(yùn)動方向是相同的定向運(yùn)動，即沿水流的方向運(yùn)動，花粉的運(yùn)動就很有規(guī)那么。而事實(shí)上，花粉的運(yùn)動是無規(guī)那么的、雜亂無章的，這種無規(guī)那么的運(yùn)動也就否認(rèn)了“花粉不停地運(yùn)動是由微小的氣溫變化形成的水的微弱對流引起的”這種猜測?！玻场辰馕觯捍_實(shí)，地球每時每刻都在發(fā)生微弱的震動，只是我們感覺不到罷了。同樣，水也“感覺不到”這種震動，微弱震動對水及水中懸浮的花粉沒什么大的影響。退一步說，假設(shè)地球的震動足夠強(qiáng)，水就會形成“波濤”，在這些波濤的作用下，水中懸浮的花粉就會“隨波逐流”，而不會做永不停息的無規(guī)那么的運(yùn)動；可見，水中懸浮的花粉所做的無規(guī)那么運(yùn)動，不可能是“隨波逐流”的結(jié)果，更何況地球的微弱震動根本就不可能形成水的“波濤洶涌”。所以說，花粉的無規(guī)那么運(yùn)動不可能是地球的微弱震動引起的，肯定另有原因。４．小李的看法是錯誤的。解析：首先說明一點(diǎn)，圖７．２－７中的折線，并非細(xì)微粉筆顆粒的運(yùn)動軌跡，而是每隔一定時間細(xì)微粉筆顆粒所在位置的連線，即使在這段時間內(nèi)，細(xì)微粉筆顆粒的運(yùn)動也是極不規(guī)那么的，絕不是沿折線運(yùn)動的，我們根本不能夠畫出細(xì)微粉筆顆粒運(yùn)動的軌跡。正因?yàn)榧?xì)微粉筆顆粒在水分子不停的碰撞下所做的運(yùn)動是無規(guī)那么的，才能使我們認(rèn)識到水分子運(yùn)動的無規(guī)那么性。根底訓(xùn)練一、選擇題1．?dāng)U散現(xiàn)象說明了()A．氣體沒有固定的形狀和體積B．分子之間相互排斥C．分子在不停地運(yùn)動著D．不同分子之間可以相互轉(zhuǎn)變２．關(guān)于布朗運(yùn)動，以下說法中正確的選項(xiàng)是()A．布朗運(yùn)動就是分子的運(yùn)動B．布朗運(yùn)動是組成固體微粒的分子無規(guī)那么的反映C．布朗運(yùn)動是液體分子無規(guī)那么運(yùn)動的反映D．觀察時間越長，布朗運(yùn)動越顯著３．關(guān)于布朗運(yùn)動的劇烈程度，下面說法中正確的選項(xiàng)是()A．固體微粒越大，布朗運(yùn)動越顯著B．液體的溫度越高，布朗運(yùn)動越顯著C．與固體微粒相碰撞的液體分子數(shù)目越多，布朗運(yùn)動越顯著D．與固體微粒相碰撞的液體分子數(shù)目越少，布朗運(yùn)動越顯著４．關(guān)于布朗運(yùn)動和擴(kuò)散現(xiàn)象，以下說法正確的選項(xiàng)是()A．布朗運(yùn)動和擴(kuò)散現(xiàn)象都能在氣體、液體、固體中發(fā)生B．布朗運(yùn)動和擴(kuò)散現(xiàn)象都是分子的運(yùn)動C．布朗運(yùn)動和擴(kuò)散現(xiàn)象都是溫度越高越明顯D．布朗運(yùn)動和擴(kuò)散現(xiàn)象都是熱運(yùn)動５．如圖7．2–1所示，是觀察布朗運(yùn)動中，每隔10s記錄一次小顆粒所在位置的連線，有關(guān)折線的說法中正確的選項(xiàng)是()A．是液體分子運(yùn)動的軌跡B．是小顆粒運(yùn)動的軌跡C．表示小顆粒在做極短促的、無定向的跳動D．觀察時間內(nèi)小顆粒的實(shí)際運(yùn)動比圖示更復(fù)雜６．關(guān)于布朗運(yùn)動，以下說法正確的選項(xiàng)是〔〕A．布朗運(yùn)動反映了分子運(yùn)動，布朗運(yùn)動停止了，分子運(yùn)動也會暫時停止B．固體微粒做布朗運(yùn)動，充分說明了微粒內(nèi)局部子是做不停的無規(guī)那么的運(yùn)動C．布朗運(yùn)動是無規(guī)那么的，說明大量液體分子的運(yùn)動也是無規(guī)那么的D．布朗運(yùn)動的無規(guī)那么性是由于溫度，壓強(qiáng)無規(guī)那么的不斷變化而引起的７．在長期放著煤的墻角處，地面和墻角有相當(dāng)厚的一層染上黑色，這說明()A．分子是在不停的運(yùn)動B．煤是由大量分子組成的C．分子間沒有空隙D．分子運(yùn)動有時會停止８．關(guān)于布朗運(yùn)動，以下說法正確的選項(xiàng)是()A．布朗運(yùn)動是指液體分子的無規(guī)那么運(yùn)動B．布朗運(yùn)動產(chǎn)生的原因是液體分子對小顆粒的吸引力不平衡引起的C．布朗運(yùn)動產(chǎn)生的原因是液體分子對小顆粒碰撞時產(chǎn)生的作用力不平衡引起的D．在懸浮顆粒大小不變的情況下，溫度越低，液體分子無規(guī)那么運(yùn)動越劇烈９．下面所列舉的現(xiàn)象，不能說明分子是不斷運(yùn)動著的是()A．將香水瓶蓋翻開以后能聞到香味B．汽車開過后，公路上塵土飛揚(yáng)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)那么運(yùn)動１０．較大的顆粒不做布朗運(yùn)動是因?yàn)锳．液體分子停止運(yùn)動B．液體溫度太低C．跟顆粒碰撞的分子數(shù)較多，各方向的撞擊作用趨于相互平衡，而且分子沖擊力很難改變大顆粒的運(yùn)動狀態(tài)D．以上說法都不正確１１．有以下四種現(xiàn)象①海綿狀塑料可以吸水②揉面團(tuán)時，參加小蘇打，小蘇打可以揉進(jìn)面團(tuán)內(nèi)③放一匙食糖于一杯開水中，水會變甜④把一盆盛開的臘梅放入室內(nèi)，會滿室生香以上幾種現(xiàn)象中屬于擴(kuò)散的是〔〕A．①②B．③④C．①④D．②③１２．放在房間一端的香水，翻開瓶塞后，位于房間另一端的人將()A．立即嗅到香味，因?yàn)榉肿訜徇\(yùn)動速率很大，穿過房間所需時間極短B．過一會兒才能嗅到香味，因?yàn)榉肿訜徇\(yùn)動的速率不大，穿過房間需要一段時間C．過一會兒才能嗅到香味，因?yàn)榉肿訜徇\(yùn)動速率雖然很大，但由于是無規(guī)那么運(yùn)動，且與空氣分子不斷碰撞，要嗅到足夠多的香水分子必須經(jīng)一段時間D．過一會兒才能嗅到香味，因?yàn)榉肿訜徇\(yùn)動速率雖然很大，但必須有足夠多的香水分子，才能引起嗅覺二、問答題１３．取一杯熱水和一杯冷水，分別滴入一滴紅墨水，然后注意觀察，可得出什么結(jié)論？１４．通常把蘿卜腌成咸菜需要幾天或更長的時間，而把蘿卜炒成熟菜，使之具有相同的咸味，只需幾分鐘時間，思考一下，造成這種差異的主要原因是什么?１５．下面關(guān)于布朗運(yùn)動的兩種說法都是錯誤的，試分析它們各錯在哪里？(1)冬天的大風(fēng)天，常?？吹斤L(fēng)沙彌漫、塵土飛揚(yáng)，這就是布朗運(yùn)動。(2)一滴碳素墨水滴在清水中，整杯水慢慢都變黑了，這是碳分子做無規(guī)那么運(yùn)動的結(jié)果。多維鏈接1.布朗〔RobertBrown，1773—1858〕英國植物學(xué)家。1773年12月21日誕生于蘇格蘭的蒙特羅斯。布朗從小就很聰明，性格倔強(qiáng)。他先在阿巴丁的馬里歇爾學(xué)院學(xué)習(xí)，畢業(yè)后進(jìn)入愛丁堡大學(xué)攻讀醫(yī)學(xué)。1795年應(yīng)征入伍，前往愛爾蘭服役，在英軍中任助理外科醫(yī)師。服役期間，他邊為軍隊工作，邊進(jìn)行自修。他利用業(yè)余時間收集各種植物，制作標(biāo)本。1789年布朗來到倫敦，一個偶然的時機(jī)，拜見了英國倫敦皇家學(xué)會公長尤素福?彭克斯，并跟隨他作了一段研究工作。1800年布朗取得博士學(xué)位，后由彭克斯介紹參加澳大利亞遠(yuǎn)洋考察船“調(diào)查者號”，負(fù)責(zé)研究植物。1801年開始遠(yuǎn)行，在大洋洲進(jìn)行了為期五年的考察活動，收集近3900種的標(biāo)本，系統(tǒng)地整理寫入《澳洲植物志》一書中，對植物分類學(xué)作出奉獻(xiàn)。布朗在物理學(xué)中的奉獻(xiàn)是發(fā)現(xiàn)了著名的布朗運(yùn)動。1827年6月，布朗用顯微鏡觀察克拉花花粉，發(fā)現(xiàn)懸浮在液面上的花粉微粒在雜亂無章地、不斷地運(yùn)動。布朗對這個現(xiàn)象進(jìn)行了反復(fù)研究。開始，他錯誤地認(rèn)為，花粉雖然死了，但是好似有一種具有生命潛力的東西遺留下來，促使花粉微粒不斷地運(yùn)動。他這樣寫道：“它們〔花粉微粒〕的運(yùn)動既不是由液體的流動引起的，也不是液體漸漸蒸發(fā)引起的、而是由于微粒本身的原因引起的?！苯又堰@個研究推廣到各種各樣的植物，觀察了他收集到的所有新鮮花粉，都看到了類似現(xiàn)象。后來布朗又對煤粉、玻璃粉、各種巖石粉、金屬粉等無生命物質(zhì)的微粒進(jìn)行了觀察，也都看到了類似花粉的不停地運(yùn)動的現(xiàn)象，各種粉末都存在著某種活性。布朗感到問題不那么簡單，一時無法正確解釋這個現(xiàn)象。1828年6月到8月，布朗接連發(fā)表了《論植物花粉中的微?！贰ⅰ墩撚袡C(jī)物和無機(jī)物中活性分子的普遍存在》兩篇文章，宣布了他的重大發(fā)現(xiàn)。以后人們就把這種現(xiàn)象叫做“布朗運(yùn)動”。對于布朗運(yùn)動，直到1860年才由英國物理學(xué)家麥克斯韋根據(jù)他自己建立的分子運(yùn)動論作出初步的解釋，他認(rèn)為這種雜亂無章的運(yùn)動是水分子對懸浮微粒不斷撞擊引起的。布朗運(yùn)動的發(fā)現(xiàn)，給物質(zhì)是由分子組成的理論提供了第一個直接的證據(jù)。1811年布朗中選為英國倫敦皇家學(xué)會會員。1820年，任大英博物館館長。1822年中選為柯尼斯學(xué)會會員，1849到1853年任會長。布朗還兼任幾個國家的科學(xué)院院士。2.能否說“某個分子的熱運(yùn)動”？提示：某個分子的熱運(yùn)動這種說法是不正確的。因?yàn)閱蝹€分子的運(yùn)動，從原那么上講是遵循力學(xué)規(guī)律的。設(shè)想我們追蹤氣體中某個分子的運(yùn)動，那會看到這個分子忽左、忽右、忽前、忽后。有時速度快，有時速度慢.其動能也時大時小。其軌跡是一條極不規(guī)那么的折線.總之，對個別分子來說，速度、能量以及運(yùn)動路程都是偶然的量值。我們講的熱運(yùn)動是指大量分子的無規(guī)那么運(yùn)動。隨著分子數(shù)量的增加，它們的運(yùn)動就逐漸偏離力學(xué)規(guī)律。它們的運(yùn)動呈現(xiàn)出混亂狀態(tài)，不再遵循力學(xué)規(guī)律，而遵從統(tǒng)計規(guī)律.這時，對個別分子的運(yùn)動來說，是完全偶然的。大量分子的運(yùn)動雖然是無序的，但并不是無規(guī)律的，它們也能表現(xiàn)出一些必然的規(guī)律。3.觀察擴(kuò)散現(xiàn)象準(zhǔn)備一杯冷水和一杯熱水，將兩小顆高錳酸鉀分別投入兩杯水中，試觀察比擬高錳酸鉀在兩杯水中的擴(kuò)散情況。如果你觀察到了兩杯水中高錳酸鉀發(fā)生擴(kuò)散的差異，想一想這說明了什么問題？提示：溫度越高，分子擴(kuò)散越快。4.在日常生活中那些現(xiàn)象是擴(kuò)散？你能舉幾個例子嗎？為什么說布朗運(yùn)動是分子運(yùn)動引起的，而不是外界因素如風(fēng)吹等引起的？是說明幾個理由？提示：理由：①盡量排除外界干擾，布朗運(yùn)動仍永不停止；②不同懸浮微粒在相同的外界條件下運(yùn)動情況不同。5.課本圖7.2-5所示的無規(guī)那么折線是不是三顆微粒分別作布朗運(yùn)動的軌跡？為什么？提示：不是，因?yàn)槊恳欢尉€段是每隔相同的時間微粒出現(xiàn)位置的連線。第3節(jié)分子間的作用力目標(biāo)導(dǎo)航(1)知道分子間存在空隙；且同時存在著引力和斥力，實(shí)際表現(xiàn)出來的分子力是引力和斥力的合力。(2)了解分子力為零時，分子間距離r0的數(shù)量級。(3)知道分子間的距離r＜r0時，實(shí)際表現(xiàn)的分子力為斥力，這個斥力隨r的減小而迅速增大。(4)知道分子間的距離r＞r0時，實(shí)際表現(xiàn)的分子力為引力，這個引力隨r的增大而減小。(5)了解r增大到什么數(shù)量級時，分子引力已很微弱，可忽略不計。(6)物理離不開生活，能用分子力解釋日常生活中一些常見的現(xiàn)象。誘思導(dǎo)學(xué)1．分子之間有空隙擴(kuò)散現(xiàn)象和布朗運(yùn)動都說明分子永不停息地做無規(guī)那么運(yùn)動，同時也反映了分子間有空隙，否那么分子便不能運(yùn)動了。另外，以下事實(shí)也可以說明分子間是有空隙的。(1)水和酒精混合后的總體積小于兩者原來體積之和，說明液體分子之間有空隙。(2)氣體很容易被壓縮，說明氣體分子間有空隙。(３)物體的熱脹冷縮現(xiàn)象正是由于物體分子間的空隙增大或縮小而造成的，這是氣體、液體和固體所共有的現(xiàn)象。還有很多例子，此處不再一一列舉。說明：我們在前面估測分子大小時，常常把固體或液體分子看做是一個挨一個緊密排列的，沒有考慮分子之間的空隙。其實(shí)，那只是為了研究方便而假設(shè)的一種理想化的模型，真實(shí)的分子間是有空隙的。2．分子間的作用力深入的研究說明，兩個相近的分子之間同時存在著引力和斥力，實(shí)際表現(xiàn)出來的分子力即為兩者的合力。為了便于理解，分子間作用力的合力可以用彈簧連接著的兩個小球間的作用力來模擬：拉伸時表現(xiàn)為引力，壓縮時表現(xiàn)為斥力。它們隨分子間距離變化的情況可用圖7．3–1表示?！玻薄撤肿娱g作用力的變化分子間引力和斥力的大小都跟分子間的距離有關(guān)：當(dāng)分子間距離時(約為)，分子間的引力和斥力相互平衡，此時分子間的作用力為零。②當(dāng)分子之間距離時，隨著分子之間距離的減小引力和斥力同時增大，但斥力增大得更快一些，故斥力大于引力，此時分子之間的作用力表現(xiàn)為斥力(此時引力仍然存在)。③當(dāng)分子之間距離時，隨著分子之間距離的增大引力和斥力同時減小，但斥力減小得更快一些，故引力大于斥力，此時分子之間的作用力表現(xiàn)為引力(此時斥力仍然存在)?？梢姡肿又g的引力和斥力總是同時存在的，且當(dāng)分子之間距離變化時，引力和斥力同時發(fā)生變化，只是斥力變化要更快一些?！玻病辰忉尙F(xiàn)象根據(jù)所學(xué)分子力的有關(guān)知識，結(jié)合實(shí)際，勤于觀察、善于思考，能解釋一些實(shí)際現(xiàn)象。如固、液體難以被壓縮，玻璃破碎難以復(fù)原，再如高溫鑄造、電焊、和面、膠粘物塊等等，生活中這樣的例子枚不勝舉。說明：①分子間距離為時，分子力為零，但分子間仍然有引力和斥力，兩者合力是零。②分子力屬于短程力。分子之間的作用力只存在于相近的分子之間，當(dāng)分子之間的距離超過分子直徑的10倍時，分子之間的作用力已經(jīng)變得十分微弱，可以忽略不計了。３．分子動理論主要內(nèi)容：物體是由大量分子組成的，分子在做永不停息的無規(guī)那么運(yùn)動，分子之間存在著引力和斥力。典例探究例１關(guān)于分子間的相互作用力的以下說法中，正確的選項(xiàng)是()A．當(dāng)分子間的距離r＝r0時，分子力為零，說明此時分子間不存在作用力B．當(dāng)r＞r0時，隨著分子間距離的增大分子間引力和斥力都增大，但引力比斥力增加得快，故分子力表現(xiàn)為引力C．r＜r0時，隨著分子間距離的增大分子間引力和斥力都增大，但斥力比引力增加得快，故分子力表現(xiàn)為斥力D．當(dāng)分子間的距離r＞10-9m時，分子間的作用力可以忽略不計答案：D。例２兩個分子從靠近的不能再近的位置開始，使二者之間的距離逐漸增大，直到大于分子直徑的10倍以上，這一過程中關(guān)于分子間的相互作用力的下述說法中正確的選項(xiàng)是〔〕A．分子間的引力和斥力都在減小B．分子間的斥力在減小，引力在增大C．分子間的作用力在逐漸減小D．分子間的作用力，先減小后增大，再減小到零解析：分子間同時存在著引力與斥力，當(dāng)距離增大時，二力都在減小，只是斥力減小得比引力快，當(dāng)分子間距離r＜r0時，分子間的斥力大于引力，因而表現(xiàn)為斥力；在r＝r0時，合力為零；當(dāng)r＞r0時，分子間的斥力小于引力，因而表現(xiàn)為引力；當(dāng)距離大于10r0時，分子間的相互作用力可視為零，所以分子力的變化是先減小后增大，再減小到零，因而選項(xiàng)A、D正確。友情提示：只有搞清楚分子間的引力、斥力及合力隨分子間距離變化的特點(diǎn)，才能在答題時以不變應(yīng)萬變，輕松自如。例３對以下現(xiàn)象的解釋正確的選項(xiàng)是()A．兩塊鐵經(jīng)過高溫加壓將連成一整塊，這說明鐵分子間有吸引力B．一定質(zhì)量的氣體能充滿整個容器，這說明在一般情況下，氣體分子間的作用力很微弱C．電焊能把二塊金屬連接成一整塊是分子間的引力起作用D．破碎的玻璃不能把它們拼接在一起是因?yàn)槠浞肿娱g斥力作用的結(jié)果解析：高溫下鐵分子運(yùn)動非常劇烈，兩鐵塊上的鐵分子間距很容易充分接近到分子力起作用的距離內(nèi)，所以兩塊鐵經(jīng)過高溫加壓將很容易連成一整塊，電焊也是相同的原理，所以A、C項(xiàng)正確；通常情況下，氣體分子間的距離大約為分子直徑的１０多倍，此種情況下分子力非常微弱，氣體分子可以無拘無束的運(yùn)動，從而充滿整個容器，所以B項(xiàng)正確；玻璃斷面凹凸不平，即使用很大的力也不能使兩斷面間距接近到分子引力作用的距離，所以碎玻璃不能接合，假設(shè)把玻璃加熱，玻璃變軟，亦可重新接合。所以D項(xiàng)錯誤。答案：選ABC。友情提示：只有真正理解分子動理論的要點(diǎn)，勤于觀察、善于思考，才能對于日常生活中的一些常見現(xiàn)象作出合理的解釋。課后問題與練習(xí)點(diǎn)擊1．解析：此題借助分子力隨分子間距離的變化圖線來描述，非常的直觀快捷。由圖線可以看出，當(dāng)兩個分子間的距離由小于r0逐漸增大，直至遠(yuǎn)大于r0時，分子間的引力越來越小，直至幾乎減小為零；分子間斥力的變化情況與引力非常相似，只不過斥力減小得更快一些。當(dāng)兩個分子間的距離小于r0時，分子間引力與斥力的合力即分子力表現(xiàn)為斥力，隨著分子間距離逐漸增大，分子力逐漸減小，當(dāng)分子間距離等于r0時，分子力減至為０，然后隨著分子間距離的繼續(xù)增大，分子力表現(xiàn)為引力且逐漸增大，當(dāng)分子力增大到某最大值后，又開始逐漸減小直至非常微弱，幾乎為零。２．解析：當(dāng)兩個分子間的距離由課本圖７．３－３中的r0逐漸增大時，分子間相互作用力的合力即分子力會出現(xiàn)一個極大值，而后，隨著分子間距離的逐漸增大，分子力越來越小，直至為零。生活中這樣的例子不少：自由伸長的橡皮條，可認(rèn)為其分子間距離為r0。當(dāng)用力拉橡皮條時，隨著橡皮條伸長量的增加，橡皮條中的拉力越來越大，這是因?yàn)殡S著橡皮條分子間距離的增大，分子力越來越大。當(dāng)橡皮條伸長到一定長度時，分子力到達(dá)最大，此時再拉橡皮條，橡皮條就會被拉斷，隨著分子間距離的增大，分子力迅速減小，所以說剛被拉斷之前時橡皮條中的分子力就是一個極大值。３．解析：對于一般的固體和液體，分子間引力和斥力根本相等，分子之間相互作用的合力幾乎為零。對這類物體來說，物體之所以能夠被壓縮，是因?yàn)榻M成物體的分子之間具有空隙；但隨著物體被壓縮，物體的體積越來越小，組成物體的分子之間距離越來越小，分子之間的引力和斥力都會變得越來越大，但斥力增大得更快，所以，進(jìn)一步壓縮就會越來越困難；但對于氣體來說，情況有所不同：氣體分子之間的距離大約是其分子直徑的１０倍左右，在這樣的距離上分子力非常的微弱，即使對氣體進(jìn)行適度的壓縮，它們的分子之間距離還是比擬大，分子力仍是非常微弱的。氣體為什么也是越壓縮越困難呢？原來氣體分子之間的距離比擬大，分子力非常微弱，分子之間除了相互碰撞以外，不受別的力作用，氣體分子就象是“脫韁的野馬”，可以自由的運(yùn)動。當(dāng)壓縮氣體時，隨著氣體體積的減小，單位體積內(nèi)的分子數(shù)目增多，氣體分子間的碰撞和分子對容器器壁的碰撞越來越頻繁，單位時間內(nèi)容器單位面積上受到的碰撞力變大，給我們的感覺是氣體越來越難壓縮。當(dāng)然，假設(shè)把氣體進(jìn)行充分壓縮，假設(shè)分子之間距離能夠充分接近，分子力開始起作用的話，那時情況就與固體液體相似了，不過那時的氣體很可能已不是氣體而被壓縮成液體了。４．解析：把一塊洗凈的玻璃板吊在橡皮筋的下端，使玻璃板水平地接觸水面。如果你想使玻璃板離開水面，當(dāng)玻璃板剛要離開水面時，由于玻璃板下面和水分子之間的分子力作用，使得和玻璃板下面接觸的局部水被提起來而高于其余局部的水面，這樣，向上的拉力大小就等于玻璃板和高出水面局部水的重量之和，大于玻璃板的重力。隨著玻璃板不斷被拉起，被提起的水越來越多，所需的拉力也越來越大，當(dāng)被提起的這些水的重量足夠大時，玻璃板下面和水分子之間的分子力不堪重負(fù)，水和玻璃板下面隨即脫離。根底訓(xùn)練一、選擇題1．分子間相互作用力由兩局部F引和F斥組成，那么錯誤的選項(xiàng)是()A．F引和F斥同時存在B．F引和F斥都隨分子間距增大而減小C．分子力指F引和F斥的合力D．隨分子間距增大，F(xiàn)斥減小，F(xiàn)引增大2．關(guān)于分子間相互作用力，以下說法正確的選項(xiàng)是()A．分子間的相互作用力是由組成分子的原子內(nèi)部的帶電粒子間的相互作用而引起的B．溫度越高，分子間的相互作用力就越大C．分子力實(shí)質(zhì)上就是分子間的萬有引力D．分子引力不等于分子斥力時，違背了牛頓第三定律3．有兩個分子，設(shè)想它們之間相隔10倍直徑以上的距離，逐漸被壓縮到不能再靠近的距離，在這過程中，下面關(guān)于分子力變化的說法正確的選項(xiàng)是()A．分子間的斥力增大，引力變小B．分子間的斥力變小，引力變大C．分子間的斥力和引力都變大，只不過斥力比引力變大的快D．當(dāng)分子間距離r＝r0時，引力和斥力均為零4．下面證明分子間存在引力和斥力的實(shí)驗(yàn)，哪個是錯誤的()A．兩塊鉛塊壓緊以后能連成一塊，說明分子間存在引力B．一般固體、液體很難壓縮，說明分子間存在著相互排斥力C．拉斷一根繩子需要一定大小的拉力，說明分子間存在相互引力D．碎玻璃不能拼在一塊，是由于分子間存在斥力5．以下現(xiàn)象可以說明分子之間有引力的是()A．水和酒精混合后的體積小于兩者原來體積之和B．用粉筆寫字在黑板上留下字跡C．正、負(fù)電荷相互吸引D．磁體吸引附近的小鐵釘6．分子間同時存在引力和斥力，以下說法正確的選項(xiàng)是()A．固體分子間的吸引力總是大于排斥力B．氣體能充滿任何容器是因?yàn)榉肿娱g的排斥力大于吸引力C．分子間的吸引力和排斥力都隨分子間距離的增大而減小D．分子間吸引力隨分子間距離的增大而增大，而排斥力隨距離的增大而減小7．把兩塊純潔的鉛壓緊后，它們會合成一塊，而兩塊光滑的玻璃緊貼在一起，卻不能合在一起，其原因是()A．兩塊玻璃分子間距離太大B．玻璃分子間不存在相互作用力C．鉛分子運(yùn)動較快D．玻璃分子運(yùn)動較緩慢8．以下幾種現(xiàn)象的分析，說法正確的選項(xiàng)是()A．因?yàn)榭諝夥肿又g存在著斥力，所以打氣筒給自行車打氣時，要用力才能將空氣壓縮B．用手捏面包，面包體積會縮小，這是因?yàn)榉肿娱g有間隙C．把碳素墨水滴入清水中，觀察到布朗運(yùn)動，是水分子對碳微粒有斥力的結(jié)果D．以上說法都不正確9．兩個分子甲和乙相距較遠(yuǎn)(此時它們分子之間的作用力可忽略)，設(shè)甲固定不動，乙逐漸向甲靠近直到不能再靠近的整個過程中，正確的選項(xiàng)是()A．分子力總是對乙做正功B．乙總是克服分子力做功C．先是乙克服分子力做功，然后分子力對乙做功D．先是分子力對乙做正功，然后乙克服分子力做功10．液體和固體很難被壓縮，這是因?yàn)?)A．分子間斥力隨分子間距離減小而劇增B．分子在不停地做無規(guī)那么運(yùn)動C．分子間沒有空隙D．壓縮時溫度升高，產(chǎn)生膨脹11．下面證明分子間存在引力和斥力的實(shí)驗(yàn)，哪個是錯誤的()A．兩塊純潔的鉛壓緊以后能連成一塊，說明存在引力B．一般固體、液體很難壓縮，說明存在著相互斥力C．拉斷一根繩子需要一定大小的拉力，說明存在相互引力D．碎玻璃不能拼在一塊，是由于分子間存在斥力12．在通常情況下固體分子間的平均距離為r0，分子間的引力和斥力相互平衡，由此可以判定，在通常情況下()A．固體膨脹時，分子間距增大，分子力近乎為零B．固體膨脹時，分子間距增大，分子力表現(xiàn)為斥力C．固體收縮時，分子間距減小，分子力表現(xiàn)為引力D．固體收縮時，分子間距減小，分子力表現(xiàn)為斥力二、填空題13．將以下實(shí)驗(yàn)事實(shí)與其產(chǎn)生的原因?qū)?yīng)起來。實(shí)驗(yàn)事實(shí)有以下五個：A．水與酒精混合后體積變小B．固體很難被壓縮C．細(xì)繩不易被拉斷D．糖在熱水中溶解得快E．冰凍食品也會變干其產(chǎn)生的原因如下：a．固體分子也在不停地運(yùn)動b．分子運(yùn)動的劇烈程度與溫度有關(guān)c．分子之間存在著空隙d．分子間存在著引力e．分子間存在著斥力與A、B、C、D、E五個實(shí)驗(yàn)事實(shí)相對應(yīng)的原因分別是①______，②______，③_______，④_______，⑤______(在橫線上分別填上與實(shí)驗(yàn)事實(shí)相對應(yīng)的原因前的字母代號)。二、問答題14．試從分子動理論的觀點(diǎn)，說明物體三態(tài)(固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài))為什么有不同的宏觀特性？15．液體溫度越高，蒸發(fā)越快，試分析其主要原因。16．怎樣利用分子動理論的有關(guān)知識來解釋某些固體能溶解于水中，而另一些固體卻不能？多維鏈接1.課本P10頁思考與討論提示：對教材給出的分子引力和斥力隨距離變化的曲線的理解，可引導(dǎo)學(xué)生抓住曲線上的幾個關(guān)鍵點(diǎn)，例如分子力為零、分子力較大、分子力較小等點(diǎn)，來了解分子力與分子距離之間的關(guān)系。2.分子之間相互作用力的實(shí)質(zhì)分子間的相互作用力并不是一種根本力，而是一種極其復(fù)雜的力.它們是由組成某一分子的電子及原子核交互作用而產(chǎn)生的.當(dāng)兩分子互相接近時，各分子的電荷因受干擾，而稍離自己的正常位置。使兩分子異性電荷間的平均距離比同性電荷間的平均距離稍短些，而表現(xiàn)出吸引力。假設(shè)分子非常接近時〔r第4節(jié)溫度和溫標(biāo)目標(biāo)導(dǎo)航〔1〕知道什么是狀態(tài)參量，什么是平衡態(tài)?！?〕知道什么是熱平衡，什么是熱平衡定律?！?〕知道溫度的表示方法?！?〕知道常見溫度計的構(gòu)造，會使用常見的溫度計。〔5〕理解攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)的轉(zhuǎn)換關(guān)系。誘思導(dǎo)學(xué)1．平衡態(tài)和狀態(tài)參量在物理學(xué)中，通常把所研究的對象稱為系統(tǒng)?！玻薄碃顟B(tài)參量用來描述系統(tǒng)狀態(tài)的物理量，叫做系統(tǒng)的狀態(tài)參量?！玻病称胶鈶B(tài)系統(tǒng)宏觀性質(zhì)不再隨時間變化，這種情況下就說系統(tǒng)到達(dá)了平衡態(tài)。２．熱平衡與溫度〔１〕溫度溫度是表示物體冷熱程度的物理量，反映了組成物體的大量分子的無規(guī)那么運(yùn)動的劇烈程度?！玻病碂崞胶庖磺械竭_(dá)熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的溫度。３．溫度計與溫標(biāo)〔１〕溫度計是測量溫度的工具。家庭和物理實(shí)驗(yàn)室常用溫度計是利用水銀、酒精、煤油等液體的熱膨脹規(guī)律來制成的。另外，還有金屬電阻溫度計、壓力表式溫度計、熱電偶溫度計、雙金屬溫度計、半導(dǎo)體熱敏電阻溫度計、磁溫度計、聲速溫度計、頻率溫度計等等?！玻病硿貥?biāo)溫度的數(shù)值表示法叫做溫標(biāo)。用攝氏溫標(biāo)表示的溫度叫做攝氏溫度；在國際單位制中，常采用熱力學(xué)溫標(biāo)表示的溫度，叫熱力學(xué)溫度。熱力學(xué)溫度(T)與攝氏溫度(t)的關(guān)系為：T＝t+273。15〔K〕說明：①兩種溫度數(shù)值不同，但改變1K和1℃②０K是低溫的極限，只能無限接近，但不可能到達(dá)。典例探究例１細(xì)心觀察可以發(fā)現(xiàn)，常見液體溫度計的下部的玻璃泡較大，壁也比擬薄，上部的管均勻而且很細(xì)，想一想，溫度計為什么要做成這樣呢？解析：這樣做的目的都是為了使測量更準(zhǔn)確、更方便。下部較大而上部很細(xì)，這樣下部儲存的液體就比擬多，當(dāng)液體膨脹收縮時，膨脹或收縮不大的體積，在細(xì)管中的液面就有較大的變化，可以使測量更精確；下部的壁很薄，可以使玻璃泡內(nèi)的測溫物質(zhì)的溫度較快地與待測物質(zhì)的溫度一致；細(xì)管的粗細(xì)是均勻的，是為了使刻度均勻，更便于讀數(shù)。課后問題與練習(xí)點(diǎn)擊1．略2．略3．解析：物理量X與熱力學(xué)溫度T成正比，即：X＝C·T〔C為常量〕，又因?yàn)門＝t+273．15K，所以X＝C·〔t+273．15〕，因此，t＝X／C-273．15〔℃〕4．電流表上代表t１、t２的兩點(diǎn)，t１應(yīng)該標(biāo)在電流比擬大的溫度上。解析：由圖７．４－２甲可以看出，t１溫度下金屬絲電阻比擬小，因?yàn)殡娐分须姵氐碾妱觿莺蛢?nèi)阻都是不變的，根據(jù)閉合電路的歐姆定律可以知道，此時電路中電流比擬大。根底訓(xùn)練１．兩個物體放在一起彼此接觸，它們假設(shè)不發(fā)生熱傳遞，其原因是()A．它們的內(nèi)能相同B．它們的比熱相同C．它們的分子總動能相同D．它們的溫度相同２．以下關(guān)于熱力學(xué)溫度的說法中，不正確的選項(xiàng)是()A．熱力學(xué)溫度的零度是－273。15℃B．熱力學(xué)溫度的每一度的大小和攝氏溫度是相同的C．絕對零度是低溫的極限，永遠(yuǎn)達(dá)不到D．1℃３．冬天，北方的氣溫最低可達(dá)-40℃水銀溫度計B．酒精溫度計C．以上兩種溫度計都可以D．以上兩種溫度計都不行4．在25℃A．溫度計示數(shù)上升B．溫度計示數(shù)下降C．溫度計示數(shù)不變D．示數(shù)先下降后上升5．常用的溫度計是利用液體的________來測量溫度的。攝氏溫度把標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下________的溫度規(guī)定為0度。6．體溫計的測量范圍是________，最小刻度值是________。7．一支讀數(shù)為37。8℃的體溫計，不經(jīng)甩過，先后依次測量兩個人的體溫，假設(shè)他們的真實(shí)體溫分別是36。5℃和8．液體溫度計越精確，那么其玻璃泡的容積與細(xì)管的容積相差必定越〔填“大”或“小”〕_______________，此時玻璃泡里的液體有微小的膨脹，細(xì)管里的液柱。9．能不能用體溫計作為寒暑表使用？試說明理由。多維鏈接溫度計和溫標(biāo)的創(chuàng)造公元前200一100年間，古希臘菲隆和希隆各自制造過一種以空氣膨脹為原理的測溫器。其后，人們還在三個容器中分別裝上冷、溫、熱水來判斷物體的冷熱：用手摸進(jìn)行比擬。1592或1595年，伽利略制成了第一個氣體溫度計。玻璃管與玻璃泡相連，管內(nèi)有有色液體，倒置于水杯之中。當(dāng)被測溫度的物體與泡接觸時，泡內(nèi)空氣就會因熱脹冷縮而發(fā)生體積變化，使有色液柱上升或下降，再由玻管上標(biāo)有“熱度”(即現(xiàn)在所說的“溫度”)的刻度讀出。這是有史以來的第一支有刻度的溫度計。顯然，這種溫度計不完善：變化著的大氣壓也會使液柱升降，測量范圍極其狹窄。物理學(xué)中熱力學(xué)里有一門叫計溫學(xué)的分支學(xué)科，它是利用物質(zhì)的熱效應(yīng)來研究測溫技術(shù)的。它包括溫度分度法、溫度參照點(diǎn)的選擇、溫度計按不同用途的設(shè)計、制定各種測溫標(biāo)準(zhǔn)、提高測溫精度、準(zhǔn)確度、測定實(shí)用溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)的差值等。伽利略創(chuàng)造氣體溫度計后，人們的工作就大致按這些內(nèi)容進(jìn)行。1611年，伽利略的同事?？送辛羲垢牧剂速だ缘臍怏w溫度計，制成一種蛇狀玻璃管氣體溫度計，玻管上有l(wèi)lO個刻度，可測體溫。1629年，約瑟夫·德米蒂哥這位物理學(xué)家兼猶太教師出版了一本叫《花園中的噴泉》的書，書中載有盛有白蘭地的玻璃泡溫度計，它旁邊的小字上寫著“oleb”(上升)。有人認(rèn)為這是人類第一支較準(zhǔn)確的溫度計。但現(xiàn)未能查明其創(chuàng)造者，而只能猜測是伽利略或他在帕多瓦大學(xué)的同事德米蒂哥。具體創(chuàng)造年代只能大致確定在17世紀(jì)初。1631—1632年，法國化學(xué)家詹·雷伊把伽利略的玻璃管倒轉(zhuǎn)過來，并直接用水而不是空氣的體積變化來測定溫度。這是第一支用水作工作物質(zhì)的溫度計。但因管口末密封，水會蒸發(fā)而產(chǎn)生越來越大的誤差。1641年，第一支以酒精為工作物質(zhì)的溫度計首次出現(xiàn)在意大利托斯卡納大公爵費(fèi)迪南二世的宮庭里。1644—1650年間，這位大公將其不斷完善：用蠟把紅色酒精溫度計的玻管口封位，在玻管上刻度?？梢?，這支溫度計已具有現(xiàn)代溫度計的雛型，以致不少人將溫度計的創(chuàng)造歸功于這位大公。1654年，這種溫度計已在佛羅倫薩普及，以致這一年被一些人認(rèn)為是溫度計誕生之年。它還被傳到英國和荷蘭。1646年，意大利物理學(xué)家萊納爾第尼明智地提出以水的冰點(diǎn)和沸點(diǎn)作為溫度計刻度的兩個定點(diǎn)。但無奈當(dāng)時流行的酒精溫度計里酒精的沸點(diǎn)(78.5℃)低于水的沸點(diǎn)(1001657年成立的意大利佛羅倫薩實(shí)驗(yàn)科學(xué)院在其存在的10年間地進(jìn)行了水銀和酒精溫度計的研究，制作過40(或80)個等分標(biāo)度的沒有定點(diǎn)的酒精溫度計：它在1660年冬最冷時顯示11—12“度”，冰的熔點(diǎn)顯示13.5“度”，夏天最熱時為40“度”。1658年，法國天文學(xué)家伊斯梅爾·博里奧制成第一支用水銀作工作物質(zhì)的溫度計。1660年，意大利材料測試研究所也制成了水銀溫度計。1665年，荷蘭物理學(xué)、數(shù)學(xué)家惠更斯地提議把水的冰點(diǎn)和沸點(diǎn)作溫度計刻度的兩個定點(diǎn)，以便各種溫度計標(biāo)準(zhǔn)化。同年，英國物理學(xué)、化學(xué)家波義耳根據(jù)他于1662年發(fā)現(xiàn)的氣體定律(即玻義耳定律，后經(jīng)法國物理學(xué)家馬略特完善后稱波義耳一馬略特定律，簡稱波一馬定律)，指出氣體溫度計不準(zhǔn)的原因及其他缺點(diǎn)。其后，人們大多轉(zhuǎn)向其他工作物質(zhì)的溫度計的研究。1672年，休賓在巴黎創(chuàng)造了第一個不受大氣壓影響的空氣溫度計。1688年，達(dá)蘭西的溫度計以水和牛油熔解時的兩個溫度作溫度計刻度的兩個固定點(diǎn)。18世紀(jì)初，形形色色的溫度標(biāo)準(zhǔn)(溫標(biāo))已多達(dá)30余種。例如，丹麥天文學(xué)家羅默(他以1676年用觀測木星衛(wèi)星蝕的方法第一次證實(shí)光的傳播是等速運(yùn)動而聞名于世)以人體溫度為22.5“度”和水的沸點(diǎn)為60“度”作溫度計上刻度的兩個定點(diǎn)。牛頓于1701—1703年制作的亞麻子油(一說蓖麻油)溫度計把雪的熔點(diǎn)0“度”和人體的溫度12“度”作溫度計的兩個定點(diǎn)。法國物理學(xué)家阿蒙東最先指出測溫液體是規(guī)那么膨脹的，“有絕對零度存在”也是他最先指出的，他于1703年也制成了一支實(shí)用氣體溫度計。在18世紀(jì)以前，溫標(biāo)不統(tǒng)一且不太實(shí)用。這些工作歷史地落在華倫海特等人的肩上。遷居荷蘭的德國玻璃工華倫海特也在英國居住過。他經(jīng)過1709—1714年的研究，把冰、水、氯化銨的混合物平衡溫度定為0℉，人體溫度定為96℉(如以今天我國標(biāo)準(zhǔn)體溫37℃，那么應(yīng)為98．6℉，可見他采用的體溫不是今天我國的標(biāo)準(zhǔn)體溫)，其間分為96格，每格為1℉。1724年，他又把水的沸點(diǎn)定為21201730年，主要研究物理學(xué)和動物學(xué)的法國博物學(xué)家列奧繆爾制成了一種酒精溫度計，他把水的冰點(diǎn)0oR和沸點(diǎn)80oR刻在溫度計上作兩個定點(diǎn)，再把其問分為80格，每隔為1oR。這是其后流行了多年的第二種溫標(biāo)——列氏溫標(biāo)，其符號為tR。1742年，瑞典物理學(xué)家、天學(xué)家攝爾修斯制成的水銀溫度計那么把水的沸點(diǎn)和冰的熔點(diǎn)分別定為0℃和100℃，其間分為100格，每格為上述三種溫標(biāo)都是初級原始的溫標(biāo)，其缺點(diǎn)有二。一是溫度值只有在兩個定點(diǎn)是準(zhǔn)確的其余各點(diǎn)都不準(zhǔn)確；二是定義范圍很窄，例如水銀溫度計測量范圍是—38．87—+356．9℃1848年，英國物理學(xué)家湯姆遜即開爾文提出熱力學(xué)溫標(biāo)。其符號為TK或T，并于1854年指出只需選用一個固定點(diǎn)數(shù)值，這種溫標(biāo)就能確定。這個點(diǎn)就是“絕對零度”。然而，在實(shí)際建立熱力學(xué)溫度單位時，考慮到歷史傳統(tǒng)和當(dāng)時的技術(shù)條件，他不得不用攝爾修斯的0—100℃的間隔作為100個新溫度的間隔，即新溫度的每個間隔為1開氏度(1oK)與l攝氏度(1℃)相當(dāng)。這就是開氏溫標(biāo)。歷史上類似而含義不盡相同的名稱還有理想氣體溫標(biāo)、熱力學(xué)絕對溫標(biāo)等。這第四種溫標(biāo)的特點(diǎn)是：與任何物體的性質(zhì)無關(guān)，不受工作物質(zhì)的影響，解除了工作物質(zhì)因凝固、汽化而受到的限制，僅與熱量有關(guān)。1927年，第七屆國際計量大會確定它為最根本的溫標(biāo)。1954年大會又決定把273.16oK這一水的三相點(diǎn)作為這一溫標(biāo)的唯一定點(diǎn)。這一溫標(biāo)實(shí)際包含的另一定點(diǎn)是不能用物質(zhì)的性質(zhì)來定義的，它是理論上推導(dǎo)出來的最低溫度——絕對零度。1967年，第十三屆國際計量大會將這種溫標(biāo)的單位“開氏度”(oK)改為“開爾文”(K)，而前述“開氏溫標(biāo)”及“開氏溫度”被分別代之以“新國際實(shí)用溫標(biāo)”和“熱力學(xué)溫度”，我國也最終由國務(wù)院于1984年2月27日下達(dá)命令在第五種溫標(biāo)為蘭氏溫標(biāo)，在19世紀(jì)由英國工程師蘭金創(chuàng)造，其符號為TR，蘭氏度的符號為Ro。這種溫標(biāo)的水三相點(diǎn)約491.7Ro，水的沸點(diǎn)約671.6Ro。這種溫標(biāo)比前四種用得更少。隨著上述攝氏，國際溫標(biāo)的建立和技術(shù)的成熟，以及實(shí)際測量的需要，人們改良、創(chuàng)造了形形色色的溫度計。1743年，法國克利斯廷在里昂改制了像攝爾修斯那樣的溫度計，這更接近現(xiàn)代溫度計。1782年，西克斯創(chuàng)造了“最高最低溫度計”，丹尼爾·盧瑟福在1794年作了改良。1782年，英國韋奇伍德．和德國塞格爾各自創(chuàng)造了測定火焰溫度或爐溫用的溫度計，后者的創(chuàng)造被稱為塞格爾測溫錐。1821—1822年，德國塞貝克發(fā)現(xiàn)熱電(溫差電)現(xiàn)象，提出溫差電動勢序，認(rèn)識到由此可制成熱電偶即溫差電偶來測溫度。1830年便出現(xiàn)了這種溫差電偶，用它還可探測紅外線。選用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)體或半導(dǎo)體作熱電偶材料，可以測量很寬的溫度范圍(如—50—+1600℃)，假設(shè)用特殊熱電偶材料，那么更可擴(kuò)大到—180—2000俄國楞次和英國戴維于1835年得知金屬在受熱時電阻會增大，A·F·斯文貝爾格于1857年便用這一原理創(chuàng)造了差示溫度計(由一個接在測量電橋中的涂黑銅螺線組成)。1860年，德國威廉·西門子創(chuàng)造了遙測式電阻溫度計，1869年他為它加裝了一根鈉絲作測量探頭，可測更高的溫度。19世紀(jì)60年代初，英國醫(yī)生阿爾伯特創(chuàng)造了現(xiàn)在仍在位用的那種體溫計：其最大特點(diǎn)是細(xì)管內(nèi)有一段特別狹窄，體溫計離開被測人體后水銀在這狹處中斷而水銀柱并不下降，可沉著不迫地讀出體溫。1881年，蘭利將涂黑的鉑帶作熱敏元件制成輻射熱測量計(或電阻測輻射熱計)測量輻射熱。其后，溫度計新品種不斷涌現(xiàn)。例如，光學(xué)高溫計(測600℃對10000℃第5節(jié)內(nèi)能目標(biāo)導(dǎo)航(1)知道分子熱運(yùn)動的動能跟溫度有關(guān)，知道溫度是分子熱運(yùn)動平均動能的標(biāo)志。(2)知道什么是分子的勢能；知道改變分子間的距離，分子勢能就發(fā)生變化；知道分子勢能跟物體體積有關(guān)。(3)知道什么是內(nèi)能，知道物體的內(nèi)能跟溫度和體積有關(guān)。(4)能夠區(qū)別內(nèi)能和機(jī)械能。誘思導(dǎo)學(xué)１．分子動能〔１〕分子平均動能做熱運(yùn)動的分子，都具有動能，這就是分子動能。由于分子運(yùn)動的無規(guī)那么性，假設(shè)想研究單個分子的動能是非常困難、也是沒有必要的。熱現(xiàn)象研究的是大量分子運(yùn)動的宏觀表現(xiàn)，所以，重要的不是系統(tǒng)中某個分子的動能大小，而是所有分子的動能的平均值，即分子平均動能。〔２〕溫度是物體分子熱運(yùn)動平均動能的標(biāo)志。說明：①溫度是大量分子無規(guī)那么熱運(yùn)動的宏觀表現(xiàn)，含有統(tǒng)計的意義，對于個別分子，溫度是沒有意義的。分子平均動能的大小由溫度上下決定：溫度升高，分子的平均動能增大；溫度降低，分子的平均動能減??；溫度不變，分子的平均動能不變。溫度升高，分子的平均動能增大，但不是每一個分子的動能都增大，可能有個別的分子動能反而減小。②分子的平均動能大小只由溫度決定，與物質(zhì)的種類無關(guān)。也就是說，只要處于同一溫度下，任何物質(zhì)分子做熱運(yùn)動的平均動能都相同。由于不同物質(zhì)分子的質(zhì)量不盡相同，因此，在同一溫度下，不同物質(zhì)分子運(yùn)動的平均速率大小也不相同。２．分子勢能〔１〕分子勢能由于分子間存在著相互作用力，所以分子間也有相互作用的勢能。這就是分子勢能。分子勢能的大小有分子間的相互位置決定。分子勢能的變化非常類似于長度變化的彈簧中的彈性勢能的變化?！玻病秤绊懛肿觿菽艽笮〉囊蛩胤肿觿菽艿拇笮∨c分子間的距離有關(guān)，即與物體的體積有關(guān)。分子勢能的變化與分子間的距離發(fā)生變化時分子力做正功還是負(fù)功有關(guān)。具體情況如下：①當(dāng)分子間的距離時〔此時類似于被拉伸的彈簧〕，分子間的作用力表現(xiàn)為引力，分子間的距離增大時，分子力做負(fù)功，因此分子勢能隨分子間距離的增大而增大。②當(dāng)分子間的距離時〔此時類似于被壓縮的彈簧〕，分子間的作用力表現(xiàn)為斥力，分子間的距離減小時，分子力做負(fù)功，因此分子勢能隨分子間距離的減小而增大。③當(dāng)時〔此時相當(dāng)于彈簧處于自由伸長狀態(tài)〕，分子勢能最小?！玻场撤肿觿菽茏兓€如以下圖7．5–1所示。說明：①由于物體分子距離變化的宏觀表現(xiàn)為物體的體積變化，所以微觀的分子勢能變化對應(yīng)于宏觀的物體體積變化。但是，同樣是物體體積增大〔或減小〕，有時表達(dá)為分子勢能增大〔或減小〕(在范圍內(nèi))；有時表達(dá)為分子勢能減小〔或增大〕(在范圍內(nèi))。②分子勢能與物體體積有關(guān)，但不能簡單理解成物體體積越大，分子勢能就越大；體積越小，分子勢能就越小。如0℃的水變成0③分子勢能最小并不一定是分子勢能為零。３．內(nèi)能物體中所有分子的熱運(yùn)動動能與分子勢能的總和叫做物體的內(nèi)能?！玻薄橙魏挝矬w都具有內(nèi)能〔２〕)內(nèi)能的決定因素物體的內(nèi)能跟物體的溫度和體積有關(guān)。溫度發(fā)生變化，分子的平均動能發(fā)生變化；物體的體積發(fā)生變化，分子勢能發(fā)生變化。還要注意，物體的內(nèi)能還與物體所含的分子數(shù)有關(guān)，因?yàn)閮?nèi)能是物體內(nèi)所有分子的動能和分子勢能的總和?！玻场硟?nèi)能與機(jī)械能的區(qū)別內(nèi)能與機(jī)械能是兩個不同的物理概念。內(nèi)能是由物體內(nèi)大量分子的熱運(yùn)動和分子間的相對位置所決定的能；機(jī)械能是物體整體做機(jī)械運(yùn)動或物體形變所產(chǎn)生的能，它對物體的內(nèi)能沒有奉獻(xiàn)。在熱現(xiàn)象的研究中，一般不考慮物體的機(jī)械能。典例探究例１有甲、乙兩個分子，甲分子固定不動，乙分子由無窮遠(yuǎn)處逐漸向甲靠近，直到不再靠近為止，在這整個過程中，分子勢能的變化情況是()A．不斷增大B．不斷減小C．先增大后減小D．先減小后增大解析：分子力做功與分子勢能變化的關(guān)系和彈簧非常相似，即分子力做正功分子勢能減小，分子力做負(fù)功分子勢能增加。當(dāng)乙分子由無窮遠(yuǎn)處向r0移動時，分子力做正功，分子勢能減小；當(dāng)乙分子由r0向甲分子繼續(xù)靠近時，要克服分子斥力做功，分子勢能增大。所以移動的整個過程，分子勢能是先減小、后增大。也可知當(dāng)分子間的距離為r0時，分子勢能最小。此題的正確選項(xiàng)為D。友情提示：①有關(guān)分子勢能隨分子間距離變化來判定分子勢能變化的問題，首先要明確是在r＞r0范圍內(nèi)，還是在r＜r0范圍內(nèi)變化的。例２以下說法正確的選項(xiàng)是()A．分子的動能與分子的勢能的和叫做這個分子的內(nèi)能B．物體內(nèi)分子勢能由物體的溫度和體積決定C．物體的速度增大時，物體的內(nèi)能增大D．物體的動能減小時，物體的溫度可能增加分析：內(nèi)能是指物體的，一個分子無內(nèi)能可言，選項(xiàng)A是錯誤的；物體的分子勢能由分子間距離決定，宏觀上反映為由物體的體積決定，所以選項(xiàng)B也是錯誤的；物體的內(nèi)能與物體做宏觀的機(jī)械運(yùn)動的速度無關(guān)，應(yīng)選項(xiàng)C也是錯誤的；物體的溫度由分子的平均動能決定，與物體宏觀運(yùn)動的動能無關(guān)，因此選項(xiàng)D是正確的。答案：D。友情提示：分子動能、勢能、內(nèi)能的變化特點(diǎn)及影響因素要非常熟練。例３1g100℃的水與1g100℃的水蒸氣相比擬，下述說法中正確的選項(xiàng)是A．分子的平均動能與分子的總動能都相同B．分子的平均動能相同，分子的總動能不同C．內(nèi)能相同D．1g100℃的水的內(nèi)能小于1g100解析：溫度是分子平均動能的標(biāo)志，因而在相同的溫度下，分子的平均動能相同，又1g水與1g水蒸氣的分子數(shù)相同，因而分子總動能相同，選項(xiàng)A正確。當(dāng)從100℃的水變成100℃的水蒸氣的過程中，分子距離變大，分子要克