人教版（2019）选修三 1.1分子动理论的基本内容 课件49张

(共49张PPT)
第一章 分子动理论
1.1 分子动理论的基本内容
人教版（2019）高中物理选择性必修第二册
CONTENTS
01
物体是由大量分子组成的
02
分子热运动
03
分子间的作用力
04
目录
典型例题
分子动理论
暮春时节，金黄的油菜花铺满了原野。你有没有想过，为什么能够闻到这沁人心脾的香味呢
经过很长一段探索历程之后，人们逐渐认识到，这种运动也是自然界中普遍存在的一种运动形式1热运动。热学就是研究物质热运动规律及其应用的一门学科，是物理学的一个重要组成部分。
如果我们把地球的大小与一个苹果的大小相比，那就相当于将直径为1 cm的球与分子相比。可见，分子是极其微小的。我们曾经研究过物体的运动，那么，构成物体的微小分子会怎样运动呢？
新课导入
01
物体是由大量分子组成的
分子动理论
1.分子
⑴定义：
研究化学性质：物质组成微粒，分子、原子、或者离子。
研究热学运动性质和规律：分子、原子、或者离子这些微粒统称为分子。
我国科学家用扫描隧道显微镜拍摄的石墨表面原子的排布图，图中的每个亮斑都是一个碳原子。
⑵分子模型：
球体
扫描隧道显微镜
石墨表面原子的排布图
放大上亿倍的蛋白质分子结构模型
利用纳米技术把铁原子排成“师”字
扫瞄隧道显微镜下的硅片表面原子的图像
把分子看做小球，这是分子的简化模型。实际上，分子有着复杂的内部结构，并不是小球。我们通常说分子的直径有多大、只是对分子大小的一种粗略描述。
两种模型
在热力学研究中，我们把固体和液体的单个分子可看成是一个小球；单个气体分子和其占有的空间当作一个小立方体，气体分子位于每个立方体的中心。
油酸分子
①固体、液体
小球模型
d
d
d
d
在计算固液体分子大小时，作为一个近似的物理模型，一般可把分子看成是一小球，小球紧密排列在一起（忽略小球间的空隙）。则：
分子的直径
②气体
立方体模型
气体分子间的平均距离
d
d
d
立方体模型：在计算气体分子大小时，把每个分子和其占有的空间当作一个小立方体，气体分子位于每个立方体的中心，这个小立方体的边长等于分子间的平均距离.即：
⑵数值：
2.阿伏加德罗常数
1 mol的任何物质都含有相同的粒子数.
是微观世界的一个重要常数，是联系微观物理量和宏观物理量的桥梁．
⑶意义：
⑴定义：
NA＝6.02×1023mol－1
3.计算：宏观量与微观量的关系
微观量
m0—分子质量
V0—分子体积
d—分子直径
V—物体体积
Vmol—摩尔体积
m—物体的质量
Mmol—摩尔质量
ρ—物体的密度
宏观量
微观 宏观
NA
桥梁
标况下气体摩尔体积VA=22.4L/mol
1mL=1cm3 1L=1dm3
分子质量：
分子平均占有的体积：
1mol物质的体积：
气体分子间距离（立方体模型）：
固体或液体分子的直径（球体模型）：
物体所含分子数：
球体
一般分子的质量的数量级为10-26kg
02
分子热运动
分子动理论
（1）定义：不同物质相互接触时能够彼此进入对方的现象叫做扩散。
（2）引起扩散的原因：是物质分子的无规则运动产生的。
气体和液体都可以发生扩散现象，固体之间可以发生扩散现象吗？
想一想
1.扩散现象
（3）特点
①物质处于气态、液液、固态都能够发生扩散现象。
②温度越高，扩散现象越明显。
③浓度大处向浓度小处扩散，且受“已进入对方”的分子浓度的限制，当进入对方的分子浓度较低时，扩散现象较为明显。
直接证明组成物质的分子在不停地运动着。
⑷意义：
⑸应用：
在纯净半导体材料中掺入其他元素。
酱油的色素分子扩散到蛋清中
演 示
用显微镜观察炭粒的运动
取1滴用水稀释的碳素墨汁，滴在载玻片上，盖上盖玻片，放在高倍显微镜下观察小炭粒的运动情况。调节显微镜的放大倍数，如调节至400倍或1000倍，观察悬浊液中小炭粒的运动情况。目镜中观察的结果可以通过显示器呈现出来。
改变悬浊液的温度。重复上述操作，观察悬浊液中小炭粒的运动情况。
用显微镜观察炭粒的运动
改变悬浊液的温度。重复上述操作，观察悬浊液中小炭粒的运动情况。
看到的炭粒的运动有规律吗？
运动快慢与炭粒的大小有关吗？
无规则
运动快慢与颗粒大小有关
用显微镜观察炭粒的运动
每隔30s记下三颗微粒运动的位置，用折线分别依次连接这些点，如图所示:
⑴图中折线是否为炭粒的运动径迹？是否为水分子的运动径迹？
⑵能否预测炭粒下一时刻的位置？
想一想
显微镜下看到的微粒
布朗
2.布朗运动
悬浮在液体（或气体）中的微小颗粒永不停息地无规则运动。
⑴特点
①布朗运动永不停息。
②微粒越小，布朗运动越明显。
③在任何温度下都会发生，温度越高，布朗运动越明显。
宏观颗粒
⑵原因：
大量液体(或气体)分子对悬浮微粒撞击作用的不平衡性造成的。
间接地反映了液体(或气体)分子运动的无规则性。
⑶意义：
布朗运动跟什么因素有关
？
布朗运动的影响因素：颗粒的大小和温度
5
2
50
45
颗粒越小
每一瞬间受到液体
分子撞击的数目少
受力极易不平衡
颗粒越大
同时跟它撞击的分子数多
受力的平均效果互相平衡
质量大，惯性大
运动状态难改变
颗粒越大越明显还是越小越明显？
影响因素—颗粒大小
颗粒小
温度高
瞬间与微粒撞击的分子数越少
撞击作用的的不平衡性越明显
液体分子运动越激烈
布朗运动越明显
对布朗微粒撞击频率和强度越高
综上：颗粒越小，布朗运动越明显；温度越高，布朗运动越明显
布朗运动 扩散现象
区别 固体颗粒足够小，悬浮在气体或液体中. 两种不同物质相互接触，彼此进入对方.
温度高低，颗粒大小. 温度高低，物质的密度差，溶液的浓度差.
是液体或气体分子无规则运动的反映. 是物质分子的无规则运动.
联系 布朗运动与扩散现象的区别与联系
扩散现象是分子运动的直接证明；布朗运动间接证明了液体分子的无规则运动。
把分子永不停息地做无规则运动叫热运动。
温度越高，热运动越激烈
①布朗运动是热运动的宏观体现，热运动是布朗运动的微观本质.
②布朗运动是热运动的间接反映，扩散现象是热运动的直接反映.
⑴定义：
⑶说明
⑵特点：
3.热运动
永不停息
无规则
不同温度下墨水的扩散
高温下的布朗运动
03
分子间的作用力
分子动理论
向A、B两个量筒中分别倒入50ml的水和酒精，然后再将A量筒中的水倒入B量筒中，观察混合后液体的体积。它说明了说明问题？
做一做
水
酒精
总体积变小
说明液体分子间存在着空隙
金铅块扩散
气体易压缩
总体积变小
固体和液体的分子间隙较小
气体分子的间隙大
②分子之间存在着相互作用力
能聚集在一起
①组成物质的分子之间存在间隙
▲引起分子间相互作用力的原因
我们知道，分子是由原子组成的.原子内部有带正电的原子核和带负电的电子.两原子的电子与电子间，原子核与原子核间存在斥力；两原子中的电子与原子核间存在引力，故分子间作用力是电子、原子核间的库仑力（电磁力）的总体体现.
而库仑力的大小与电荷间距有关，显然，分子间作用力跟分子间的距离有关.
斥力
斥力
引力
引力
F
0
r
2、分子间引力和斥力的变化规律
纵轴表示分子间的作用力
正值表示F斥
横轴表示分子间的距离
负值表示F引
⑴分子间引力和斥力随分子间距的变化曲线
r0
F斥
F引
①分子间的引力和斥力都随分子间的距离增大而减小， 但斥力比引力变化更 快 。
②分子间的引力和斥力同时存在，
实际表现出来的分子力是分子引力和斥力的合力（分子力）。
2、分子间引力和斥力的变化规律
⑵分子力随分子间距的变化规律
0
F
F斥
F引
F分
r
r0
①当r=r0=10-10m时，F引＝F斥，分子力F分＝0，分子处于平衡状态。
②当r＞r0时，F斥＜F引，分子力表现为引力。随r 的增加，分子力先增大后减小。
③当r＜r0时，F斥＞F引，分子力表现为斥力。随r的减小，分子力增大。
④当r＞10r0（10-9m）时，分子力等于0。
10r0
分子间作用力是带正电的原子核和带负电的电子的相互作用引起的。
04
分子动理论
分子动理论
1.分子动理论的内容：物体是由大量分子组成的，分子永不停息的做无规则运动，分子间存在相互作用力。
2.从总体来看，大量分子的运动却有一定的规律，这种规律叫做统计规律。
①物体是由大量分子组成的
②分子在做永不停息的无规则热运动
③分子间存在着相互作用的引力和斥力
物体是由大量分子组成，这些分子没有统一运动步调，对于单个的分子而言，分子运动方向和速率大小都具有偶然性，但是对于大量的分子却表现出规律性。这种由大量偶然事件的整体表现出来的规律，叫做统计规律。如本章第3节我们将研究分子运动速率的分布规律（统计规律）。
把物质的热学性质和规律看作微观粒子热运动的宏观表现。
分子动理论（molecular kinetic theory）
物质是由大量分子组成的
1
分子永不停息地做无规则的运动
2
分子之间存在着相互作用力
3
以上就是物质结构的基本图像.在热学研究中常常以这样的基本图像为出发点，把物质的热学性质和规律看做微观粒子热运动的宏观表现.这样建立的理论是一种微观统计理论，叫做分子动理论.
热学
热现象的宏观理论——研究热现象一般规律，不涉及热现象微观解释(热力学)
热现象的微观理论——从分子动理论的角度来研究宏观热现象的规律(统计物理学)
05
典例分析
分子动理论
【例题】如图所示，一棱长为L的立方体容器内充有密度为ρ的某种气体，已知该气体的摩尔质量为μ，阿伏加德罗常数为NA。求：
(1)容器内气体的分子数；
(2)气体分子间的平均间距。
解析：
⑴容器内气体的质量为：
容器内气体物质的质为：
容器内气体的分子数为：
⑵设气体分子间的平均距离为d，将分子占据的空间看做立方体，则有：
可得：
【例题】仅利用下列某一组数据，可以计算出阿伏加德罗常数的是（ ）
A.水的密度和水的摩尔质量
B.水分子的体积和水分子的质量
C.水的摩尔质量和水分子的体积
D.水的摩尔质量和水分子的质量
D
解析　知道水的密度和水的摩尔质量可以求出其摩尔体积，不能计算出阿伏加德罗常数，故A错误；知道水分子的体积和水分子的质量，不能求出水的摩尔质量或摩尔体积，所以不能求出阿伏加德罗常数，故B错误；知道水的摩尔质量和水分子的体积，不知道水的密度，故不能求出阿伏加德罗常数，选项C错误；用水的摩尔质量除以水分子的质量可以求得阿伏加德罗常数，故D正确.
变式训练：(多选)阿伏加德罗常数是NA(单位为mol－1)，铜的摩尔质量为M(单位为kg/mol)，铜的密度为ρ(单位为kg/m3)，则下列说法正确的是（ ）
D.1 kg铜所含有的原子数目是ρNA
√
√
√
【例题】
CD
BCD
【例题】
B
BD
1、关于布朗运动和扩散现象，下列说法中正确的是（ ）
A.布朗运动和扩散现象都能在气体、液体、固体中发生
B.布朗运动和扩散现象都是分子运动
C.布朗运动和扩散现象都是温度越高越明显
D.布朗运动和扩散现象都可以用肉眼直接观察
C
小试牛刀
2、有两个分子，设想它们之间相隔10倍直径以上的距离，逐渐被压缩到不能再靠近的距离，在这过程中，下面关于分子力变化的说法正确的是( )
Ａ.分子间的斥力增大，引力变小;
Ｂ.分子间的斥力变小，引力变大;
Ｃ.分子间的斥力和引力都变大，但斥力比引力变化快;
Ｄ.分子力从零逐渐变大到某一数值后，逐渐减小到零，
然后又从零逐渐增大到某一数值.
C D
小试牛刀
3、把冰分子看成一个球体，不冰分子之间空隙，则由冰的 ，可估算得冰分子直径的数量级是（ ）
A.10-8m B. 10-10m C. 10-12m D. 10-14m
解析：
冰的摩尔体积：
单个冰分子的体积：
B
小试牛刀