人教版(新教材)高中物理選擇性必修3學(xué)案：1 第2課時(shí) 分子熱運(yùn)動(dòng)和分子間的作用力

人教版(新教材)高中物理選擇性必修第三冊(cè)PAGEPAGE1第2課時(shí)分子熱運(yùn)動(dòng)和分子間的作用力〖學(xué)習(xí)目標(biāo)〗1.知道擴(kuò)散現(xiàn)象、布朗運(yùn)動(dòng)和分子的熱運(yùn)動(dòng)，理解擴(kuò)散現(xiàn)象、布朗運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的原因.2.通過(guò)實(shí)驗(yàn)，知道分子間存在空隙和相互作用力，并理解分子力與分子間距的關(guān)系.3.明確分子動(dòng)理論的內(nèi)容．一、分子熱運(yùn)動(dòng)1．?dāng)U散(1)定義：不同種物質(zhì)能夠彼此進(jìn)入對(duì)方的現(xiàn)象．(2)產(chǎn)生原因：擴(kuò)散現(xiàn)象并不是外界作用引起的，也不是化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果，而是由物質(zhì)分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的．(3)意義：擴(kuò)散現(xiàn)象是物質(zhì)分子永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的證據(jù)之一．(4)應(yīng)用：生產(chǎn)半導(dǎo)體器件時(shí)，在高溫條件下通過(guò)分子的擴(kuò)散，在純凈半導(dǎo)體材料中摻入其他元素．2．布朗運(yùn)動(dòng)(1)定義：懸浮微粒的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)．(2)產(chǎn)生原因：懸浮在液體中的微粒越小，在某一瞬間跟它相撞的液體分子數(shù)越少，撞擊作用的不平衡性表現(xiàn)得越明顯，并且微粒越小，它的質(zhì)量越小，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越容易被改變，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯．(3)意義：間接地反映液體分子運(yùn)動(dòng)的無(wú)規(guī)則性．3．熱運(yùn)動(dòng)(1)定義：分子永不停息的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)．(2)溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)劇烈程度的標(biāo)志．二、分子間的作用力1．分子間有空隙(1)氣體分子間有空隙：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．(2)液體分子間有空隙：水和酒精混合后總體積變小，說(shuō)明液體分子之間存在著空隙．(3)固體分子間有空隙：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，說(shuō)明固體分子之間也存在著空隙．2．分子間的作用力(1)分子間的作用力F跟分子間距離r的關(guān)系如圖1所示．圖1①當(dāng)r＜r0時(shí)，分子間的作用力F表現(xiàn)為斥力．②當(dāng)r＝r0時(shí)，分子間的作用力F為0；這個(gè)位置稱(chēng)為平衡位置．③當(dāng)r＞r0時(shí)，分子間的作用力F表現(xiàn)為引力．(2)產(chǎn)生原因：由原子內(nèi)部的帶電粒子的相互作用引起的．三、分子動(dòng)理論1．分子動(dòng)理論：把物質(zhì)的熱學(xué)性質(zhì)和規(guī)律看作微觀(guān)粒子熱運(yùn)動(dòng)的宏觀(guān)表現(xiàn)而建立的理論．2．基本內(nèi)容(1)物體是由大量分子組成的．(2)分子在做永不停息的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)．(3)分子之間存在著相互作用力．1．判斷下列說(shuō)法的正誤．(1)只有在氣體和液體中才能發(fā)生擴(kuò)散現(xiàn)象．(×)(2)陽(yáng)光從狹縫中射入教室，透過(guò)陽(yáng)光看到飛舞的塵埃，這些塵埃顆粒的運(yùn)動(dòng)就是布朗運(yùn)動(dòng)．(×)(3)隨著分子間距離的增大，分子力先減小后增大．(×)2．用顯微鏡觀(guān)察懸浮在水中的小炭粒的運(yùn)動(dòng)，其現(xiàn)象屬于________；向一杯清水中滴幾滴紅墨水，紅墨水向周?chē)\(yùn)動(dòng)，其現(xiàn)象屬于________．打濕了的兩張紙很難分開(kāi)是因?yàn)榉肿娱g存在________．玻璃打碎后，不能把它們?cè)倨丛谝黄?，是因?yàn)椴ＡХ肿娱g作用力為_(kāi)_______．〖答案〗布朗運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散現(xiàn)象引力零一、分子熱運(yùn)動(dòng)導(dǎo)學(xué)探究1．生活中常會(huì)見(jiàn)到下列幾種現(xiàn)象：①在墻角打開(kāi)一瓶香水，很快整個(gè)房間都會(huì)彌漫著香氣．②滴一滴紅色墨水在一盆清水中，過(guò)一段時(shí)間整盆水會(huì)變成濃度相同的紅色．③把一碗小米倒入一袋玉米中，摻勻后小米進(jìn)入玉米的間隙中．④強(qiáng)烈的陽(yáng)光射入較暗的房間內(nèi)，可以看到在光束中有浮在空氣中的微粒不停地運(yùn)動(dòng)．⑤用顯微鏡觀(guān)察到放入水中的花粉在不停地運(yùn)動(dòng)．以上現(xiàn)象中屬于擴(kuò)散現(xiàn)象的是________，屬于布朗運(yùn)動(dòng)的是________．〖答案〗①②⑤2．?dāng)U散現(xiàn)象的快慢、布朗運(yùn)動(dòng)的明顯程度都與溫度有關(guān)，所以它們都是熱運(yùn)動(dòng)，這種說(shuō)法正確嗎？〖答案〗不正確．3．溫度降低，分子的熱運(yùn)動(dòng)變慢，當(dāng)溫度降低到0℃以下時(shí)，分子就停止運(yùn)動(dòng)了，這種說(shuō)法正確嗎？為什么？〖答案〗不正確．分子的熱運(yùn)動(dòng)是永不停息的．雖然溫度降低，分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)變慢，但不會(huì)停止，所以當(dāng)溫度降低到0℃以下時(shí)，分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)仍然不會(huì)停止．知識(shí)深化1．?dāng)U散現(xiàn)象(1)擴(kuò)散現(xiàn)象是由物質(zhì)分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的．(2)氣體物質(zhì)的擴(kuò)散現(xiàn)象最顯著；常溫下物質(zhì)處于固態(tài)時(shí)擴(kuò)散現(xiàn)象不明顯．(3)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，這表明溫度越高，分子運(yùn)動(dòng)得越劇烈．(4)分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)①永不停息；②無(wú)規(guī)則．2．布朗運(yùn)動(dòng)(1)微粒的大?。鹤霾祭蔬\(yùn)動(dòng)的微粒是由許多分子組成的固體顆粒而不是單個(gè)分子．其大小直接用人眼觀(guān)察不到，但在光學(xué)顯微鏡下可以看到(其大小在10－6m的數(shù)量級(jí))．(2)布朗運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的原因：液體分子不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，不斷地撞擊微粒．如圖2，懸浮的微粒足夠小時(shí)，來(lái)自各個(gè)方向的液體分子撞擊作用力不平衡，在某一瞬間，微粒在某個(gè)方向受到的撞擊作用較強(qiáng)，在下一瞬間，微粒受到另一方向的撞擊作用較強(qiáng)，這樣，就引起了微粒的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)．圖2(3)實(shí)質(zhì)及意義：布朗運(yùn)動(dòng)實(shí)質(zhì)是由液體分子與懸浮微粒間相互作用引起的，反映了液體分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)．(4)影響因素①懸浮的微粒越小，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯．②溫度越高，布朗運(yùn)動(dòng)越劇烈．3．熱運(yùn)動(dòng)(1)分子的“無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)”，是指由于分子之間的相互碰撞，每個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)速度無(wú)論是方向還是大小都在不斷地變化．(2)熱運(yùn)動(dòng)是對(duì)于大量分子的整體而言的，對(duì)個(gè)別分子無(wú)意義．(3)分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度雖然受到溫度影響，溫度高分子熱運(yùn)動(dòng)快，溫度低分子熱運(yùn)動(dòng)慢，但分子熱運(yùn)動(dòng)永遠(yuǎn)不會(huì)停息．(2021·吉林江城中學(xué)高二月考)關(guān)于擴(kuò)散現(xiàn)象，下列說(shuō)法正確的是()A．只有氣體和液體才能發(fā)生擴(kuò)散現(xiàn)象B．?dāng)U散現(xiàn)象使人們直接看到了分子的運(yùn)動(dòng)C．?dāng)U散現(xiàn)象說(shuō)明分子是整體定向移動(dòng)的D．溫度越高，分子熱運(yùn)動(dòng)越劇烈，擴(kuò)散現(xiàn)象越明顯〖答案〗D〖解析〗不同的物質(zhì)在相互接觸時(shí)彼此進(jìn)入對(duì)方的現(xiàn)象叫作擴(kuò)散．一切物質(zhì)的分子都在不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，所以固體、液體或氣體之間都會(huì)發(fā)生擴(kuò)散現(xiàn)象．?dāng)U散現(xiàn)象表明分子處于永不停息的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，但分子體積太小，人們不可能直接看到，故A、B、C錯(cuò)誤；分子熱運(yùn)動(dòng)情況與物體的溫度有關(guān)，溫度越高，分子熱運(yùn)動(dòng)越劇烈，擴(kuò)散現(xiàn)象越明顯，故D正確．(2021·山東青島市高二期中)據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，新冠病毒感染的肺炎傳播途徑之一是氣溶膠傳播．氣溶膠是指懸浮在氣體介質(zhì)中的固態(tài)或液態(tài)顆粒所組成的氣態(tài)分散系統(tǒng)，這些固態(tài)或液態(tài)顆粒在氣體中做布朗運(yùn)動(dòng)．關(guān)于氣溶膠做的布朗運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是()A．布朗運(yùn)動(dòng)是氣溶膠分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)B．布朗運(yùn)動(dòng)反映了氣體分子之間存在著斥力C．懸浮在氣體中的顆粒越小，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯D．當(dāng)固態(tài)或液態(tài)顆粒很小時(shí)，能很長(zhǎng)時(shí)間都懸浮在氣體中是因?yàn)闅怏w浮力作用〖答案〗C〖解析〗布朗運(yùn)動(dòng)是氣溶膠顆粒的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，不是氣溶膠分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；布朗運(yùn)動(dòng)反映了氣體分子運(yùn)動(dòng)的無(wú)規(guī)則性，故B錯(cuò)誤；懸浮在氣體中的顆粒越小，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯，故C正確；當(dāng)固態(tài)或液態(tài)顆粒很小時(shí)，受到氣體的浮力作用微乎其微，這些顆粒之所以能很長(zhǎng)時(shí)間都懸浮在氣體中是因?yàn)榭諝夥肿訉?duì)它們的撞擊作用，故D錯(cuò)誤．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)是指擴(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)是大量分子做永不停息的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)D．物體運(yùn)動(dòng)的速度越大，其內(nèi)部分子的熱運(yùn)動(dòng)就越劇烈〖答案〗C〖解析〗分子熱運(yùn)動(dòng)是指大量分子做永不停息的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，物體被加熱、不被加熱，其分子都在進(jìn)行著熱運(yùn)動(dòng)，故B錯(cuò)誤，C正確；擴(kuò)散現(xiàn)象和布朗運(yùn)動(dòng)證實(shí)了分子的熱運(yùn)動(dòng)，但分子熱運(yùn)動(dòng)不是指擴(kuò)散現(xiàn)象和布朗運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤；分子熱運(yùn)動(dòng)是物體內(nèi)部分子的運(yùn)動(dòng)，屬微觀(guān)的范疇，與物體的宏觀(guān)運(yùn)動(dòng)沒(méi)有關(guān)系，也與物體的物態(tài)沒(méi)有關(guān)系，故D錯(cuò)誤．布朗運(yùn)動(dòng)與熱運(yùn)動(dòng)的區(qū)別與聯(lián)系布朗運(yùn)動(dòng)熱運(yùn)動(dòng)不同點(diǎn)研究對(duì)象固體微粒分子觀(guān)察難易程度可以在顯微鏡下看到，肉眼看不到在顯微鏡下看不到相同點(diǎn)①無(wú)規(guī)則；②永不停息；③溫度越高越劇烈聯(lián)系周?chē)后w(或氣體)分子的熱運(yùn)動(dòng)是布朗運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的原因，布朗運(yùn)動(dòng)反映了分子的熱運(yùn)動(dòng)說(shuō)明：分子無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，不是宏觀(guān)物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，二者無(wú)關(guān)系.二、分子間的作用力導(dǎo)學(xué)探究(1)如圖3所示，把一塊洗凈的玻璃板吊在彈簧測(cè)力計(jì)下面，使玻璃板水平地接觸水面，若想使玻璃板離開(kāi)水面，在拉出玻璃板時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)與玻璃板的重力相等嗎？為什么？圖3(2)分子間存在著相互作用力，有時(shí)表現(xiàn)為引力，有時(shí)表現(xiàn)為斥力．當(dāng)兩個(gè)物體緊靠在一起時(shí)，并沒(méi)有粘在一起是因?yàn)榇藭r(shí)兩個(gè)物體間的分子力表現(xiàn)為斥力嗎？〖答案〗(1)不相等．此時(shí)玻璃板和液面分子間的作用力表現(xiàn)為引力，所以在使玻璃板離開(kāi)水面時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)要大于玻璃板的重力．(2)不是．雖然兩物體靠得很緊，但絕大部分分子間距離仍很大，達(dá)不到分子引力起作用的距離，所以不會(huì)粘在一起．知識(shí)深化1．對(duì)分子間作用力的理解分子間的作用力是分子引力和分子斥力的合力，且分子引力和分子斥力是同時(shí)存在的．2．對(duì)分子力與分子間距離變化關(guān)系的理解(1)r0的意義分子間距離r＝r0時(shí)，引力與斥力大小相等，分子力為零，所以分子間距離等于r0(數(shù)量級(jí)為10－10m)的位置叫平衡位置．(2)分子間的引力、斥力和分子力隨分子間距離變化的圖像如圖4所示．在r軸上方，分子間的作用力表現(xiàn)為斥力；在r軸下方，分子間的作用力表現(xiàn)為引力．圖4①分子間的引力和斥力都隨分子間距離的增大而減小且斥力變化得快．②實(shí)際表現(xiàn)的分子力是引力和斥力的合力．③當(dāng)r<r0時(shí)，分子力隨分子間距離的增大而減??；當(dāng)r>r0時(shí)，分子力隨分子間距離的增大先增大后減小．當(dāng)兩個(gè)分子間的距離為r0時(shí)，正好處于平衡狀態(tài)，下列關(guān)于分子間作用力與分子間距離的關(guān)系的說(shuō)法正確的是()A．當(dāng)分子間的距離r<r0時(shí)，它們之間只有斥力作用B．當(dāng)分子間的距離r＝r0時(shí)，分子不受力C．當(dāng)分子間的距離從0.5r0增大到10r0的過(guò)程中，分子間的引力和斥力都在減小，且斥力比引力減小得快D．當(dāng)分子間的距離從0.5r0增大到10r0的過(guò)程中，分子間相互作用力的合力在逐漸減小〖答案〗C〖解析〗分子間相互作用的引力和斥力是同時(shí)存在的，當(dāng)r＝r0時(shí)，F(xiàn)引＝F斥，每個(gè)分子所受的合力為零，并非不受力；當(dāng)r<r0時(shí)，F(xiàn)斥>F引，合力為斥力，并非只受斥力，故A、B錯(cuò)誤．當(dāng)分子間的距離從0.5r0增大到10r0的過(guò)程中，分子間的引力和斥力都減小，而且斥力比引力減小得快，分子間作用力的合力先減小到零，再增大再減小，故C正確，D錯(cuò)誤．(多選)下列說(shuō)法正確的是()A．水的體積很難被壓縮，這是分子間存在斥力的宏觀(guān)表現(xiàn)B．氣體總是很容易充滿(mǎn)容器，這是分子間存在斥力的宏觀(guān)表現(xiàn)C．兩個(gè)相同的半球殼吻合接觸，中間抽成真空(馬德堡半球)，用力很難拉開(kāi)，這就是分子間存在引力的宏觀(guān)表現(xiàn)D．用力拉鐵棒的兩端，鐵棒沒(méi)有斷，這就是分子間存在引力的宏觀(guān)表現(xiàn)〖答案〗AD〖解析〗水的體積很難被壓縮說(shuō)明分子間存在一定的斥力，故A正確．氣體總是很容易充滿(mǎn)容器是分子熱運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，而不是分子間存在斥力的宏觀(guān)表現(xiàn)，故B錯(cuò)誤．當(dāng)馬德堡半球中空氣被抽出后，在外部大氣壓強(qiáng)作用下，球很難被拉開(kāi)，故C錯(cuò)誤．用力拉鐵棒的兩端，鐵棒沒(méi)有斷，說(shuō)明分子之間存在引力，故D正確．外力作用下三種狀態(tài)表現(xiàn)不同的原因1．外力作用下固體很難被壓縮的原因是分子間存在斥力；很難被拉伸的原因是分子間存在引力．2．外力作用下液體很難被壓縮的原因是分子間存在斥力．3．外力作用下氣體很容易被壓縮的原因是分子間有空隙，氣體壓縮到一定程度后較難再被壓縮，是氣體壓強(qiáng)的原因．1．(擴(kuò)散現(xiàn)象)(多選)在下列給出的四種現(xiàn)象中，屬于擴(kuò)散現(xiàn)象的有()A．有風(fēng)時(shí)，塵土飛揚(yáng)到空中B．將沙子倒入石塊中，沙子要進(jìn)入石塊的空隙C．把一塊鉛和一塊金的接觸面磨平、磨光后，緊緊地壓在一起，幾年后會(huì)發(fā)現(xiàn)鉛中有金D．在一杯熱水中放幾粒鹽，整杯水很快會(huì)變咸〖答案〗CD2．(布朗運(yùn)動(dòng))(2021·重慶市渝北中學(xué)高二期中)做布朗運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)中得到某個(gè)觀(guān)測(cè)記錄如圖5所示．圖中記錄的是()圖5A．固體分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的軌跡B．某個(gè)微粒做布朗運(yùn)動(dòng)的軌跡C．某個(gè)微粒做布朗運(yùn)動(dòng)的速度－時(shí)間圖線(xiàn)D．按等時(shí)間間隔依次記錄的某個(gè)運(yùn)動(dòng)微粒位置的連線(xiàn)〖答案〗D〖解析〗布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮在液體或氣體中的固體小顆粒的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，而非分子的運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；布朗運(yùn)動(dòng)既然是無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，所以微粒沒(méi)有固定的運(yùn)動(dòng)軌跡，故B錯(cuò)誤；對(duì)于某個(gè)微粒而言，在不同時(shí)刻的速度大小和方向均是不確定的，所以無(wú)法確定其在某一個(gè)時(shí)刻的速度，故也就無(wú)法描繪其速度－時(shí)間圖線(xiàn)，故C錯(cuò)誤；題圖記錄的是按等時(shí)間間隔依次記錄的某個(gè)運(yùn)動(dòng)微粒位置的連線(xiàn)，故D正確．3.(分子間作用力)(多選)如圖6所示，是分子間相互作用力與分子間距離的關(guān)系，其中兩虛線(xiàn)分別表示分子間斥力和引力與分子間距離的關(guān)系，實(shí)線(xiàn)表示分子間作用力(斥力和引力的合力)與分子間距離的關(guān)系，由圖可知下列說(shuō)法中正確的是()圖6A．分子間距離為r0時(shí)，分子間沒(méi)有相互作用B．分子間距離增大時(shí)，分子間斥力減小，引力增大C．分子間距離大于r0時(shí)，分子間的引力總是大于斥力D．分子間距離增大時(shí)，分子間作用力可能先減小后增大再減小〖答案〗CD〖解析〗分子間距離為r0時(shí)，分子間相互作用的斥力和引力相等，對(duì)外表現(xiàn)為分子間作用力等于零，但分子間仍有相互作用，故A錯(cuò)誤；分子間距離增大時(shí)，分子間斥力和引力都減小，故B錯(cuò)誤；分子間距離大于r0時(shí)，分子間的引力大于分子間的斥力，對(duì)外表現(xiàn)為引力，故C正確；分子間距離小于r0時(shí)，分子力