物理人教版（2019）选择性必修第三册1.1分子动理论的基本内容（共49张ppt）

(共49张PPT)
第一节
分子动理论的基本内容
第一章 分子动理论
学习目标
1
新课讲解
3
新课导入
2
经典例题
4
课堂练习
5
本课小结
6
目录
学习目标
1.了解扩散现象及布朗运动，理解扩散现象及布朗运动产生的原因。
2.知道什么是分子的热运动，理解分子热运动与温度的关系。
3.知道分子间存在着空隙和相互作用力。
4.知道分子力与分子间距离的关系。
5.明确分子动理论的内容
新课导入
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
这是由于花的原子飘到了人们鼻子里
这些“花的原子”究竟是怎么运动的 物质究竟是由什么组成的呢？
德谟克利特
第一节
物质是由大量的分子
组成的
物质是由大量的分子组成的
化学中讲的分子是：分子是物质中能够独立存在的相对稳定并保持该物质物理化学特性的最小单元
或是原子（如金属）或是离子（盐类）或是分子（如有机物）。
除了一些有机物质的大分子外，多数分子尺寸的数量级为10-10m。
定义：
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。
分子模型：
球体
石墨表面原子的排布图
分子
扫描隧道显微镜
扫瞄隧道显微镜下的硅片表面原子的图像
分子模型：
球体
球体模型
固体、液体
球体模型
d
d
d
d
因为固体和液体分子之间排列较紧密，分子间的缝隙较小，一般将固体、液体分子当成球体。设固体或液体分子的体积为V0，分子的直径为d，摩尔体积为Vm ，则有
立方体模型
②气体
立方体模型
气体分子间的平均距离
d
d
d
气体分子间的距离远大于分子直径
阿伏伽德罗常数
数值：
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．
意义：
定义：
NA＝6.02×1023 mol－1
标准情况下气体摩尔体积
VA=22.4 L/mol
1 mL=1 cm3 1 L=1 dm3
M
—
m0
Vm
—
V0
=NA=
密度
ρ
宏观量
微观量
宏观量
微观量
宏观量与微观量
宏观量
物质的摩尔质量Mmol
物质的密度ρ
物质的摩尔数n
物质的质量m
物质的体积V
物质的摩尔体积Vmol
微观量
单分子质量m0
分子的直径d
分子数N
分子体积V0
常用公式
一个分子质量：
1
2
3
4
（固、液、气）
一个分子所占的体积：
（一般适用于固体和液体，对于气体，
表示一个分子所占据的空间大小）
物体所含的分子数：
（固、液、气）
物体的密度：
（固、液、气）
特别提醒
不论把分子看成球体还是看成立方体,都只是一种简化的模型，是一种近似的处理方法。由于建立的模型不同，得出的结果稍有不同，但分子直径的数量级都是10-10 m
一般分子的质量的数量级为10-26 kg
思考
分子体积的意义: 对于固体和液体指分子的体积，对于气体则指每个分子所占据空间的体积
知道了物体是由大量分子组成的，阿伏伽德罗常数量是联系宏观与微观世界的桥梁。那么构成物体的分子是处于运动状态还是静止状态呢？
第二节
分子热运动
扩散现象
引起扩散的原因：
不同物质相互接触时能够彼此进入对方的现象叫做扩散
定义：
是物质分子的无规则运动产生的。
想一想
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？
气体扩散
液体扩散
固体扩散
酱油的色素分子
扩散到鸡蛋中
扩散现象
物质处于气态、液液、固态都能够发生扩散现象。
特点：
温度越高，扩散现象越明显。
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。
扩散意义：
扩散应用：
直接证明组成物质的分子在不停地运动着。
在纯净半导体材料中掺入其他元素。
演示实验
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。
演示实验
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
探究
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？
每隔30 s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:
用显微镜观察炭粒的运动
问题
能否预测炭粒下一时刻的位置？
布朗运动
特点：
悬浮于液体（或气体）中的微粒的无规则运动
定义：
微粒越小，运动就越明显
布朗
布朗运动
显微镜下的微粒
影响布朗运动的因素
颗粒越小
每一瞬间受到分子撞击的数目越少
受力极易不平衡
颗粒越大
同时跟它撞击的分子数越多
受力的平均效果互相平衡
质量大，惯性大
运动状态难改变
影响因素—颗粒大小
影响布朗运动的因素
温度越高
分子运动的速率越大
显微镜下分子运动越明显
影响因素—温度
较低温度下的布朗运动
较高温度下
的布朗运动
影响布朗运动的因素
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
综上所述：颗粒越小，布朗运动越明显；温度越高，布朗运动越明显
热运动
把分子永不停息地做无规则运动叫热运动
定义：
特点：
说明：
温度越高，热运动越激烈
永不停息
无规则
不同温度下墨水的扩散
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
高温下的布朗运动
扩散现象、布朗运动与热运动的比较
扩散现象 布朗运动 热运动
主体 分子 固体微小颗粒 分子
区别 是分子的运动，发生在固体、液体、气体任何两种物质之间 是比分子大得多的颗粒的运动，只能在液体、气体中发生，不能在固体中发生 是分子的运动，不能通过光学显微镜直接观察到
共同点 （1）都是无规则运动 （2）都随温度的升高而更加剧烈 联系 扩散现象、布朗运动都反映了分子做无规则的热运动，都是分子热运动的宏观表现 第三节
分子间的作用力
探究
向A、B两个量筒中分别倒入50 ml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？
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
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
分子间的作用力
弹簧
物体被拉伸，分子间隙增大从而产生引力来抵抗拉力
物体被压缩，分子间隙减少从而产生斥力来抵抗压力
①分子间的引力和斥力同时存在
引起分子间作用力的原因
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
引力
引力
斥力
分子间作用力跟分子间的距离有关
F
o
r
r0
当r = r0，分子间的作用力 F 为0，这个位置称为平衡位置
当r < r0，分子间的作用力 F 表现为斥力
当r > r0，分子间的作用力F表现为引力
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。
第四节
分子动理论
分子动理论
1.分子动理论的内容：
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
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
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
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）。
分子动理论
热学研究中常以基本图像为出发点，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)
经典例题
关于分子动理论，下列说法正确的是( )
A.布朗运动是固体分子无规则热运动的反映
B.温度是分子内能的标志，温度越高，分子内能越大
C.分子间相互作用的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小
D.有人吸烟时，就会看到烟雾在空中弥漫，这是分子的无规则运动
C
答案：C
解析：A.布朗运动是悬浮在液体中的微粒做的无规则的运动，是液体分子无规则热运动的反映，选项A错误；
B.温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子平均动能越大，选项B错误；
C.分子同相互作用的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，选项C正确；
D.分子的无规则运动都是肉眼不可直接见到的，烟雾可见，所以不是分子无规则运动，选项D错误。
故选C。
人们常用空调调节室内空气的温度，下列说法中正确的有( )
A.空调风速越大，室内空气的分子动能也越大
B.室内温度为0℃时，则室内空气分子热运动停止
C.空调制冷使得室内温度下降，则速率小的空气分子比例增多
D.空调过滤器能够吸附PM2.5颗粒，此颗粒的运动是分子热运动
C
答案：C
解析：A.室内空气的分子动能只与温度有关，与空调的风速无关，故A错误；
B.热传递存在方向性的含义是指热量可以自发的从高温物体传递到低温物体，而不能自发地从低温物体传递到高温物体，但若有其它影响可以将热量从低温物体传递到高温物体，空调既能制热又能制冷，是通过空调压缩机做功完成的，并不是自发完成的，故B错误；
C.空调制冷使得室内温度下降，根据温度是分子平均动能的标志可知，速率小的空气分子比例增大，故C正确；
D.PM2.5颗粒是肉眼看不见的固体小颗粒，做的是布朗运动，不是分子热运动，故D错误。
故选C。
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关系图像如图中曲线所示，F>0为斥力，F<0为引力.a、b、c、d为r轴上四个特定的位置，现把乙分子从a处由静止释放，则( )
A.乙分子从a到c一直加速
B.乙分子从a到b加速，从b到c减速
C.乙分子从a到c过程中，分子间的作用力先做正功后做负功
D.乙分子从a到c过程中，在b点动量最大
A
答案：A
解析：由题意，F < 0 时两分子之间为引力，乙分子从a到c的过程中，乙分子一直受引力的作用，引力与运动方向相同，则乙分子一直加速，到c点时速度最大，动量最大，分子间的作用力一直做正功，故A正确，B、C、D错误
当堂检测
新型冠状病毒主要的传播途径是大的呼吸道飞沫，而不是小的气溶胶悬浮颗粒。飞沫的重量足够大，它们不会飞很远，而是在飞行一小段距离后从空中落下；用显微镜可观察到气溶胶颗粒的无规则运动。列有关飞沫和气溶胶在空气中运动的说法正确的是( )
A.气溶胶悬浮在空气中的运动是分子运动
B.飞沫在空气中的运动是布朗运动
C.温度越高，飞沫在空气中的运动越剧烈
D.若温度不变，气溶胶颗粒越小，在空气中的无规则运动越剧烈
D
答案：D
解析：气溶胶是固体小颗粒，固体小颗粒悬浮在空气中，受到气体分子撞击不均匀，造成固体小颗粒的运动，它不是空气分子的运动，但可以反映空气分子的运动，是布朗运动，故A错误；布朗运动是固体小颗粒的运动，飞沫重量大，不是固体小颗粒，故其运动不能看成布朗运动，故B错误；飞沫运动不是分子的运动，也不是布朗运动，与分子运动无关，所以温度变高，飞沫在空气中的运动不一定更剧烈，故C错误；若温度不变，颗粒越小，布朗运动越剧烈，故气溶胶颗粒越小，在空气中的无规则运动越剧烈，故D正确.
图甲和图乙是某同学从资料中查到的两张记录水中炭粒运动位置连线的图片，记录炭粒位置的时间间隔均为30 s，两方格纸每格表示的长度相同，下列说法中正确的是( )
A.炭粒的运动即布朗运动，也就是分子的运动
B.炭粒的运动是由于其内部分子在不停地做无规则运动产生的
C.若水温相同，则图甲中炭粒的颗粒较大
D.若炭粒大小相同，则图甲中水分子的热运动较剧烈
C
答案：C
解析：布朗运动是悬浮固体颗粒的运动，是由于液体分子的无规则热运动导致固体颗粒受力不平衡，但我们看到的是固体颗粒的机械运动，不是分子的运动，A错误；炭粒的运动是由于水分子在不停地做无规则运动，与炭粒发生碰撞，炭粒受力不平衡产生的运动，B错误；若水温相同，水分子的热运动剧烈程度相同，则炭粒越小，受力不平衡性越明显，布朗运动越显著，根据图像中炭粒的活动范围可知，题图乙中炭粒的运动显著一些，即题图乙中炭粒的颗粒较小，水分子的热运动剧烈程度相同，图甲中炭粒的颗粒较大，C正确；根据图像中炭粒的活动范围可知，题图乙中炭粒的运动显著一些，即题图乙中水分子的热运动较剧烈，D错误
陆游在诗作《村居书喜》中写到“花气袭人知骤暖，鹊声穿树喜新晴”.关于“花气袭人”，下列说法正确的是( )
A.“花气袭人”的主要原因是有微风吹过
B.“花气袭人”说明分子之间存在着相互作用力
C.温度越高，“花气袭人”现象越明显
D.“花气袭人”说明分子之间存在着空隙
C
答案：C
解析：“花气袭人”的主要原因是气体分子在永不停息地做无规则运动，A、B、D错误；温度越高，分子无规则运动越剧烈，“花气袭人”现象越明显，C正确
本课小结