高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第三册第一章 分子动理论第二节 分子热运动与分子力学案及答案

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2．掌握扩散与布朗运动的特点及与温度的关系．理解分子力与分子距离的关系，能分析相关问题．
3．通过对布朗运动与扩散规律的探究，能科学地提出相关问题，提高科学探究能力．体验分子动理论的归纳过程，理解科学方法对实际应用的指导．
知识点一 扩散现象
1．定义：物理学中把由于分子不停地运动而产生的__________现象称为扩散．
2．普遍性：__________、液体和__________都能发生扩散现象．
3．规律：__________越高，扩散越快．
4．意义：扩散现象说明了物质中的分子在__________运动着．
扩散是从浓度大的地方向浓度小的地方进行，且温度越高，扩散越快．
知识点二 布朗运动
1．布朗运动
(1)定义：把悬浮在液体或气体中的微粒做的这种__________运动称为布朗运动．
(2)产生原因：是由大量__________对悬浮微粒的__________撞击引起的，是大量液体分子不停地做__________运动所产生的结果．
(3)影响因素：
温度__________，布朗运动越__________．
(4)意义：说明物质中的分子在不停地运动着．
2．热运动：物质内部大量分子的无规则运动．
温度越高、微粒越小，布朗运动越剧烈，温度是物质内部分子无规则运动剧烈程度的量度．
知识点三 分子力
1．分子力
(1)分子间的引力和斥力是__________存在的，实际表现出的分子力是分子引力和斥力的__________．
(2)分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而__________，随分子间距离的减小而__________，但__________比__________随间距变化得快．
在r0处，既有分子引力也有分子斥力，只是合力为零．
2．分子动理论：物质是由__________组成的；分子总在不停地做__________，运动的剧烈程度与物质的__________有关；分子间存在相互作用的__________和__________．
1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)布朗运动的剧烈程度跟温度有关，布朗运动也叫热运动．( )
(2)当物体被压缩时，分子间的引力增大，斥力减小．( )
(3)温度升高时，物体的每个分子的动能都将增大．( )
(4)当r＝r0时，分子势能最小为0．( )
2．(多选)如图所示是某液体中布朗运动的示意图(每隔30 s 记录一次微粒的位置)，关于布朗运动的特点，下列说法中正确的是( )
A．图中记录的是微粒无规则运动的情况
B．图中记录的是微粒做布朗运动的轨迹
C．微粒越大，布朗运动越明显
D．反映了液体分子运动的无规则性
3．(多选)以下关于分子动理论的说法中正确的是( )
A．物质是由大量分子组成的
B．分子间的引力与斥力都随分子间的距离的增大而减小
C．－2 ℃时水已经结为冰，部分水分子已经停止了热运动
D．扩散和布朗运动的实质是相同的，都是分子的无规则运动
1．在一锅水中撒一点胡椒粉，加热时发现水中的胡椒粉在翻滚．这说明温度越高，布朗运动越剧烈，这种说法对吗？


2．布朗运动的剧烈程度与温度有关，布朗运动可以叫热运动吗？


布朗运动
1．布朗运动的产生
(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，来自各方向的冲力越不平衡；另外，微粒越小，其质量也就越小，相同冲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．布朗运动与扩散现象的比较
3．布朗运动和热运动的比较
【典例1】 (多选)如图所示为悬浮在水中的一个花粉颗粒的布朗运动的情况，从A点开始计时，在一段时间内，每隔30 s记下一个位置，依次记为B、C、D、E、F，则( )
A．图中的折线不是花粉的运动轨迹
B．2 min内此花粉的位移大小是AE
C．第15 s时，此花粉应在AB的中点
D．第15 s时，此花粉可能在AB的中点
[思路点拨] 布朗运动是无规则的，这一时刻在这里，下一时刻在哪里是不确定的．
[听课记录]





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．
[跟进训练]
1．(多选)把墨汁用水稀释后取出一滴，放在光学显微镜下观察，如图所示，下列说法中正确的是( )
A．在光学显微镜下既能看到水分子也能看到悬浮的小炭粒，且水分子不停地撞击炭粒
B．小炭粒在不停地做无规则运动，这就是所说的布朗运动
C．越小的炭粒，运动越明显
D．在光学显微镜下看起来连成一片的液体，实际上就是由许许多多静止不动的水分子组成的
分子力
1．在任何情况下，分子间总是同时存在着引力和斥力，而实际表现出来的分子力，则是分子引力和斥力的合力．
2．分子力与分子间距离变化的关系．
分子间的引力和斥力都随分子间距离r的变化而变化，但变化情况不同，如图所示．其中，虚线分别表示引力和斥力随分子间距离r的变化关系，实线表示它们的合力F随分子间距离r的变化关系．
当r＝r0时，F引＝F斥，F＝0．
当r＜r0时，F引和F斥都随分子间距离的减小而增大，但F斥增大得更快，分子力表现为斥力．
当r＞r0时，F引和F斥都随分子间距离的增大而减小，但F斥减小得更快，分子力表现为引力．
当r≥10r0(10-9 m)时，F引和F斥都十分微弱，可认为分子间无相互作用力(F＝0)．
【典例2】 (多选)如图所示，纵坐标表示两个分子间引力、斥力的大小，横坐标表示两个分子间的距离，图中两条曲线分别表示两分子间引力、斥力的大小随分子间距离的变化关系，e为两曲线的交点，则下列说法正确的是( )
A．ab为斥力曲线，cd为引力曲线，e点横坐标的数量级为10-10 m
B．ab为引力曲线，cd为斥力曲线，e点横坐标的数量级为10-10 m
C．若两个分子间距离大于e点的横坐标，则分子间作用力表现为引力
D．若两个分子间距离越来越大，则分子力越来越大
[思路点拨] (1)随r增大，斥力比引力减小得快．
(2)两线交点处为r0，合力为零．
[听课记录]





r0的意义
分子间距离r＝r0时，分子力为零，所以分子间距离等于r0(数量级为10-10 m)的位置叫平衡位置．
注意：①r＝r0时，分子力等于零，并不是分子间无引力和斥力．
②r＝r0时，即分子处于平衡位置时，并不是静止不动，而是在平衡位置附近振动．
[跟进训练]
2．甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于r轴上，甲、乙两分子间作用力与分子间距离的关系图像如图中曲线所示，F>0，分子力表现为斥力；Fr0时，从相距r0处开始，随分子间距离的增大，曲线b对应的力先减小，后增大
5．下面两种关于布朗运动的说法都是错误的，试分析它们各错在哪里．
(1)大风天常常看到风沙弥漫、尘土飞扬，这就是布朗运动；
(2)布朗运动是由于液体分子对固体小颗粒的撞击引起的，固体小颗粒的体积越大，液体分子对它的撞击越多，布朗运动就越显著．







回归本节知识，自我完成以下问题：
1．扩散现象与布朗运动跟温度有什么关系？布朗运动和扩散现象证明了什么？
2．分子力有什么特点？
3．试写出分子动理论的内容．
项目
扩散现象
布朗运动
不同点
(1)两种不同的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得更明显
(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引起的，因而都能证明分子在做永不停息地无规则运动这一事实
比较项
布朗运动
热运动
区别
运动对象是悬浮颗粒，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