1.1 物体是由大量分子组成的 课件（共30张PPT）高中物理教科版（2019）选择性必修第三册第一章 分子动理论

(共30张PPT)
第一章　分子动理论
1.1 物体是由大量分子组成的
一、物体是由大量分子组成的
万物的本原是原子和虚空。原子是不可再分的物质微粒，虚空是原子运动的场所。世界万物都是由在虚空中运动着的原子构成。
中国古代的自然观，以老子为代表。
“道”是一种混沌未分的初始态，无为自化，清静自正，是天地之始，万物之母，为化生万物的根源。道生一，一生二，二生三，三生万物 ，世界万物的都是由“道”组成。
西方古代的自然观，以德谟克利特为代表。
现代认知：
化学中讲的分子是：具有各种物质的化学性质的最小微粒。
实际上构成物质的单元是多种多样的，或是原子（如金属）或是离子（盐类）或是分子（如有机物）。
在热学中，由于原子、离子、分子这些微粒做热运动时遵从相同的规律，通常统称为分子。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。
1、物体是由大量分子组成的。
2、分子的大小
组成物质的分子是很小的，不但用肉眼不能直接看到它们，就是用光学显微镜也看不到它们。那怎么才能看到分子呢
扫描隧道显微镜
（能放大几亿倍！)
扫描隧道显微镜，1982年用此人类才观测到物质表面原子的排列。
扫描隧道显微镜下的硅片表面原子的图像。
分子的体积很小：分子直径的数量级是10-10m；
分子的质量很小：分子质量的数量级是10-26kg。
我国科学家在1993年首次利用超真空扫描隧道显微镜技术，在一块晶体硅的表面直接移动硅原子写下了“中国” 两字。
二、阿伏伽德罗常数
1、定义：1 mol的任何物质都含有相同的粒子数，这个数量用阿伏加德罗常数表示。
2、大小：NA＝6.02×1023 mol－1。
3、阿伏加德罗常数是联系微观世界和宏观世界的桥梁
阿伏加德罗常数把摩尔质量Mmol、摩尔体积Vmol、物体的质量m、物体的体积V、物体的密度ρ等宏观量，跟单个分子的质量m0、单个分子的体积V0等微观量联系起来。
宏观量
微观量
宏观量
微观量
（ 2 ）阿伏加德罗常数公式NA= ，只适用于固体、液体。对气体不成立，固体和液体分子排列比较紧密，分子间距可以忽略，但气体分子间距较大，分子间距不能忽略。
三、分子的两种模型
1、球体模型
固体和液体可看作一个一个紧挨着的球形分子排列而成，忽略分子间空隙，如图所示。
d
d
d
d
2、立方体模型
气体分子间的空隙很大，把气体分成若干个小立方体，气体分子位于每个小立方体的中心，每个小立方体是位于中心的分子占有的活动空间，这时忽略气体分子的大小。
【例1】NA代表阿伏加德罗常数，下列说法正确的是（ ）
A.在同温同压时，相同体积的任何气体单质所含的原子数目相同
B.2 g氢气所含原子数目为NA
C.在常温常压下，11.2 L氮气所含的原子数目为NA
D.17 g氨气所含质子数为10NA
D
【例2】（多选）仅利用下列某一组数据，可以求出阿伏加德罗常数的是（ ）
A.水的摩尔质量和水分子的体积
B.水的摩尔质量和水分子的质量
C.氧气的摩尔质量和氧气分子的质量
D.氧气的摩尔体积和氧气分子的体积
BC
【例3】（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（ ）
ABC
【例4】某种液体的密度为ρ＝0.8×103 kg/m3，摩尔质量为M0＝4.0× 10－2 kg/mol，阿伏加德罗常数为NA＝6.0×1023 mol－1，求：
（1）1 L此液体中分子的个数；
（2）若将液体分子视为球体，求此液体分子的直径（保留一位有效数字）。
（1）1.2×1025
（2）5×10－10 m
【例5】估算法是根据生活和生产中的一些物理数据对所求物理量的数值和数量级大致推算的一种近似方法。在标准状况下，水蒸气的摩尔体积V＝22.4×10－3 m3/mol，NA＝6.02×1023 mol－1，水的摩尔质量M＝18 g/mol，水的密度ρ＝1×103 kg/m3，请进行下列估算（计算结果均保留1位有效数字）
（1）在标准状况下，水蒸气分子间的平均距离约为多少？
（2）水分子的直径约为多少？
（1）3×10－9 m
≈4×10－10 m
课时精练
1、从下列哪一组物理量可以算出氧气的摩尔质量（ ）
A.氧气的密度和阿伏加德罗常数
B.氧气分子的体积和阿伏加德罗常数
C.氧气分子的质量和阿伏加德罗常数
D.氧气分子的体积和氧气分子的质量
C
2、用M表示液体或固体的摩尔质量，m表示分子质量，ρ表示物质密度，Vmol表示摩尔体积，V0表示分子体积。NA表示阿伏加德罗常数，下列关系式不正确的是（ ）
A
3、（多选）某气体的摩尔质量为M，分子质量为m。若1 mol该气体的体积为Vm，密度为ρ，则下列表示该气体单位体积分子数的关系式中正确的是（ ）（阿伏加德罗常数为NA）
ABC
4、（多选）某种物质的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏加德罗常数为NA，则关于该物质的说法正确的是（ ）
ABD
5、已知阿伏加德罗常数为NA，某物质的摩尔质量为M（g/mol），则该物质的分子质量和m kg水中所含氢原子数分别是（ ）
A
6、已知在标准状况下，1 mol氢气的体积为22.4 L，氢气分子间距约为（ ）
A.10－9 m B.10－10 m
C.10－11 m D.10－8 m
A
7、已知水银的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏加德罗常数为NA，则水银分子的直径是（ ）
A
8、（多选）设某种液体的摩尔质量为μ，分子半径或边长为d，已知阿伏加德罗常数为NA，下列说法正确的是（ ）
BD
9、铁的密度ρ＝7.8×103 kg/m3、摩尔质量M＝5.6×10－2 kg/mol，阿伏加德罗常数NA＝6.0×1023 mol－1。可将铁原子视为球体，试估算（结果保留一位有效数字）
（1）1 g铁含有的原子数；
（2）铁原子的直径大小。
（1）1×1022个
（2）3×10－10 m
10、已知水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3，水的摩尔质量M＝1.8×10－2 kg/mol，在标准状况下，水蒸气的摩尔体积Vmol＝22.4×10－3 m3/mol，水蒸气分子的间距约是水分子直径的（阿伏加德罗常数为6.02×1023 mol－1）（ ）
A.1倍 B.10倍 C.100倍 D.1 000倍
B
11、（多选）已知地球大气层的厚度h远小于地球半径R，空气平均摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，地面大气压强是由大气的重力产生的，大小为p0，重力加速度大小为g。由以上数据可估算（ ）
AC
12、已知氧气分子的质量m＝5.3×10－26 kg，标准状况下氧气的密度ρ＝1.43 kg/m3，阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023 mol－1，求：（计算结果均保留两位有效数字）
（1）氧气的摩尔质量；
（2）标准状况下氧气分子间的平均距离；
（3）标准状况下1 cm3的氧气中含有的氧气分子数。
（1）3.2×10－2 kg/mol
（3）1 cm3氧气的质量为
m′＝ρV′＝1.43×1×10－6 kg＝1.43×10－6 kg
则1 cm3氧气中含有的氧气分子个数
第一章　分子动理论
1.2 分子热运动
和分子间的作用力
一、分子热运动
1、扩散现象
（1）定义：不同种物质能够彼此进入对方的现象。
（2）产生原因：扩散现象并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。
（3）意义：扩散现象是物质分子永不停息地做无规则运动的证据之一。
（4）应用：生产半导体器件时，在高温条件下通过分子的扩散，在纯净半导体材料中掺入其他元素。
（5）影响扩散快慢的因素：
物态：气态物质的扩散现象最容易发生，液态物质次之，固态物质的扩散现象在常温下短时间内不明显。
温度：温度越高，扩散现象越显著。
浓度差：扩散现象发生的快慢程度还受到“已进入对方”的分子浓度的限制，当浓度差大时，扩散现象较为显著。
（6）扩散现象说明：分子之间有空隙；分子永不停息地做无规则运动。
2、布朗运动
演示实验：用显微镜追踪炭粒的运动。
（1）定义：悬浮微粒的无规则运动。
微粒的大小：做布朗运动的微粒是由许多分子组成的固体颗粒而不是单个分子。其大小直接用人眼观察不到，但在光学显微镜下可以看到（其大小在10－6 m的数量级）。
（2）布朗运动产生的原因：液体分子不停地做无规则运动，不断地撞击微粒。如图，悬浮的微粒足够小时，来自各个方向的液体分子撞击作用力不平衡，在某一瞬间，微粒在某个方向受到的撞击作用较强，在下一瞬间，微粒受到另一方向的撞击作用较强，这样，就引起了微粒的无规则运动。
（3）实质及意义：布朗运动既不是液体分子的运动，也不是固体小颗粒分子的运动，而是小颗粒的运动。布朗运动实质是由液体分子与悬浮微粒间相互作用引起的，反映了液体分子的无规则运动。
（4）影响因素：
①悬浮的微粒越小，布朗运动越明显。
悬浮在液体中的微粒越小，在某一瞬间跟它相撞的液体分子数越少，撞击作用的不平衡性表现得越明显，并且微粒越小，它的质量越小，其运动状态越容易被改变，布朗运动越明显。
②温度越高，布朗运动越剧烈。
（5）分子运动的特点：
①分子运动无规则性：布朗运动的无规则是由于液体分子对布朗粒子的撞击无规则，即分子运动无规则。
②分子运动永不停息：布朗运动的永不停息是由于液体分子永不停息的撞击，即分子运动永不停息。
③分子的运动随温度的升高而加剧：布朗运动随温度的升高而加快，是因为液体分子对粒子的碰撞越频繁，即分子运动随温度升高而加剧。
3、热运动
（1）热现象：自然界中与物体冷热程度（温度）有关的现象称为热现象。如：扩散现象、布朗运动。
（2）热运动：分子永不停息的无规则运动。
（3）热运动的标志：温度是分子热运动剧烈程度的标志。
【思考】
1、追踪一粒炭粒，每隔一段时间记下它们的位置，用折线分别依次连接这些点，折线是否为炭粒的运动径迹？是否为水分子的运动径迹？
2、悬浮在液体中较大的颗粒为何不做布朗运动？
在扩散现象中，温度越高，扩散得越快。观察布朗运动，温度越高，悬浮微粒的运动就越明显。
可见，分子的无规则运动与温度有关系，温度越高，这种运动越剧烈。因此，我们把分子这种永不停息的无规则运动叫作热运动。
【思考】布朗运动是不是热运动？
4、热运动的特点：
（1）分子的“无规则运动”，是指由于分子之间的相互碰撞，每个分子的运动速度无论是方向还是大小都在不断地变化。
（2）热运动是对于大量分子的整体而言的（具有统计意义），对个别分子无意义。
（3）分子热运动的剧烈程度虽然受到温度影响，温度高分子热运动快，温度低分子热运动慢，但分子热运动永远不会停息。
【例1】关于扩散现象，下列说法正确的是（ ）
A.只有气体和液体才能发生扩散现象
B.扩散现象使人们直接看到了分子的运动
C.扩散现象说明分子是整体定向移动的
D.温度越高，分子热运动越剧烈，扩散现象越明显
D
【例2】据研究发现，新冠病毒感染的肺炎传播途径之一是气溶胶传播。气溶胶是指悬浮在气体介质中的固态或液态颗粒所组成的气态分散系统，这些固态或液态颗粒在气体中做布朗运动。关于气溶胶做的布朗运动，下列说法正确的是（ ）
A.气溶胶分子的无规则运动是布朗运动
B.布朗运动反映了气体分子之间存在着斥力
C.悬浮在气体中的颗粒越小，布朗运动越明显
D.当固态或液态颗粒很小时，能很长时间都悬浮在气体中是因为气体浮力作用
C
【例3】关于分子的热运动，以下叙述正确的是（ ）
A.布朗运动就是分子的热运动
B.同种物质的分子的热运动剧烈程度相同
C.气体分子的热运动不一定比液体分子剧烈
D.物体运动的速度越大，其内部的分子热运动就越剧烈
C
布朗运动与热运动的区别与联系
布朗运动 热运动
不同点 研究对象 固体微粒 分子
观察难易程度 可以在显微镜下看到，肉眼看不到 在显微镜下看不到
相同点 ①无规则　②永不停息　③温度越高越剧烈 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，布朗运动反映了分子的热运动 说明：分子无规则的运动，不是宏观物体的机械运动，二者无关系。 二、分子间的作用力
【思考1】将活栓打开，让水跟酒精混合，观察混合后液体的体积。它说明了什么问题
固体、液体、气体都能发生扩散现象，这表明分子之间有间隙。
（1）气体分子间有空隙：气体很容易被压缩，说明气体分子之间存在着很大的空隙。
（2）液体分子间有空隙：水和酒精混合后总体积变小，说明液体分子之间存在着空隙。
（3）固体分子间有空隙：压在一起的金块和铅块，各自的分子能扩散到对方的内部，说明固体分子之间也存在着空隙。
1、分子间有空隙
【思考2】如图所示，把一块洗净的玻璃板吊在弹簧测力计下面，使玻璃板水平地接触水面，若想使玻璃板离开水面，在拉出玻璃板时，弹簧测力计的示数与玻璃板的重力相等吗？为什么？
不相等。此时液面分子对玻璃板有向下的引力，所以在使玻璃板离开水面时弹簧测力计的示数要大于玻璃板的重力。说明分子之间存在着相互作用力。
2、分子间的作用力
（1）分子力
①分子间同时存在着引力和斥力；
②分子间的作用力（分子力）是分子引力和分子斥力的合力；
③分子间的引力和斥力都随着分子间的距离增大而减小，随着分子间的距离减小而增大，但斥力比引力变化更快！
（2）分子间的作用力与分子间距离关系
①r=r0 = 10-10m时，引力等于斥力，分子力为零 ，为平衡位置；
②当r③当r0④当r>10r0时，引力、斥力都接近于零，分子力为零（理想气体）；
⑤当rr0时，分子间作用力随分子间距离的增大先增大后减小。
f斥
r=r0 = 10-10m
f引
f引
f斥
r＜r0
f斥
f引
f斥
f引
r0﹤r﹤10r0
f引
f斥
f引
f斥
F=0
F为斥力
F为引力
（3）分子力的特点：分子力是短程力，它们的作用范围小于10-10m数量级。当分子间距离增大到10-9m数量级，分子力就减少到可以忽略不计的程度。
（4）分子力的产生原因：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。分子间的作用力就是原子内部带电粒子的相互作用引起的。
【例4】当两个分子间的距离为r0时，正好处于平衡状态，下列关于分子间作用力与分子间距离的关系的说法正确的是（ ）
A.当分子间的距离rB.当分子间的距离r＝r0时，分子不受力
C.当分子间的距离从0.5r0增大到10r0的过程中，分子间的引力和斥力都在减小，且斥力比引力减小得快
D.当分子间的距离从0.5r0增大到10r0的过程中，分子间作用力的合力在逐渐减小
C
【例5】（多选）下列说法正确的是（ ）
A.水的体积很难被压缩，这是分子间存在斥力的宏观表现
B.气体总是很容易充满容器，这是分子间存在斥力的宏观表现
C.两个相同的半球壳吻合接触，中间抽成真空（马德堡半球），用力很难拉开，这就是分子间存在引力的宏观表现
D.用力拉铁棒的两端，铁棒没有断，这就是分子间存在引力的宏观表现
AD
外力作用下三种状态表现不同的原因
1、外力作用下固体很难被压缩→分子间存在斥力；很难被拉伸→分子间存在引力。
2、外力作用下液体很难被压缩→分子间存在斥力。
3、外力作用下气体很容易被压缩→分子间有空隙；气体压缩到一定程度后较难再被压缩，是气体压强的原因。
三、分子动理论
1、分子动理论
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而建立的理论。
2、基本内容
（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运动；
（3）分子之间存在着相互作用力。
【思考3】为什么锯断的钢筋不易直接接起？
钢筋锯断后表面粗糙，无论怎样加工打磨，凹凸情况总是远大于分子直径，因此能达到10-10m数量级的分子数总是极少数，相互吸引的力很微弱。
【思考4】一张干燥的纸不沾任何东西，根本不能贴稳在黑板上，但将纸打湿后很容易就能贴稳在黑板上，如何解释
干燥的纸，由于黑板与纸都凹凸不平，不能使较多的分子达到10-10m数量级。当纸打湿后有水分子，由于水的流动性，会填补凹凸不平的空隙，使之达到10-10m数量级，所以容易贴住。
课时精练
1、（多选）在下列给出的四种现象中，属于扩散现象的有（ ）
A.有风时，尘土飞扬到空中
B.将沙子倒入石块中，沙子要进入石块的空隙
C.把一块铅和一块金的接触面磨平、磨光后，紧紧地压在一起，几年后会发现铅中有金
D.在一杯热水中放几粒盐，整杯水很快会变咸
CD
2、两个完全相同的透明的玻璃杯中，一杯盛有热水，另一杯盛有等质量的冰水。现向两个玻璃杯中各滴入一滴相同的墨汁，发现热水比冰水更快全部变成黑色。造成这一现象的主要原因是（ ）
A.水分子间有间距 B.墨汁中的炭粒比水分子重
C.温度越高水分子热运动越剧烈，墨汁中炭粒的无规则运动也越剧烈
D.温度越高分子间的作用力越大
C
3、对下列相关物理现象的解释错误的是（ ）
A.高压作用下的油会透过钢管壁渗出，说明分子是不停运动着的
B.水和酒精混合后总体积减小，说明分子间有空隙
C.存放过煤的混凝土地面下一定深度内都有黑色颗粒，说明煤中的分子在做热运动
D.在一杯热水中放几粒盐，整杯水很快会变咸，这是盐分子在高温下无规则运动加剧的结果
A
4、（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，下列说法正确的是（ ）
A.在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，即布朗运动
C.越小的炭粒，运动越明显
D.在显微镜下看起来连成一片的液体，实际上就是由许许多多的静止不动的水分子组成的
BC
5、做布朗运动实验中得到某个观测记录如图所示。图中记录的是（ ）
A.固体分子无规则运动的轨迹
B.某个微粒做布朗运动的轨迹
C.某个微粒做布朗运动的速度－时间图线
D.按相等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线
D
6、下列关于分子热运动的说法中正确的是（ ）
A.0 ℃的物体中的分子不做无规则运动
B.布朗运动就是液体分子的无规则运动
C.扩散现象表明分子在做永不停息的热运动
D.微粒越大，液体温度越高，布朗运动就越明显
C
7、（多选）PM2.5是指空气中直径小于或等于2.5微米的悬浮颗粒物，可在显微镜下观察到。矿物燃料燃烧时废弃物的排放是形成PM2.5的主要原因。下列关于PM2.5的说法正确的是（ ）
A.PM2.5在空气中的运动属于布朗运动
B.温度越高，PM2.5的无规则运动越剧烈
C.PM2.5的质量越大，其无规则运动越剧烈
D.由于周围大量空气分子对PM2.5碰撞的不平衡，使其在空气中做无规则运动
ABD
8、“破镜难圆”的原因是（ ）
A.玻璃分子间的斥力比引力大
B.玻璃分子间不存在相互作用力
C.一块玻璃内部分子间的引力大于斥力，而两块碎玻璃片之间，分子引力和斥力大小相等，合力为零
D.两片碎玻璃之间，绝大多数玻璃分子间距离太大，分子引力和斥力都可忽略
D
9、（多选）关于分子动理论，下列说法正确的是（ ）
A.分子永不停息地做无规则运动
B.酒精和水混合后，总体积减小，是因为分子间有空隙
C.铁块不易被压缩是因为在挤压铁块时，分子间只有斥力没有引力
D.分子间距离增大时，分子间作用力也随之增大
AB
10、（多选）如图所示，是分子间相互作用力与分子间距离的关系，其中两虚线分别表示分子间斥力和引力与分子间距离的关系，实线表示分子间作用力（斥力和引力的合力）与分子间距离的关系，由图可知下列说法中正确的是（ ）
A.分子间距离为r0时，分子间没有相互作用
B.分子间距离增大时，分子间斥力减小，引力增大
C.分子间距离大于r0时，分子间的引力总是大于斥力
D.分子间距离增大时，分子间作用力可能先减小后增大再减小
CD
11、两分子间的作用力F与分子间距r的关系图像如图所示，下列说法中正确的是（ ）
A.rB.r1C.r＝r2时，两分子间的引力最大
D.r>r2时，两分子间的引力随r的增大而增大，斥力为零
B
12、下列各种现象中运用分子动理论解释正确的是（ ）
A.用手捏面包，面包体积会缩小，这是因为分子间有空隙
B.在教室里打扫卫生时，灰尘满屋飞扬是因为分子无规则的运动
C.把一块铅和一块金的表面磨光后紧压在一起，在常温下放置四五年，结果铅和金互相会渗入，这是两种金属分别做布朗运动的结果
D.用透明胶带粘贴作业纸上错误的字迹是分子间作用力的表现
D
13、如图所示，两个接触面平滑的铅柱压紧后悬挂起来，下面的铅柱不脱落，主要原因是（ ）
A.铅分子做无规则运动
B.铅柱受到大气压力作用
C.铅柱间存在万有引力作用
D.铅柱间存在分子引力作用
D
14、（多选）质点甲固定在原点，质点乙可在x轴上运动，甲对乙的作用力F只与甲、乙之间的距离x有关，在2.2×10－10 m≤x≤5.0×10－10 m的范围内，F与x的关系如图所示。若乙自P点由静止开始运动，且乙只受力F作用，规定力F沿＋x方向为正，下列说法正确的是（ ）
A.乙运动到R点时，速度最大
B.乙运动到Q点时，速度最大
C.乙运动到Q点后，静止于该处
D.乙位于P点时，加速度最大
BD