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35张ppt）

(共35张PPT)
第1节 分子动理论
的基本内容
第一章
人教版（2019）选择性必修三
CONTENTS
目录
物体是由大量分子组成的
01
分子热运动
02
学以致用提高练习
05
分子间的作用力
03
分子动理论
04
问题：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
古希腊学者德谟克利特：
这是由于花的原子飘到了人们鼻子里
分子极其微小，直径数量级10－10m
肉眼、光显微均不可见
扫描隧道显微镜可见单个分子或原子
【思考】：水的摩尔质量M =18g/mol，则1g水的分子数目为
n = NA/M≈ 3.3 ×1021 个。这说明什么？
物体是由大量分子组成的
一、物体是由大量分子组成的
1.分子
⑴定义：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
石墨表面原子的排布图
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
2.分子模型的建立
①固体、液体
小球模型
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
②气体
立方体模型
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：
注意：
①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。分子直径的数量级都是10-10m 。
②分子体积V0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。
3.阿伏加德罗常数：1摩尔（mol）任何物质所含的微粒数叫做阿伏加德罗常数。
NA＝6.02×1023mol－1
提示：阿伏加德罗常数是联系微观世界和宏观世界的桥梁．
宏观量
物质的摩尔质量Mmol
物质的体积V
物质的摩尔体积Vmol
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
单分子体积V0
分子的直径d
分子数N
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
常用关系式
（V0为气体分子所占据空间的体积）
若是气体：V0是气体分子所占空间
⑦物质
球体
立方体
①分子
②分子（适用于固体和液体）
③物体或
④ (只适用于固体、液体)
⑤气体分子间的平均距离
⑥固体、液体分子直径:
问题：我们知道物体是由大量分子组成的，对于物体的状态，物体静止是相对的，运动却是绝对的，怎么理解物体运动是绝对的？
二、分子热运动
实验演示：液体扩散
实验演示：气体扩散
实验演示：固体扩散
卤鸡蛋时，把鸡蛋浸泡在卤汁里一段时间后，卤汁里的色素分子会进入到蛋清中
1. 扩散现象
（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。
③温度越高，扩散现象越明显。
（2）形成原因：由物质分子的无规则运动产生
（4）意义：直接证明一切组成物质的分子都在不停地运动
2. 布朗运动
1827年，英国的一位植物学家布朗用显微镜观察植物的花粉微粒悬浮在静止水面上的形态时，却惊奇地发现这些花粉微粒都在不停地的运动中，布朗发现了花粉微粒在水中的这种运动后，人们对运动的产生原因进行了种种猜测。一颗小小的花粉颗粒，顿时掀起了一场轩然大波，面对植物学家的发现，当时的所有物理学家们显得束手无策，无法解释这一奇怪现象.整整过了半个世纪，直到1905年爱因斯坦和波兰物理学家佩兰发表了他们对布朗运动的理论研究结果，对布朗运动做出了理论上解释.
布朗
（1）在显微镜下观察布朗运动（实验演示）
（2）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，如右侧图所示:
显微镜下看到的微粒
三颗微粒每隔30秒位置的连线图
问题1：花粉微粒在显微镜下的运动有规律吗？
无规则运动
问题3：花粉微粒的大小对运动是否有影响？为什么？
与微粒大小有关，越小越明显。
问题2：图中折线是否为花粉微粒的运动轨迹？能预测微粒下一时刻的运动到的位置吗？这些折线反映了微粒的运动什么特点？
不是运动轨迹，轨迹任何时刻都无法确定，反映微粒无规则的特点。
（3）布朗运动的影响因素
问题：布朗运动除了受微粒大小影响？还与什么因素有关？
温度
影响因素1：颗粒大小
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，布朗运动明显
颗粒越大
同时跟它撞击的分子数越多
质量大，惯性大
运动状态难改变
受力的平均效果互相平衡布朗运动不明显
演示：颗粒大小对布朗运动的影响
影响因素2：温度
较低温度下的布朗运动
较高温度下的布朗运动
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
温度越高，分子运动的速率越大，显微镜下分子运动越明显
布朗运动定义：悬浮在液体（或气体）中的微小颗粒（宏观颗粒）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。
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。
⑶意义：
间接地反映了液体(或气体)分子运动的无规则性。
注意：布朗运动是颗粒运动，不是分子运动，而颗粒的运动是液体分子无规则运动撞击颗粒造成的。
布朗运动与扩散现象的区别与联系
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 它们都(间接或直接)证明了分子在永不停息地做无规则运动 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。
3.热运动
把分子永不停息地做无规则运动叫热运动。
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：
①永不停息 ②无规则 ③温度越高，热运动越激烈
不同温度下墨水的扩散
高温下的布朗运动
温度是分子热运动剧烈程度的标志。
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 扩散现象、布朗运动与热运动的比较
三、分子间的作用力
问题1：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是100ml吗？它说明了说明问题？
总体积变小没有100ml，说明液体分子间存在着空隙
问题2：我们知道无论是固体液体还是气体分子之间都存在间隙，除此之外，还有其他特性吗？
拉伸物体需要用力
引力作用
把两块纯净的铅压紧，
两块铅就合在一起。
压缩物体要用力
斥力作用
固体和液体的体
积很难被压缩
综上所述：
分子间引力和斥力是同时存在的！
1.分子间为什么有相互作用力呢？
思考与讨论：
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
斥力
斥力
引力
引力
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
（2）分子之间的引力或斥力都跟分子间距离有关，那么它们之间有怎样的关系呢？
F
0
r
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
①分子间引力和斥力随分子间距的变化曲线
r0
F斥
F引
A.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
B.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。
四、分子动理论
1. 基本内容：
⑴ 物体是由大量分子组成的；
⑵ 分子在做永不停息的无规则运动；
⑶ 分子之间存在着相互作用力。
2. 统计规律：
分子无时不刻在做无规则的热运动，对于某一个分子而言，在某时刻其运动状态具有偶然性（运动无规律），但从总体来看，大量分子的运动却有一定的规律，这种规律叫做统计规律。
A．
B．
C．
D．
1.已知水的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏加德罗常数为NA．若用m0表示一个水分子的质量，用V0表示一个水分子的体积，下列表达式中正确的是（　）
五、学以致用提高练习
【答案】A
【解析】AB．一个分子的质量等于摩尔质量除以阿伏加德罗常数，有 故A正确，B错误。CD．由于水分子间隙小，所以水分子的体积等于摩尔体积除以阿伏加德罗常数，则有 故CD错误。故选A。
2．“墨滴入水，扩而散之，徐徐混匀”。下列分析正确的是（　　）
A．混合均匀主要是由于碳粒受重力作用
B．混合均匀的过程中，水分子和碳粒都做无规则运动
C．使用碳粒更大的墨汁，混合均匀的过程进行得更迅速
D．墨汁的运动是由于碳粒和水分子发生化学反应而引起的
【答案】B
【解析】A．碳素墨水滴入清水中，观察到的布朗运动是液体分子不停地做无规则撞击碳悬浮微粒，悬浮微粒受到的来自各个方向的液体分子的撞击作用不平衡的导致的无规则运动，不是由于碳粒受重力作用，故A错误；
B．混合均匀的过程中，水分子做无规则的运动，碳粒的布朗运动也是做无规则运动，故B正确；
C．当悬浮微粒越小时，悬浮微粒受到的来自各个方向的液体分子的撞击作用不平衡表现的越强，即布朗运动越显著，所以使用碳粒更小的墨汁，混合均匀的过程进行得更迅速，故C错误；
D．墨汁的扩散运动是由于微粒受到的来自各个方向的液体分子的撞击作用不平衡引起的，故D错误。故选B。
3.关于热学中的一些基本概念，下列说法正确的是（　　）
A．物体是由大量分子组成的，分子是不可再分的最小单元
B．分子间的斥力和引力总是同时存在的，且随着分子之间的距离增大而增大
C．分子做永不停息的无规则热运动，布朗运动就是分子的热运动
D．温度越高，分子热运动就越剧烈
【答案】D
4.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
【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
5.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：
容器内气体物质的量为：
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：