(完整word版)【步步高】(新课标)高中物理 7.2 分子的热运动学案 新人教版选修3-3

7.2 分子的热运动

[学习目标定位] 1.了解扩散现象及产生原因.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．

1．温度是指物体的冷热程度，温度越低，物体越冷；温度的单位是摄氏度，符号为°C. 2．物体不受力(合外力为零)，会保持静止或匀速直线运动状态；物体受到力的作用(合外力不为零)，就会改变运动状态，即运动速度的大小或方向发生改变．

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：物质分子永不停息的无规则运动．

3．应用举例：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．

4．扩散现象是物质分子永不停息地做无规则运动的证明．

二、布朗运动

1．概念：悬浮微粒在液体中的无规则运动．

2．产生原因：大量液体分子对悬浮微粒撞击的不平衡造成的．

3．微粒越小，布朗运动越明显．

4．布朗运动不是(填“是”或“不是”)分子的运动，但它间接地反映了液体分子运动的无规则性．三、热运动

1．定义：分子永不停息的无规则运动．

2．宏观表现：扩散现象和布朗运动．

3．影响因素：温度越高，分子热运动越剧烈.

一、扩散现象

[问题设计]

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？

答案说明不同物质能够彼此进入对方．它们属于扩散现象．

[要点提炼]

1．影响扩散现象的因素：

(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，当浓度差别大(填“大”或“小”)时，扩散现象较为显著．

2．产生扩散现象的原因：扩散现象不受外界影响，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．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．

[延伸思考]

图1

如图1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的正上方，中间用玻璃板隔开，抽去玻璃板，经过较长时间，上、下两瓶气体变得均匀一致．这时，扩散现象停止了吗？

答案扩散现象不会停止，但此时达到了一种动态的平衡．

二、布朗运动

[问题设计]

用显微镜观察放在水中的花粉，追踪几粒花粉，每隔30 s记下它们的位置，用折线分别依次连接这些点，如图2所示．可以看出，花粉微粒的运动是无规则的．花粉微粒为什么会做无规则的运动？这种运动反映了什么？

图2

答案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．这种运动反映了液体分子运动的无规则性．

[要点提炼]

1．产生布朗运动的原因：

悬浮微粒受到液体分子撞击不平衡．

2．影响布朗运动的因素：

(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．

3．注意：(1)布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的运动，而不是固体分子的运动，也不是液体分子的运动，但它反映了液体分子的无规则运动．(2)布朗运动是永不停息的，说明液体分子的运动是永不停息的．

[延伸思考]

1．将布朗运动的装置由实验室移到高速运动的列车上，微粒的运动是否更明显？

答案不会更明显．布朗运动是由液体分子的无规则运动引起的，与外界因素(如实验装置是否运动)无关．

2．图2中的折线是微粒的运动轨迹吗？

答案折线是微粒每隔30 s所处位置的连线．在每个30 s内，微粒的运动轨迹都是无规则的，不一定和线段重合．

三、热运动

[问题设计]

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怎样的关系？分子的运动又有哪些特点呢？

答案温度越高，分子的运动越激烈．

特点：(1)永不停息；(2)无规则．

[要点提炼]

1．温度越高，分子的运动越激烈．我们把分子永不停息的无规则运动叫热运动．

2．热运动的特点是：(1)永不停息；(2)无规则．

3．布朗运动和热运动的区别与联系：

(1)布朗运动是悬浮微粒的运动，而悬浮微粒是很多固体分子组成的一个“集体”，虽然肉眼看不到，但可以在显微镜下看到；热运动即使在显微镜下也看不到．

(2)都在做永不停息的无规则运动，都是温度越高运动越激烈．

(3)周围液体分子的热运动是布朗运动产生的原因，布朗运动反映了液体分子的热运动．[延伸思考]高速运动的物体，其内部分子的热运动一定更激烈，对吗？

答案不对．物体宏观运动的速度大小与分子的热运动无关．

一、扩散现象

例1关于扩散现象，下列说法中正确的是()

A．扩散现象表明分子做无规则运动

B．气体发生扩散，固体、液体之间不发生扩散

C．物体的温度越高，扩散越快

D．打开香水瓶，房间另一端过会儿才有香味，是因为分子运动慢

解析扩散是不同物质能够彼此进入对方的现象，表明分子做无规则运动，A项正确；固体、液体分子也在不停地做无规则运动，所以也会发生扩散，B项错误；温度越高时，物体内分子无规则运动的速率越大，扩散就越快，C项正确；分子的运动是十分混乱的、无规则的．分子热运动速率虽然很大(约几百米每秒)，但无规则运动过程中与其他分子不断碰撞使分子沿迂回曲折路线运动，所以要嗅到香味必须经过一段时间，故D项错误．

答案AC

二、布朗运动

例2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，布朗运动越剧烈

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

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．

答案BD

三、热运动

例3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

解析分子热运动是指大量分子做无规则运动，不是单个分子做无规则运动，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．

答案D

1．(扩散现象)在下列给出的四种现象中，属于扩散现象的有()

A．雨后的天空中悬浮着许多小水珠

B．海绵吸水

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．将大米与玉米混合均匀，大米与玉米“你中有我，我中有你”

答案 C

解析扩散现象指不同的物质(分子)彼此进入对方的现象．很明显，A、B、D不是扩散现象，C满足扩散条件．

图3

2．(布朗运动)做布朗运动实验，得到某个观测记录如图3所示，图中记录的是() A．分子无规则运动的情况

B．某个微粒做布朗运动的轨迹

C．某个微粒做布朗运动的速度—时间图线

D．按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线

答案 D

解析微粒在周围液体分子无规则地碰撞下做布朗运动，运动轨迹也是无规则的，实际操作中不易描绘出微粒运动的实际轨迹；而按等时间间隔依次记录的某个微粒所处位置的连线也能充分反映微粒布朗运动的无规则，本实验记录描绘的正是某个微粒不同时刻所处位置的连线，故选D.

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的无规则运动，而布朗运动是悬浮在液体中的固体颗粒的无规则运动，不是分子的运动，故A错．分子无规则运动的激烈程度只与物体温度有关，物体温度越高，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．