分子動(dòng)理論的基本內(nèi)容 高二下學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第三冊(cè)

1.1分子動(dòng)理論的基本內(nèi)容本節(jié)目標(biāo)1了解分子間有間隙2學(xué)會(huì)分析分子間引力和斥力隨距離的變化3掌握分子力隨距離變化的規(guī)律情景引入年級(jí)考試的成績(jī)統(tǒng)計(jì)→統(tǒng)計(jì)規(guī)律考試時(shí)，得高分的人數(shù)和低分的人數(shù)占總?cè)藬?shù)的比例相對(duì)較少，接近平均分的人數(shù)相對(duì)較多。道生一，一生二，二生三，三生萬(wàn)物，世界萬(wàn)物的都是由“道”組成。中國(guó)古代的自然觀，以老子為代表古代的自然觀一、物體是由大量分子組成的西方古代的自然觀，以德謨克利特為代表

萬(wàn)物的本原是原子與虛空。原子是一種最后的不可再分的物質(zhì)微粒。世界萬(wàn)物都是由在虛空中運(yùn)動(dòng)著的原子構(gòu)成。①研究化學(xué)性質(zhì)：組成物質(zhì)的微粒是分子、原子或者離子。②研究熱運(yùn)動(dòng)性質(zhì)和規(guī)律：組成物體的微粒統(tǒng)稱為分子。亮斑是碳原子分子結(jié)構(gòu)一、物體是由大量分子組成的1.分子的大小掃描隧道顯微鏡（能放大幾億倍！)

組成物質(zhì)的分子是很小的，不但用肉眼不能直接看到它們，就是用光學(xué)顯微鏡也看不到它們。那怎么才能看到分子呢?

掃描隧道顯微鏡，1982年用此人類才觀測(cè)到物質(zhì)表面原子的排列。掃描隧道顯微鏡下的硅片表面原子的圖像

我國(guó)科學(xué)家在1993年首次利用超真空掃描隧道顯微鏡技術(shù)，在一塊晶體硅的表面直接移動(dòng)硅原子寫下了”中國(guó)“兩字。2.分子的兩種模型球形模型：固體和液體可看成是由一個(gè)個(gè)緊挨著的球形分子排列而成的，忽略分子間的空隙。dddd在計(jì)算固液體分子大小時(shí)，作為一個(gè)近似的物理模型，一般可把分子看成是一小球。則：分子的直徑立方體模型：氣體分子間的空隙很大，把氣體分成若干個(gè)小立方體，氣體分子位于每個(gè)小立方體的中心，每個(gè)小立方體是位于中心的分子占有的活動(dòng)空間，這時(shí)忽略氣體分子的大小。對(duì)氣體可以把分子當(dāng)作是一個(gè)小立方體，這個(gè)小立方體的邊長(zhǎng)可以看作相當(dāng)于分子間的平均距離，即。氣體分子間的平均距離現(xiàn)代認(rèn)識(shí)實(shí)際上構(gòu)成物質(zhì)的單元是多種多樣的，或是原子（如金屬）或是離子（鹽類）或是分子（如有機(jī)物）。在熱學(xué)中，由于原子、離子、分子這些微粒做熱運(yùn)動(dòng)時(shí)遵從相同的規(guī)律，通常統(tǒng)稱為分子。除了一些有機(jī)物質(zhì)的大分子外，多數(shù)分子尺寸的數(shù)量級(jí)為10-10m?；瘜W(xué)中講的分子是：具有各種物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)的最小微粒。二、分子熱運(yùn)動(dòng)

1.擴(kuò)散：不同物質(zhì)相互接觸時(shí)彼此進(jìn)入對(duì)方的現(xiàn)象叫做擴(kuò)散。固體、液體、氣體都存在這樣的現(xiàn)象。二、分子熱運(yùn)動(dòng)

1.擴(kuò)散：不同物質(zhì)相互接觸時(shí)彼此進(jìn)入對(duì)方的現(xiàn)象叫做擴(kuò)散。固體、液體、氣體都存在這樣的現(xiàn)象。

2.布朗運(yùn)動(dòng)：懸浮微粒的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)叫作布朗運(yùn)動(dòng)。1827年，英國(guó)的一位植物學(xué)家布朗用顯微鏡觀察植物的花粉微粒懸浮在靜止水面上的形態(tài)時(shí)，卻驚奇地發(fā)現(xiàn)這些花粉微粒都在不停地的運(yùn)動(dòng)中，布朗發(fā)現(xiàn)了花粉微粒在水中的這種運(yùn)動(dòng)后，人們對(duì)運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)生原因進(jìn)行了種種猜測(cè)。一顆小小的花粉顆粒，頓時(shí)掀起了一場(chǎng)軒然大波，面對(duì)植物學(xué)家的發(fā)現(xiàn)，當(dāng)時(shí)的所有物理學(xué)家們顯得束手無(wú)策，無(wú)法解釋這一奇怪現(xiàn)象。整整過(guò)了半個(gè)世紀(jì)，直到1905年愛(ài)因斯坦和波蘭物理學(xué)家佩蘭發(fā)表了他們對(duì)布朗運(yùn)動(dòng)的理論研究結(jié)果，對(duì)布朗運(yùn)動(dòng)做出了理論上解釋。二、分子熱運(yùn)動(dòng)三顆微粒每隔30秒位置的連線圖現(xiàn)象：微粒在做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。二、分子熱運(yùn)動(dòng)思考：為什么花粉微粒的運(yùn)動(dòng)是無(wú)規(guī)則的？（2）不同瞬間、不同方向的撞擊作用的強(qiáng)弱不同→無(wú)規(guī)則性運(yùn)動(dòng)（1）撞擊力不平衡→運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變二、分子熱運(yùn)動(dòng)思考：為什么微粒越小，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯？顆粒小，瞬間與微粒撞擊的分子數(shù)越少，撞擊作用的的不平衡性越明顯，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯。二、分子熱運(yùn)動(dòng)思考：為什么溫度高，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯？溫度高，液體分子運(yùn)動(dòng)越激烈，對(duì)布朗微粒撞擊頻率和強(qiáng)度越高，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯。思考：某學(xué)習(xí)興趣小組在學(xué)習(xí)完布朗運(yùn)動(dòng)后，對(duì)分子的運(yùn)動(dòng)有了很多新的認(rèn)識(shí)，他們?cè)诮涣鲗W(xué)習(xí)過(guò)程中產(chǎn)生了不少新的觀點(diǎn)，你對(duì)他們的部分觀點(diǎn)有著怎樣的理解？觀點(diǎn)1：布朗運(yùn)動(dòng)是布朗微粒內(nèi)部分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。觀點(diǎn)2：布朗運(yùn)動(dòng)是液體分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。觀點(diǎn)3：布朗運(yùn)動(dòng)反映了布朗微粒內(nèi)部分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。觀點(diǎn)4：布朗運(yùn)動(dòng)反映了液體分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。

布朗運(yùn)動(dòng)是顆粒運(yùn)動(dòng)，不是分子運(yùn)動(dòng)，但布朗顆粒的無(wú)規(guī)則性運(yùn)動(dòng)間接反映了（液體）分子無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)。二、分子熱運(yùn)動(dòng)1.擴(kuò)散：不同物質(zhì)相互接觸時(shí)彼此進(jìn)入對(duì)方的現(xiàn)象叫做擴(kuò)散。固體、液體、氣體都存在這樣的現(xiàn)象。2.布朗運(yùn)動(dòng)：懸浮微粒的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)叫作布朗運(yùn)動(dòng)。3.熱運(yùn)動(dòng)：分子永不停息的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)叫作熱運(yùn)動(dòng)。溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)劇烈程度的標(biāo)志。分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)與溫度有關(guān)系，溫度越高，這種運(yùn)動(dòng)越劇烈。三、分子間的作用力

氣體很容易被壓縮，說(shuō)明氣體分子之間存在著很大的空隙。固體或液體不容易被壓縮，那么，分子之間還會(huì)有空隙嗎？做一做：向A、B兩個(gè)量筒中分別倒入50mL的水和酒精（圖1.1-6甲），然后再將A量筒中的水倒入B量筒中，觀察混合后液體的體積（圖1.1-6乙）。它說(shuō)明了什么問(wèn)題？分子間的作用力水和酒精混合后的總體積變小了。這表明液體分子間存在著空隙。再如，壓在一起的金塊和鉛塊，各自的分子能擴(kuò)散到對(duì)方的內(nèi)部，這表明固體分子之間也存在著空隙。分子間有空隙，大量分子卻能聚集在一起，這說(shuō)明分子之間存在著相互作用力。分子間的作用力當(dāng)用力拉伸物體時(shí)，物體內(nèi)各部分之間要產(chǎn)生反抗拉伸的作用力，此時(shí)分子間的作用力表現(xiàn)為引力當(dāng)用力壓縮物體時(shí)，物體內(nèi)各部分之間會(huì)產(chǎn)生反抗壓縮的作用力，此時(shí)分子間的作用力表現(xiàn)為斥力分子之間的引力或斥力都跟分子間距離有關(guān)，那么，它們之間有怎樣的關(guān)系呢？分子間的作用力研究表明，分子間的作用力F跟分子間距離r的關(guān)系如圖1.1-7所示當(dāng)r<r0時(shí)，分子間的作用力F表現(xiàn)為斥力；當(dāng)r＝r0時(shí)，分子間的作用力F為0，這個(gè)位置稱為平衡位置；當(dāng)r>r0時(shí)，分子間的作用力F表現(xiàn)為引力。那么，分子間為什么有相互作用力呢？我們知道，分子是由原子組成的。原子內(nèi)部有帶正電的原子核和帶負(fù)電的電子。分子間的作用力就是由這些帶電粒子的相互作用引起的。四、分子動(dòng)理論我們已經(jīng)知道：物體是由大量分子組成的，分子在做永不停息的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，分子之間存在著相互作用力。這就是分子動(dòng)理論的基本內(nèi)容。在熱學(xué)研究中常常以這樣的基本內(nèi)容為出發(fā)點(diǎn)，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(dòng)的宏觀表現(xiàn)。這樣建立的理論叫作分子動(dòng)理論由于分子熱運(yùn)動(dòng)是無(wú)規(guī)則的，所以，對(duì)于任何一個(gè)分子而言，在每一時(shí)刻沿什么方向運(yùn)動(dòng)，以及運(yùn)動(dòng)的速率等都具有偶然性；但是對(duì)于大量分子的整體而言，它們的運(yùn)動(dòng)卻表現(xiàn)出規(guī)律性。在本章第3節(jié)我們將研究分子運(yùn)動(dòng)速率的分布規(guī)律。利用圖解法分析與分子力相關(guān)問(wèn)題在分析分子間的作用力時(shí)，可設(shè)分子甲在O點(diǎn)，分子乙在r軸上移，這樣，物理情景和物理過(guò)程相對(duì)清楚一些，如圖所示。名師指點(diǎn)利用圖解法分析與分子力相關(guān)問(wèn)題分析解答相關(guān)問(wèn)題的基本方法：(1)解答與分子力相關(guān)的試題時(shí)，首先應(yīng)認(rèn)真審題，確定題目要求分析判斷的是分子間的相互作用力即合力還是分子間相互作用的引力和斥力，否則很容易出錯(cuò)。(2)根據(jù)圖象和分子力、分子間的引力和分子間的斥力隨分子間距離的變化規(guī)律進(jìn)行判斷。名師指點(diǎn)利用圖解法分析與分子力相關(guān)問(wèn)題

名師指點(diǎn)分子的熱運(yùn)動(dòng)是無(wú)規(guī)則的，但不是無(wú)規(guī)律的，大量分子的熱運(yùn)動(dòng)遵循統(tǒng)計(jì)規(guī)律提醒1.僅利用下列某一組數(shù)據(jù),可以計(jì)算出阿伏加德羅常數(shù)的是(

)A.水的密度和水的摩爾質(zhì)量B.水分子的體積和水分子的質(zhì)量C.水的摩爾質(zhì)量和水分子的體積D.水的摩爾質(zhì)量和水分子的質(zhì)量解析知道水的密度和水的摩爾質(zhì)量可以求出其摩爾體積,不能計(jì)算出阿伏加德羅常數(shù),故A錯(cuò)誤;知道水分子的體積和水分子的質(zhì)量,不能求出阿伏加德羅常數(shù),故B錯(cuò)誤;知道水的摩爾質(zhì)量和水分子的體積,不知道密度,不能求出阿伏加德羅常數(shù),選項(xiàng)C錯(cuò)誤;用水的摩爾質(zhì)量除以水分子的質(zhì)量可以求解阿伏加德羅常數(shù),故D正確。答案D課堂演練2.下列關(guān)于熱運(yùn)動(dòng)的說(shuō)法中,正確的是(

)A.分子熱運(yùn)動(dòng)只包括擴(kuò)散現(xiàn)象和布朗運(yùn)動(dòng)B.分子熱運(yùn)動(dòng)是物體被加熱后的分子運(yùn)動(dòng)C.分子熱運(yùn)動(dòng)是分子做永不停息的規(guī)則運(yùn)動(dòng)D.分子熱運(yùn)動(dòng)是分子做永不停息的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)解析分子熱運(yùn)動(dòng)是指分子做永不停息的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng),無(wú)論物體被加熱、不被加熱,其分子都在進(jìn)行著熱運(yùn)動(dòng),故A、B、C錯(cuò)誤,D正確。答案D課堂演練3、關(guān)于分子動(dòng)理論，下列說(shuō)法正確的是()A.擴(kuò)散現(xiàn)象說(shuō)明分子間存在斥力B.當(dāng)分子間的距離減小時(shí)，分子間的引力減小而斥力增大C.產(chǎn)生布朗運(yùn)動(dòng)的原因是液體分子永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)D.磁鐵可以吸引鐵屑，這一事實(shí)說(shuō)明分子間存在引力答案：C解析：擴(kuò)散現(xiàn)象說(shuō)明分子在做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)以及分子之間有間隙，故A錯(cuò)誤；當(dāng)分子間的距離減小時(shí)，分子間的引力和斥力都增大，故B錯(cuò)誤；布朗運(yùn)動(dòng)是固體小顆粒受到不同方向的液體分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的撞擊作用的不平衡性引起的，間接證明了液體分子永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，故C正確；磁鐵可以吸引鐵屑，并非是分子力的作用，故D錯(cuò)誤。分子間存在相互作用的引力和斥力①分子間引力和斥力同時(shí)存在，且都隨分子間距離的增大而減小，但斥力變化快，實(shí)際表現(xiàn)出的分子力是分子引力和分子斥力的合力②分子力的表現(xiàn)及變化，注意兩個(gè)距離，即平衡距離r0（約10－10m）與10r0。

（a）當(dāng)分子間距離r=r0時(shí)，引力等于斥力，分子力為零。（b）當(dāng)分子間距離r＜r