《学霸笔记 同步精讲》第1章 分子动理论 3.分子的热运动（课件）高中物理教科版选择性必修3

(共42张PPT)
3.分子的热运动
第一章
2026
课 标 定 位
1.了解扩散现象是由分子的热运动引起的。
2.知道布朗运动的特点及产生原因;了解布朗运动与分子热运动的区别和联系。
3.了解扩散现象、布朗运动与分子热运动的区别和联系。
4.知道分子热运动的无规则性和随温度的升高而加剧。
素 养 阐 释
物理观念:扩散现象、布朗运动。
科学思维:扩散现象和布朗运动的成因。
科学探究:探究影响布朗运动快慢的因素。
内容索引
01
02
03
自主预习·新知导学
合作探究·释疑解惑
课 堂 小 结
04
随 堂 练 习
自主预习·新知导学
一、扩散现象
1.定义:不同物体相互接触时彼此进入的现象。
2.产生原因:是由物质分子无规则运动引起的。
3.意义:扩散现象是物质分子永不停息地做无规则运动的最好证明之一。
4.特点:温度越高,扩散越快。
5.固体物质都有固定的形状,它们之间也会发生扩散吗 扩散过程是否永远不会停止
提示:会。物质处于固态、液态和气态时均能发生扩散现象,只是气态物质的扩散现象最显著,固态物质扩散现象不明显,需要经过较长的时间才能观察到固态物质明显的扩散现象。当物质在能达到的空间里实现了分布均匀,扩散现象就结束了,但此时分子的运动并没有停止。
二、布朗运动及解释
1.定义:悬浮在静止液体(或气体)中的颗粒的无规则运动叫作布朗运动。
2.产生原因: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。
3.影响因素:微粒的大小和温度的高低。微粒越小,温度越高,布朗运动就越激烈。
4.意义:布朗运动虽然不是分子的运动,却间接反映了液体(或气体)分子运动的无规则性。
5.大风天气里常常看到风沙弥漫、尘土飞扬,这种情况下空气中的微粒所做的运动是布朗运动吗
提示:不是。能用肉眼直接看到的微粒的运动都不是布朗运动,因为用肉眼可以直接观察到的微粒从微观角度来看都是相当大的,某一时刻它所受到的各个方向空气分子碰撞的合力几乎为零,所以不是布朗运动。
三、热运动和分子动能
1.定义:我们把分子的无规则运动叫作热运动。
2.特点:(1)永不停息;(2)运动无规则;(3)温度越高,分子的热运动越剧烈。
3.分子热运动的平均动能
(1)定义:大量分子动能的平均值。
(2)影响因素:温度是分子热运动平均动能的标志,温度越高,分子的平均动能越大。
4.相同温度下1 mol氧气和1 mol氢气的分子的平均动能是否相同,氧气分子和氢气分子热运动的平均速度大小是否相等
提示:温度是分子平均动能的标志,只要温度相等,不管是什么分子,热运动的平均动能都相同,但由于氧气分子和氢气分子的质量不同,故两者的平均速度大小并不相等。
【思考讨论】
1.判断下列说法的正误。
(1)扩散现象和布朗运动都与温度有关,它们都叫热运动。(　　)
(2)悬浮颗粒越大,越容易观察到布朗运动。(　　)
(3)风沙弥漫,尘土飞扬。可以用分子的热运动来解释。(　　)
(4)高速运动的物体,其内部分子的热运动一定更激烈。(　　)
(5)温度降低,分子的热运动变慢。当温度降低到0 ℃以下时,分子就停止运动了。(　　)
×
×
×
×
×
2.实验研究表明:在观察布朗运动的实验中,布朗微粒越小,静止液体的温度越高,布朗运动就越剧烈。请根据你对布朗运动的理解,分析一下原因。
提示:布朗微粒越小,在某一瞬间跟它相撞的分子数越少,碰撞作用的不平衡性表现得越明显,布朗运动就越剧烈;另外一方面,温度越高,液体分子做无规则运动越剧烈,布朗运动也越剧烈。
合作探究·释疑解惑
知识点一
扩散现象
【问题引领】
一滴红墨水滴入一杯清水中,最后这一杯水完全变成了红色。请回答下列问题:
(1)这是一种什么物理现象
(2)这种物理现象产生的原因是什么
(3)这种物理现象在固体中能发生吗
提示:(1)扩散现象。
(2)物质分子的无规则运动。
(3)能。在气体、液体、固体中均能发生扩散现象,气体的扩散现象最明显。
【归纳提升】
1.影响扩散现象的明显程度的因素
(1)物态:扩散现象发生时,气态物质的扩散现象最快最显著,液态物质次之,固态物质的扩散现象最慢,并且短时间内非常不明显。
(2)温度:在两种物质一定的前提下,扩散现象发生的明显程度与物质的温度有关,温度越高,扩散现象越明显。
(3)浓度差:扩散现象发生的明显程度还与两种物质的浓度差有关,浓度差越大,扩散现象越明显。
2.产生扩散现象的原因
扩散现象不是外界作用引起的,而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。
(1)扩散现象在任何情况下都可以发生,与外界因素无关。
(2)当两部分的分子分布浓度相同时,浓度不再变化,宏观上扩散停止,但分子的运动并没有停止,因此这种状态是一种动态平衡。
【典型例题】
【例题1】 (多选)如图所示,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上,中间用玻璃板隔开。对于抽去玻璃板后所发生的现象(已知二氧化氮的密度比空气的密度大),下列说法正确的是(　　)
A.过一段时间可以发现上面广口瓶中的气体变成了淡红棕色
B.由于二氧化氮密度较大,不会跑到上面的广口瓶中,所以上面广口瓶中不会出现淡红棕色
C.空气和二氧化氮将同时向对方扩散
D.当两种气体分布均匀后,分子就不会向上或向下运动
答案:AC
解析:分子做永不停息的无规则运动,过一段时间上下分布均匀,成淡红棕色,之后分子仍会向上或向下运动,A正确,B、D错误;空气和二氧化氮分子都做无规则运动,将同时向对方扩散,C正确。
扩散现象是普遍存在的,扩散现象的明显程度与温度、浓度差有关,与外界作用无关。扩散现象在气体、液体、固体间均可发生。
【变式训练1】 下列关于扩散现象的说法不正确的是(　　)
A.洗衣服时,洗衣粉撒入水中,发生了扩散现象
B.扩散现象说明分子间有斥力作用
C.利用扩散现象研究分子的运动采用了转换法
D.在真空、高温条件下,可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素
答案:B
解析:洗衣服时,洗衣粉撒入水中,是不同的两种物质在相互接触时彼此进入对方的现象,属于扩散现象,故A正确,不符合题意;扩散现象说明了分子在不停地做无规则运动,还体现了分子间有间隙,不能说明分子间有斥力作用,故B不正确,符合题意;转换法是将不容易观察的现象转换成容易观察的现象的一种物理研究方法,分子的运动肉眼不能观察到,但可以根据扩散现象来研究分子的运动,所以利用扩散现象研究分子的运动采用了转换法,故C正确,不符合题意;分子是在不停地做无规则运动的,温度越高,运动越剧烈,因此在真空、高温条件下,可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素,故D正确,不符合题意。
【问题引领】
知识点二
布朗运动
(a) 　实验装置示意图
(b) 　显微镜下看到的微粒
(c) 　三颗微粒运动位置的连线
(1)三颗微粒运动位置的连线说明了什么
(2)这种运动反映了什么
提示:(1)说明三颗微粒做无规则运动。
(2)反映了液体分子运动的无规则性。
【归纳提升】
1.布朗运动的实质
布朗运动不是分子的运动,而是固体微粒的运动。布朗运动的无规则性反映了液体分子运动的无规则性;布朗运动与温度有关,表明液体分子的运动与温度有关。
2.布朗运动与扩散现象的比较
项目 扩散现象 布朗运动
不同点 ①两种不同物质相互接触而彼此进入对方的现象,没有受到外力作用。 ②扩散的快慢,除与温度有关外,还与物体的密度、溶液的浓度有关。 ③由于固体、液体、气体在任何状态下都能发生扩散,从而证明任何物体的分子不论在什么状态下都在永不停息地做无规则运动 ①布朗运动指悬浮在静止液体(或气体)中的固体微粒的无规则运动,而不是分子的无规则运动,并且是在周围液体(或气体)分子无规则运动的撞击下运动的。
②布朗运动的剧烈程度除与液体(或气体)的温度有关外,还与微粒的大小有关
相同点 ①布朗运动和扩散现象都随温度的升高而表现得更明显。 ②它们产生的根本原因相同,都是由于分子永不停息地做无规则运动产生的,因而都能证明分子是永不停息地做无规则运动这一事实 【典型例题】
【例题2】 (多选)对以下物理现象的分析正确的是(　　)
①从射来的阳光中,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碳粒,小碳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体相互接触时彼此进入的现象,而布朗运动是固体微粒的无规则运动。观察布朗运动必须在高倍显微镜下,肉眼看到的不是布朗微粒,它做的运动也不是布朗运动。由以上分析不难判断B、C为正确选项。
布朗运动和扩散现象的研究对象不同,但是两运动都说明了分子运动的无规则性,要区分这两个运动可从研究对象、形成条件的异同来分析。
【变式训练2】 关于布朗运动,下列说法错误的是(　　)
A.布朗运动是液体中悬浮微粒的无规则运动
B.液体温度越高,液体中悬浮微粒的布朗运动越剧烈
C.布朗运动是液体分子的无规则运动
D.液体中悬浮微粒的布朗运动是液体分子对它的撞击作用不平衡所引起的
答案:C
解析:布朗运动是液体中悬浮微粒的无规则运动,人的肉眼看不见,故A正确,不符合题意;液体温度越高,分子热运动越剧烈,对悬浮微粒的撞击的不平衡性越明显,布朗运动越剧烈,故B正确,不符合题意;布朗运动是悬浮在液体中的微粒的无规则运动,反映了液体分子的无规则运动,故C错误,符合题意;布朗运动是由液体分子从各个方向对悬浮微粒撞击作用的不平衡引起的,故D正确,不符合题意。
【问题引领】
知识点三
分子的热运动
一般的分子热运动的速率很大,大多在200 m/s到600 m/s之间,但是,对于放在一个宽度只有几米的房间里的香水,打开瓶塞后,房间里的人要过一会儿才能闻到香味。为什么
提示:虽然气体分子运动的速率比较大,但由于香水分子运动不是匀速直线运动,香水分子的运动是无规则的,并且与空气分子不断碰撞,因此要闻到足够多的香水分子,必须经过一段时间。
【归纳提升】
1.对热运动的理解
(1)所谓分子的“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。大量分子的运动是十分混乱的,也就是说是无规则的。
(2)热运动是对大量分子而言的,对个别分子无意义。
(3)虽然分子热运动的剧烈程度受到温度影响,但分子的运动永远不会停息。
2.分子动能
单个分子的动能 (1)物体由大量分子组成,每个分子都有分子动能且不为零。
(2)分子在永不停息地做无规则运动,每个分子的动能大小不同,并且时刻在变化。
(3)热现象是大量分子无规则运动的统计结果,个别分子的动能没有实际意义
分子的平均动能 (1)温度是大量分子无规则热运动的宏观表现,具有统计意义。温度升高,分子的平均动能增大,但不是每一个分子的动能都增大,个别分子的动能可能增大,也可能减小,但总体上所有分子的动能之和一定是增加的。
(2)虽然同一温度下,不同物质的分子热运动的平均动能相同,但由于不同物质的分子质量一般不相同,平均速率大小一般不相同
3.布朗运动与热运动的区别与联系
项目 布朗运动 热运动
不同点 研究对象 悬浮于流体中的微粒 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,运动越剧烈 联系 周围液体(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 【典型例题】
【例题3】 对分子的热运动,下列说法正确的是(　　)
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,其内部分子的热运动就越剧烈
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微粒的无规则运动,不是分子的运动,故A错误;分子无规则运动的剧烈程度只与物体的温度有关,物体的温度越高,分子的热运动就越剧烈,这种运动是物体内部分子的运动,属于微观的范畴,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错误。
在任一时刻,物质内既具有速率大的分子,也具有速率小的分子。速率很大和速率很小的分子的个数所占的比例相对较少,大多数分子的速率和某一平均速率相差很小。通常所说分子运动的速率,均指它们的平均速率。
分子的平均速率是很大的,且和物体的温度以及分子的种类有关。通常情况下,气体分子热运动的平均速率的数量级为102 m/s。
【变式训练3】 对于质量和温度相同的氧气和二氧化碳,下列说法正确的是(　　)
A.分子运动的平均速率相同
B.分子运动的平均动能相同
C.二氧化碳分子的总动能较大
D.二者分子动能总和相同
答案:B
解析:温度是分子平均动能的标志,温度相等,分子平均动能相等,氧气和二氧化碳的分子质量不同,所以分子运动的平均速率不相等,故A错误,B正确;两气体质量相同,氧气的分子质量较小,故氧气的分子数较多,分子的总动能较大,故C、D错误。
课 堂 小 结
随 堂 练 习
1.(扩散现象)以下说法正确的是(　　)
A.扩散现象只能发生在气体与气体间
B.扩散现象只能发生在液体与液体间
C.扩散现象只能发生在固体与固体间
D.任何物质间都可发生扩散现象
答案:D
解析:不同物质之间,由于分子的运动,总会存在扩散现象,只是快慢不同,故A、B、C错误,D正确。
2.(布朗运动)某同学在显微镜下观察水中悬浮的花粉微粒的运动,他把某小微粒每隔一定时间的位置记录在坐标纸上,如图所示,下列说法正确的是
(　　)
A.折线是水分子的运动轨迹
B.折线是花粉微粒的运动轨迹
C.折线表明,温度越高,花粉微粒的运动越剧烈
D.折线表明,花粉微粒的运动是无规则的
答案:D
解析:题图中的折线是花粉微粒在不同时刻的位置的连线,既不是花粉微粒的运动轨迹,也不是分子的运动轨迹,故A、B错误;折线是无规则的,则说明花粉微粒的运动是无规则的,但无法说明温度与花粉微粒运动剧烈程度的关系,故C错误,D正确。
3.(热运动)(多选)下列词语或陈述句中,描述分子热运动的是(　　)
A.酒香不怕巷子深
B.花香扑鼻
C.影动疑是玉人来
D.厕所太脏,奇臭难闻
答案:ABD
解析:“影动疑是玉人来”是光现象,不是分子热运动,故C错误;A、B、D都是自然界中的扩散现象,故正确答案:为A、B、D。
4.(分子动能)物体分子热运动平均动能取决于物体的(　　)
A.压强 B.温度
C.体积 D.状态
答案:B
解析:由于温度是分子平均动能的标志,所以分子的平均动能宏观上取决于温度,故B正确,A、C、D错误。