1-3 分子的热运动 学案

学案3　分子的热运动
[学习目标定位]1.了解扩散现象及产生原因.2.知道什么是布朗运动，理解布朗运动产生的原因.3.知道什么是分子的热运动，理解分子热运动与温度的关系．
1．温度是指物体的冷热程度，温度越低，物体越冷；温度的单位是摄氏度，符号为°C.
2．物体不受力(合外力为零)，会保持静止或匀速直线运动状态；物体受到力的作用(合外力不为零)，就会改变运动状态，即运动速度的大小或方向发生改变．
一、扩散现象
1．定义：由于分子的无规则运动而产生的物质迁移现象。
2．产生原因：物质分子永不停息的无规则运动．
二、布朗运动
1．定义：悬浮在液体或气体中的微粒的无规则运动．
2．产生原因：大量液体分子对悬浮微粒的不平衡撞击引起的，是大量液体分子不停地做无规则运动所产生的结果．
3．布朗运动不是(填“是”或“不是”)分子的运动，但它间接地反映了液体分子运动的无规则性．
三、热运动
1．定义：物理学中把物体内部大量分子的无规则运动称为热运动．
2．宏观表现：扩散现象和布朗运动．
3．影响因素：温度越高，分子热运动越剧烈.
一、扩散现象
[问题设计]
生活中常会见到下列几种现象：
(1)在墙角打开一瓶香水，很快整个房间都会弥漫着香气．
(2)滴一滴红色墨水在一盆清水中，过一段时间整盆水会变成浓度相同的红色．
(3)炒菜时，在锅里放一撮盐，整锅菜都会具有咸味．
以上现象说明什么问题？它们属于什么现象？
答案　说明不同物质能够彼此进入对方．它们属于扩散现象．
[要点提炼]
1．影响扩散现象的因素：
(1)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．
(2)温度：温度越高，扩散现象越显著．
(3)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，当浓度差别大(填“大”或“小”)时，扩散现象较为显著．
2．产生扩散现象的原因：扩散现象不受外界影响，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．
3．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．
[延伸思考]　如图1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的正上方，中间用玻璃板隔开，抽去玻璃板，经过较长时间，上、下两瓶气体变得均匀一致．这时，扩散现象停止了吗？
图1
答案　扩散现象不会停止，但此时达到了一种动态的平衡．
二、布朗运动
[问题设计]
用显微镜观察放在水中的花粉，追踪几粒花粉，每隔30s记下它们的位置，用折线分别依次连接这些点，如图2所示．可以看出，花粉微粒的运动是无规则的．花粉微粒为什么会做无规则的运动？这种运动反映了什么？
图2
答案　花粉微粒受到液体分子不平衡的撞击作用，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，这样就引起了花粉微粒的无规则运动．这种运动反映了液体分子运动的无规则性．
[要点提炼]
1．产生布朗运动的原因：
悬浮微粒受到液体分子不平衡撞击．
2．影响布朗运动的因素：
(1)悬浮的微粒越小，布朗运动越明显．
(2)温度越高，布朗运动越激烈．
3．注意：(1)布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的运动，而不是固体分子的运动，也不是液体分子的运动，但它反映了液体分子的无规则运动．(2)布朗运动是永不停息的，说明液体分子的运动是永不停息的．
[延伸思考]
1．将布朗运动的装置由实验室移到高速运动的列车上，微粒的运动是否更明显？
答案　不会更明显．布朗运动是由液体分子的无规则运动引起的，与外界因素(如实验装置是否运动)无关．
2．图2中的折线是微粒的运动轨迹吗？
答案　折线是微粒每隔30s所处位置的连线．在每个30s内，微粒的运动轨迹都是无规则的，不一定和线段重合．
三、热运动
[问题设计]
在扩散现象中，温度越高，扩散越快；在布朗运动中，温度越高，布朗运动越明显．而这两种现象又都反映了分子的运动，那么分子的运动与温度有怎样的关系呢？分子的运动又有哪些特点呢？
答案　温度越高，分子的运动越激烈．
特点：(1)永不停息；(2)无规则．
[要点提炼]
1．温度越高，分子的运动越激烈．物理学中把物体内部大量分子的无规则运动叫热运动．
2．热运动的特点是：(1)永不停息；(2)无规则．
3．布朗运动和热运动的区别与联系：
(1)布朗运动是悬浮微粒的运动，而悬浮微粒是很多固体分子组成的一个“集体”，虽然肉眼看不到，但可以在显微镜下看到；热运动即使在显微镜下也看不到．
(2)都在做永不停息的无规则运动，都是温度越高运动越激烈．
(3)周围液体分子的热运动是布朗运动产生的原因，布朗运动反映了液体分子的热运动．
[延伸思考]　高速运动的物体，其内部分子的热运动一定更激烈，对吗？
答案　不对．物体宏观运动的速度大小与分子的热运动无关．
一、扩散现象
例1　(双选)关于扩散现象，下列说法中正确的是(　　)
A．扩散现象表明分子做无规则运动
B．气体发生扩散，固体、液体之间不发生扩散
C．物体的温度越高，扩散越快
D．打开香水瓶，房间另一端过会儿才有香味，是因为分子运动慢
解析　扩散是不同物质能够彼此进入对方的现象，表明分子做无规则运动，A项正确；固体、液体分子也在不停地做无规则运动，所以也会发生扩散，B项错误；温度越高时，物体内分子无规则运动的速率越大，扩散就越快，C项正确；分子的运动是十分混乱的、无规则的．分子热运动速率虽然很大(约几百米每秒)，但无规则运动过程中与其他分子不断碰撞使分子沿迂回曲折路线运动，所以要嗅到香味必须经过一段时间，故D项错误．
答案　AC
针对训练　(单选)下列现象中，属于扩散现象的是(　　)
A．擦黑板时，粉笔灰在空中飞舞
B．粉笔蹭到衣服，在衣服上留下粉笔痕迹
C．玉兰花开，闻到阵阵花香
D．秋天到来，树叶飘落
答案　C
解析　擦黑板时，粉笔灰在空中飞舞，粉笔灰是微小的物体颗粒，它的运动不是扩散现象．选项A错误；粉笔蹭到衣服，在衣服上留下粉笔痕迹，是粉笔的微小颗粒沾在衣服上，不是扩散现象，选项B错误；玉兰花开，玉兰花的香气分子扩散到空气中，人们闻到阵阵花香．选项C正确；秋天到来，树叶飘落，是树叶的运动，不是分子的运动，不是扩散现象．选项D错误．
二、布朗运动
例2　(单选)用显微镜观察墨汁液滴，追踪一个小炭粒的运动，每隔30s记录炭粒的位置并连线，记录的结果如图3所示，下面表述正确的是(　　)
图3
A．炭粒沿着图示的折线运动
B．炭粒的位置变化是由于分子间斥力的作用
C．炭粒的位置变化是由液体分子无规则运动引起的
D．液体表面张力使炭粒做无规则运动
解析　题图表示的是每隔30s固体微粒的位置，而不是运动轨迹，只是按时间间隔依次记录位置的连线，故A错误；炭粒做无规则运动的原因是无规则热运动的液体分子的碰撞不平衡性造成的，与液体表面张力、分子间斥力无关，故B、D错误，C正确．
答案　C
三、热运动
例3　(单选)下列关于热运动的说法中，正确的是(　　)
A．分子热运动是指扩散现象和布朗运动
B．分子热运动是物体被加热后的分子运动
C．分子热运动是单个分子做永不停息的无规则运动
D．分子热运动是大量分子做永不停息的无规则运动
解析　分子热运动是指大量分子做无规则运动，不是单个分子做无规则运动，物体被加热、不被加热，其分子都在进行着热运动，故B、C错误，D正确．扩散现象和布朗运动证实了分子的热运动，但热运动不是指扩散现象和布朗运动，A错误．
答案　D
1．(扩散现象)(单选)在下列给出的四种现象中，属于扩散现象的有(　　)
A．雨后的天空中悬浮着许多小水珠
B．海绵吸水
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．将大米与玉米混合均匀，大米与玉米“你中有我，我中有你”
答案　C
解析　扩散现象指不同的物质(分子)彼此进入对方的现象．很明显，A、B、D不是扩散现象，C满足扩散条件．
2．(布朗运动)(单选)做布朗运动实验，得到某个观测记录如图4所示，图中记录的是(　　)
图4
A．分子无规则运动的情况
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．按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线
答案　D
解析　微粒在周围液体分子无规则地碰撞下做布朗运动，运动轨迹也是无规则的，实际操作中不易描绘出微粒运动的实际轨迹；而按等时间间隔依次记录的某个微粒所处位置的连线也能充分反映微粒布朗运动的无规则，本实验记录描绘的正是某个微粒不同时刻所处位置的连线，故选D.
3．(热运动)(单选)对分子的热运动，以下叙述中正确的是(　　)
A．分子的热运动就是布朗运动
B．热运动是分子的无规则运动，同种物质的分子的热运动激烈程度相同
C．气体分子的热运动不一定比液体分子激烈
D．物体运动的速度越大，其内部分子的热运动就越激烈
答案　C
解析　分子的热运动是分子的无规则运动，而布朗运动是悬浮在液体中的固体颗粒的无规则运动，不是分子的运动，故A错．分子无规则运动的激烈程度只与物体温度有关，物体温度越高，分子的热运动就越激烈，这种运动是物体内部分子的运动，属微观的范畴，与物体的宏观运动没有关系，也与物体的物态没有关系，故B、D错，C对．
4．(分子热运动的综合理解)(单选)对下列相关物理现象的解释正确的是(　　)
A．放入菜汤的胡椒粉末最后会沉到碗底，胡椒粉末在未沉之前做的是布朗运动
B．液体中较大的悬浮颗粒不做布朗运动，而较小的颗粒做布朗运动，说明分子的体积很小
C．存放过煤的混凝土地面下一段深度内都有黑色颗粒，说明煤分子、混凝土分子都在做无规则的热运动
D．高压下的油会透过钢壁渗出，说明分子是不停运动着的
答案　C
解析　做布朗运动的微粒肉眼看不到，也不会停下来，A项错误；做布朗运动的不是分子而是固体颗粒，布朗运动反映了分子在做永不停息的无规则运动，不能说明分子体积很小，B项错误；C项属于扩散现象，说明分子都在做无规则的热运动，C项正确；高压下的油会透过钢壁渗出，这属于物体在外力作用下的机械运动，不能说明分子是不停运动着的，D项错误．
题组一　扩散现象
1．(双选)关于扩散现象，下列说法中正确的是(　　)
A．扩散现象是指相互接触的物体彼此进入对方的现象
B．扩散现象只能在液体中进行
C．扩散现象说明分子在做无规则运动且分子之间是有空隙的
D．扩散的快慢与温度无关
答案　AC
解析　扩散现象是指相互接触的物体彼此进入对方的现象，且温度越高，扩散进行得越快，扩散现象说明了分子在做无规则运动，且分子之间是有空隙的．
2．(单选)通常把萝卜腌成咸菜需要几天，而把萝卜炒成熟菜，使之具有相同的咸味，只需几分钟．造成这种差别的主要原因是(　　)
A．加热后盐分子变小，很容易进入萝卜中
B．炒菜时萝卜翻动的快，盐和萝卜接触多
C．加热后萝卜分子间空隙变大，易扩散
D．炒菜时温度高，分子热运动剧烈
答案　D
解析　萝卜变咸的原因是盐分子扩散到萝卜中去，温度越高，分子热运动越剧烈，扩散现象越显著，萝卜变咸也就越快，这是造成差别的主要原因，所以答案选D.
3．(双选)同学们一定都吃过味道鲜美的烤鸭，烤鸭的烤制过程没有添加任何调料，只是在烤制之前，把烤鸭放在腌制汤中腌制一定时间，盐就会进入肉里．则下列说法正确的是(　　)
A．如果让腌制汤温度升高，盐分子进入鸭肉的速度就会加快
B．烤鸭的腌制过程说明分子之间有万有引力，把盐分子吸进鸭肉里
C．在腌制汤中，有的盐分子进入鸭肉，有的盐分子从鸭肉里面出来
D．把鸭肉放入腌制汤后立刻冷冻，将不会有盐分子进入鸭肉
答案　AC
解析　盐分子进入鸭肉是因为盐分子的扩散，温度越高扩散得越快，A正确；盐分子进入鸭肉是因为盐分子的无规则运动，并不是因为万有引力，B错误；盐分子永不停息地做无规则运动，有的进入鸭肉，有的离开鸭肉，C正确；冷冻后，仍然会有盐分子进入鸭肉，只不过速度慢一些，D错误．
4．(双选)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．关于抽去玻璃板后所发生的现象，下列说法正确的是(已知二氧化氮的密度比空气密度大)(　　)
A．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．二氧化氮由于密度较大，不会跑到上面的瓶中，所以上面瓶不会出现淡红棕色
C．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，所以会发现下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
D．由于气体分子的扩散现象，所以上面的空气会到下面的瓶中，下面的二氧化氮也会自发地运动到上面的瓶中，所以最后上、下两瓶气体的颜色变得均匀一致
答案　AD
题组二　布朗运动
5．(双选)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0℃时，固体小颗粒的运动就会停止
C．被冻结在冰块中的小炭粒不能布朗运动，是因为冰中的水分子不运动
D．做布朗运动的小颗粒越小，布朗运动越明显
答案　AD
解析　做布朗运动的小颗粒运动是无规则的，小颗粒在0℃的液体中也要做布朗运动，布朗运动不能在固体中发生，原因不是固体分子不运动，而是小颗粒被固定在固体中不能移动，但是固体分子在做永不停息的无规则运动，小颗粒越小，布朗运动越明显，故A、D正确．
6．(双选)较大的颗粒不做布朗运动是因为(　　)
A．液体分子停止运动
B．液体温度太低
C．跟颗粒碰撞的分子数较多，多方面的撞击导致平衡
D．分子冲击力小，不易改变大颗粒的运动状态
答案　CD
解析　当悬浮微粒比较大时，由于同时跟它碰撞的分子数比较多，来自各个方向的冲击力的效果可以是相互平衡的，且颗粒比较大时，受到较小的冲击力，很难改变原有的运动状态．
7．(单选)甲、乙两杯水，水中均有颗粒在做布朗运动，经显微镜观察后，发现甲杯中的布朗运动比乙杯中的布朗运动激烈，则下列说法中正确的是(　　)
A．甲杯中的水温高于乙杯中的水温
B．甲杯中的水温等于乙杯中的水温
C．甲杯中的水温低于乙杯中的水温
D．条件不足，无法确定
答案　D
解析　布朗运动的激烈程度跟温度大小和颗粒大小有关系，而颗粒哪个大未知，故无法判断．
题组三　分子热运动的理解
8．(单选)物体内分子运动的快慢与温度有关，在0°C时冰块内的水分子的运动状态是(　　)
A．仍然是运动的B．处于静止状态
C．处于相对静止状态D．大部分分子处于静止状态
答案　A
解析　分子的运动虽然受温度影响，但永不停息，A对，B、C、D错．
9．(单选)关于布朗运动和扩散现象，下列说法正确的是(　　)
A．布朗运动和扩散现象都是分子运动
B．布朗运动和扩散现象都是永不停息的
C．布朗运动和扩散现象都与温度无关
D．布朗运动和扩散现象都能在气体、液体、固体中发生
答案　B
解析　扩散现象指不同的物质相互接触时，彼此进入对方的现象；布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，不是分子的无规则运动，故A错误；由于分子运动是永不停息的，故布朗运动和扩散现象都是永不停息的，B正确；温度越高，分子热运动越剧烈，故布朗运动和扩散现象都与温度有关，故C错误；扩散现象能在气体、液体、固体中发生；而布朗运动不能在固体中发生，故D错误．
10．(双选)对以下物理现象的正确分析是(　　)
①从窗外射来的阳光中，可以看到空气中的微粒在上下飞舞　②上升的水蒸气的运动　③用显微镜观察悬浮在水中的小炭粒，小炭粒不停地做无规则运动　④向一杯清水中滴入几滴红墨水，红墨水向周围运动
A．①②③属于布朗运动
B．④属于扩散现象
C．只有③属于布朗运动
D．以上结论均不正确
答案　BC
解析　扩散现象是指不同物质彼此进入对方的现象，而布朗运动是指固体小颗粒的无规则运动．观察布朗运动必须在高倍显微镜下，肉眼看到的颗粒的运动不属于布朗运动．由以上分析可判断B、C选项正确．
11．(单选)如图1所示，把一块铅和一块金的接触面磨平、磨光后紧紧压在一起，五年后发现金中有铅，铅中有金，对此现象说法正确的是(　　)
图1
A．属扩散现象，原因是由于金分子和铅分子的相互吸引
B．属扩散现象，原因是由于金分子和铅分子的运动
C．属布朗运动，小金粒进入铅块中，小铅粒进入金块中
D．属布朗运动，由于外界压力使小金粒、小铅粒彼此进入对方中
答案　B
解析　题目中的现象属扩散现象，是由于两种不同物质分子运动引起的，不是分子间的相互吸引，B对，A错．
12．“花气袭人知骤暖，鹊声穿树喜新晴．”这是南宋诗人陆游《村居书喜》中的两句诗，描写春季天暖、鸟语花香的山村美景．对于前一句，从物理学的角度可以理解为花朵分泌出的芳香分子运动速度加快，说明当时周边的气温突然__________，属于__________现象．
答案　升高　扩散
解析　诗句中“花气袭人”说明发生了扩散现象，而造成扩散加快的直接原因是“骤暖”，即气温突然升高造成的，从物理学的角度看就是当周围气温升高时，花香扩散加剧．
13．下面关于布朗运动的两种说法都是错误的，试分析它们各错在哪里．
(1)北方冬天的大风天气，常常看到风沙弥漫、尘土飞扬，这就是布朗运动；
(2)一滴碳素墨水滴在清水中，过一会儿整杯水都变黑了，这是碳分子做布朗运动的结果．
答案　见解析
解析　(1)能在液体或气体中做布朗运动的微粒(可称为布朗微粒)都是很小的，一般数量级在10－6m，这种微粒肉眼是看不见的，必须借助于显微镜．冬天大风天气看到的风沙尘土，都是较大的颗粒，它们的运动不能称为布朗运动．当然空气中的确悬浮着许多布朗颗粒，但我们的眼睛看不到．
(2)碳素墨水是由研磨得很细的炭粒散布在水溶液中构成的，把它滴入水中，由于炭粒并不溶于水，它仍以小炭粒的形式存在，这些小炭粒受水分子的撞击，要做布朗运动，并使得整杯水都变黑了．布朗运动并不是固体分子的运动，因此说“这是碳分子做布朗运动的结果”是错误的．