高中物理人教版 (新课标)选修3选修3-3第七章 分子动理论2 分子的热运动学案设计

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一、扩散现象
1．扩散现象：不同物质能够彼此进入对方的现象．
2．产生原因：由物质分子的无规则运动产生的．
3．发生环境：物质处于固态、液态和气态时，都能发生扩散现象．
4．意义：证明了物质分子永不停息地做无规则运动．
5．规律：温度越高，扩散现象越明显．
6．应用：在高温条件下通过分子的扩散在纯净的半导体材料中掺入其他元素来生产半导体器件．
二、布朗运动
1．概念：是悬浮在液体(或气体)中的微粒不停地做无规则运动．
2．产生的原因：大量液体(气体)分子对悬浮微粒撞击的不平衡造成的．
3．布朗运动的特点：永不停息、无规则．
4．影响因素：微粒越小，布朗运动越明显，温度越高，布朗运动越激烈．
5．意义：布朗运动间接地反映了液体(气体)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．特点
(1)永不停息；
(2)运动无规则；
(3)温度越高，分子的热运动越激烈．
1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)冷水和热水都能使红墨水扩散，说明扩散快慢与温度无关．(×)
(2)扩散现象是物质分子永不停息地做无规则运动的证明．(√)
(3)悬浮微粒的无规则运动是布朗运动．(√)
(4)微粒越小，温度越高，布朗运动越激烈．(√)
(5)布朗运动直接证明了液体分子的无规则运动．(×)
(6)布朗运动和扩散现象都是分子的热运动．(×)
2．(多选)下列关于热运动的说法不正确的是( )
A．热运动是物体受热后所做的运动
B．0 ℃的物体中的分子不做无规则运动
C．热运动是单个分子的永不停息的无规则运动
D．热运动是大量分子的永不停息的无规则运动
E．气体分子的热运动不一定比液体分子剧烈
ABC [热运动是大量分子所做的无规则运动，不是单个分子的无规则运动，A、C两项错误，D项正确；分子的热运动永不停息，因此0 ℃的物体中的分子仍做无规则运动，B项错误；分子无规则运动的剧烈程度只与物体温度有关，与物体的物态无关，故E正确．]
3．(多选)下列关于布朗运动的叙述，正确的是( )
A．悬浮小颗粒的运动是杂乱无章的
B．液体的温度越低，悬浮小颗粒的运动越缓慢．当液体的温度降到零摄氏度时，固体小颗粒的运动就会停止
C．被冻结的冰块中的小炭粒不能做布朗运动，是因为在固体中不能发生布朗运动
D．做布朗运动的固体颗粒越小，布朗运动越明显
E．因为布朗运动的激烈程度跟温度有关，所以布朗运动也叫热运动
ACD [布朗运动的特征之一就是无规则性，故A对；布朗运动只能发生在液体或气体中，在固体中不能发生，并不是因为固体分子不运动，任何物质的分子都在永不停息地运动；布朗运动的剧烈程度与温度有关，当温度越低时，布朗运动越不明显，但不会停止，故B错，C对；布朗运动的明显程度受颗粒大小的影响，颗粒越小，受力越不容易平衡，运动越剧烈，故D对；热运动是分子的无规则运动，布朗运动是固体颗粒运动不是分子的运动，所以不能说布朗运动是热运动，E错．]
1．影响扩散现象明显程度的因素
(1)物态
①气态物质的扩散现象最快、最显著．
②固态物质的扩散现象最慢，短时间内非常不明显．
③液态物质的扩散现象明显程度介于气态与固态之间．
(2)温度：在两种物质一定的前提下，扩散现象发生的明显程度与物质的温度有关，温度越高，扩散现象越显著．
(3)浓度差：两种物质的浓度差越大，扩散现象越显著．
2．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，但大量分子的运动又具有规律性，总体上分子由浓度大的地方向浓度小的地方运动．
【例1】 (多选)如图所示，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上，中间用玻璃板隔开，当抽去玻璃板后所发生的现象，(已知二氧化氮的密度比空气密度大)下列说法不正确的是( )
A．当过一段时间可以发现上面瓶中的气体也变成了淡红棕色
B．由于二氧化氮密度较大，不会跑到上面的瓶中，所以上面瓶不会出现淡红棕色
C．由于下面二氧化氮的摩尔质量大于上面空气的平均摩尔质量，二氧化氮不会跑到上面的瓶中，所以上面瓶不会出现淡红棕色
D．上面的空气由于重力作用会到下面的瓶中，于是将下面瓶中的二氧化氮排出了一小部分，所以会发现上面瓶中的瓶口处显淡红棕色，但在瓶底处不会出现淡红棕色
E．由于气体分子在做永不停息的无规则运动，所以上面的空气会运动到下面的瓶中，下面的二氧化氮也会运动到上面的瓶中，最后上下两瓶气体的颜色变得均匀一致
BCD [因为分子运动是永不停息的，所以相互接触的两种物质分子会彼此进入对方，也就是扩散，最终空气和二氧化氮分子均匀混合，整体是淡红棕色．]
对扩散现象的理解
扩散现象不是外界作用引起的，而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．
1．(多选)下列四种现象中，属于扩散现象的有( )
A．雨后的天空中悬浮着很多的小水滴
B．海绵吸水
C．在一杯开水中放几粒盐，整杯水很快就会变咸
D．把一块煤贴在白墙上，几年后铲下煤后发现墙中有煤
E．春天在公园里散步，随处都能闻到花香味
CDE [扩散现象是指两种不同的分子互相渗透到对方中去的现象，它是由分子运动引起的．天空中的小水滴不是分子，小水滴是由大量水分子组成的，这里小水滴悬浮于空气中并非分子运动所为，故A项不对．同样海绵吸水也不是分子运动的结果，故B项也不对．而整杯水变咸是盐分子渗透到水分子之间所致，墙中有煤也是煤分子渗透的结果，春天各种花的芳香分子扩散到空气中传得很远，故C、D、E项正确．]
1．无规则性
悬浮微粒受到液体分子在各个方向上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．影响因素
(1)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，来自各方向的冲击力越不易平衡；另外微粒越小，其质量也就越小，相同冲击力下产生的加速度越大．因此，微粒越小，布朗运动越明显．
(2)温度越高，布朗运动越激烈：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，产生的加速度也越大，因此温度越高，布朗运动越激烈．
3．实质
布朗运动不是分子的运动，而是固体微粒的运动．布朗运动的无规则性反映了液体分子运动的无规则性；布朗运动与温度有关，表明液体分子运动的激烈程度与温度有关．
【例2】 (多选)如图所示是做布朗运动的小颗粒的运动路线记录的放大图，以小颗粒在A点开始计时，每隔30 s记下小颗粒的一个位置，得到B、C、D、E、F、G等点，则小颗粒在经75 s末时的位置，以下叙述中正确的是( )
A．一定在CD连线的中点
B．一定不在CD连线的中点
C．可能在CD连线靠近C的位置
D．可能在CD连线上，但不一定是CD连线的中点
E．可能在CD连线以外的某点上
CDE [布朗运动是无规则的运动，从颗粒运动到A点计时，每隔30 s，记下颗粒的一个位置，其连线并不是小颗粒运动的轨迹，所以在75 s末时，其所在位置不能在图中确定，故选C、D、E.]
布朗运动中微粒的运动是“无规则”的，即实验中不同时刻微粒位置的连线并非其运动轨迹，而是人为画出的，这是理解该实验的关键．
2．(多选)用显微镜观察悬浮在液体中的花粉颗粒的运动，下面的哪些说法与观察到的结果相符( )
A．花粉颗粒在不停地做无规则运动，这就是所说的布朗运动
B．制成的悬浮液体静置的时间越长，花粉颗粒的运动越微弱
C．花粉的颗粒越大，运动越明显
D．环境的温度越高，花粉颗粒的运动越明显
E．跟踪某个具体的花粉颗粒，它的运动总是没有规则
ADE [布朗运动总是无规则运动，无论静置多久都是如此．悬浮微粒越小，温度越高，无规则运动越明显．]
1．热运动：把分子永不停息的无规则运动叫作热运动．
2．热运动的宏观表现：扩散现象和布朗运动．
3．布朗运动和热运动的比较
【例3】 (多选)关于热运动的说法中，不正确的是( )
A．热运动是物体受热后所做的运动
B．仅温度高的物体中的分子做无规则运动
C．单个分子做永不停息的无规则运动
D．大量分子做永不停息的无规则运动
E．温度越高，分子无规则运动越剧烈
ABC [热运动是指物体内大量分子做无规则运动，不是单个分子做无规则运动，在物体内的分子运动速度不同，即使是同一个分子在不同时刻其速度也不同，热运动在宏观上表现的是温度，当分子的平均速率变化时，物体的温度变化，不仅高温物体中的分子在做无规则运动，低温物体内的分子也同样做无规则运动，只是其平均速率不同而已，A、B、C错误，D、E正确．]
分子热运动的“热”字，有两层含义：①指分子无规则的运动，不是宏观物体的机械运动；②温度越高，分子运动越剧烈，与何种分子无关．
3．(多选)下面所列举的现象中，能说明分子是不断运动着的是( )
A．将香水瓶盖打开后能闻到香味
B．汽车开过后，公路上尘土飞扬
C．洒在地上的水，过一段时间就干了
D．悬浮在水中的花粉颗粒做无规则的运动
E．烟囱里冒出的黑烟
ACD [扩散现象和布朗运动都能说明分子在不停地做无规则运动．香水的扩散、水分子在空气中的扩散以及悬浮在水中花粉的运动都说明了分子是不断运动的，故A、C、D均正确；而尘土、黑烟不是单个分子，是由若干分子组成的固体颗粒，所以尘土飞扬、冒出的黑烟不是分子的运动．]
1．(多选)扩散现象说明了( )
A．物质是由大量分子组成的
B．物质内部分子间存在着相互作用力
C．分子间存在着空隙
D．分子在做无规则的运动
E．其原因是分子的无规则运动
CDE [扩散现象是一种物质的分子进入另一种物质内部的现象，说明了分子间存在着空隙；扩散现象不是外界作用引起的，也不是化学反应的结果，而是由物质分子的无规则运动产生的．]
2．(多选)关于布朗运动，下列说法不正确的是( )
A．布朗运动就是分子运动，布朗运动停止了，分子运动也会暂时停止
B．微粒做布朗运动，充分说明了微粒内部分子是不停地做无规则运动的
C．布朗运动是无规则的，因此它说明了液体分子的运动也是无规则的
D．布朗运动的无规则性，是由于外界条件无规律的不断变化而引起的
E．布朗运动是液体分子无规则运动的反映
ABD [布朗运动是指悬浮在液体或气体中的微粒的运动，它不是指分子的运动．布朗运动是由液体或气体分子的撞击引起的，布朗运动的无规则性，间接反映了液体或气体分子运动的无规则性，它不是由颗粒内部的分子无规则运动引起的．布朗运动的无规则性，是由液体分子无规则运动决定的，并不是由于外界条件变化引起的，故选A、B、D.]
3．(多选)关于扩散现象和布朗运动，下列说法正确的是( )
A．扩散现象和布朗运动都是分子的无规则运动
B．扩散现象和布朗运动没有本质的区别
C．扩散现象宏观上可以停止，但微观上分子无规则运动依然存在
D．扩散现象和布朗运动都与温度有关
E．布朗运动是液体分子无规则运动的反映
CDE [扩散现象是由于分子的无规则热运动而导致的物质的群体迁移，当物质在某一能到达的空间内达到均匀分布时，这种宏观的迁移现象就结束了，但分子的无规则运动依然存在．布朗运动是由于分子对悬浮微粒的不均匀撞击所致，它不会停止，这两种现象都与温度有关，温度越高，现象越明显；布朗运动是液体分子无规则运动的反映．]
4．(多选)关于悬浮在液体中的固体颗粒的布朗运动，下面说法中不正确的是( )
A．小颗粒的无规则运动就是分子的运动
B．小颗粒的无规则运动是固体颗粒分子无规则运动的反映
C．小颗粒的无规则运动是液体分子无规则运动的反映
D．因为布朗运动的剧烈程度跟温度有关，所以布朗运动也可以叫作热运动
E．布朗运动是由液体分子从各个方向对悬浮颗粒撞击作用的不平衡引起的
ABD [悬浮在液体中的固体颗粒虽然很小，需要用显微镜来观察，但它并不是固体分子，而是千万个固体分子组成的分子团体，布朗运动是这千万个分子团体的一致行动，不能看作是分子的运动．产生布朗运动的原因是固体颗粒受到周围液体分子的撞击，由于液体分子运动的无规则性，固体颗粒受到撞击力的合力也是无规则的，因此，固体颗粒的运动也是无规则的，组成颗粒的固体分子既有各自特有的无规则运动，又有我们通过显微镜看到的分子团体的布朗运动．所以，小颗粒的无规则运动不能证明固体颗粒分子做无规则运动，而只能说明液体分子在做无规则运动．热运动是指分子的无规则运动，由于布朗运动不是分子的运动，所以不能说布朗运动是热运动．]
扩散现象
布朗运动
热运动
布朗运动
热运动
区别
运动对象是固体颗粒，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
课 堂 小 结
知 识 脉 络
1.扩散现象及规律.
2.布朗运动及意义.
3.热运动及特点.