鲁科版（2019）高中物理 选择性必修第三册 第1章 第1节 分子动理论的基本观点课件53 张PPT

课标要求
1.通过实验，估测油酸分子的大小。
2.了解分子动理论的基本观点及相关的实验证据。
3.了解分子运动速率分布的统计规律，知道分子运动速率分布图像的物理意义。
4.通过实验，了解气体实验定律。知道理想气体模型。
5.能用分子动理论和统计观点解释气体压强和气体实验定律。
第1节　分子动理论的基本观点
核心素养
物理观念
科学探究
科学思维
1.知道物体是由大量分子组成的，知道分子直径大小的数量级。
2.了解扩散现象及产生原因。
3.知道什么是布朗运动，理解布朗运动产生的原因。
4.知道什么是分子的热运动，理解分子热运动与温度的关系。
5.知道分子间同时存在着引力和斥力。
6.知道温度是分子平均动能的标志，理解内能的概念及其决定因素。
通过实验知道分子间存在着空隙和相互作用力
知道阿伏伽德罗常数，会用它进行相关的计算或估算。
通过图像分析分子力、分子势能与分子间距离的变化关系。
知识点一　物体由大量分子组成
[观图助学]
图为光学显微镜，其最大放大倍率可达1 500倍，我们能否通过它来观察到原子或分子的结构呢？
1.分子的大小
热运动
(1)热学中的分子：当探讨分子、原子或离子等微观粒子的 时，通常将它们统称为分子。
(2) 分子直径的数量级为 m。
10－10
2.阿伏伽德罗常数
(1)定义：1 mol任何物质都含有 的粒子数，这个数量称为______________。
(2)数值：NA＝ 。
(3)意义：阿伏伽德罗常数是一个重要的基本常量，通过它可将物体的体积、质量等 与分子的大小、质量等 联系起来。
相同
阿伏伽德罗常数
6.02×1023 mol－1
宏观量
微观量
[思考判断]
(1)所有分子直径的数量级都是10－10 m。( )
(2)阿伏伽德罗常数与物质的种类、物质的状态无关。( )
(3)一个分子的质量等于摩尔质量除以阿伏伽德罗常数。( )
×
√
√
知识点二　分子永不停息地做无规则运动
[观图助学]
如图所示，在一杯清水中滴入一滴蓝色墨水，经过一段时间，蓝色墨水便会在水中扩散至均匀分布，若在墨水滴入后，我们使水急速降温并凝结成冰，蓝色的墨水还会在冰中扩散吗？
1.扩散现象
(1)扩散现象：将蓝色墨水滴入清水中，蓝色墨水不断地在清水中 ，这就是扩散现象。
(2)普遍性：气体、 和 都能发生扩散。
(3)规律： 越高，扩散越快。
散开
液体
固体
温度
2.布朗运动
(1)定义：悬浮在液体中的微粒所做的永不停息的 。
(2)产生的原因：悬浮在液体中的微粒不断地受到液体分子的撞击，微粒在某一时刻所受各个方向上的撞击作用的 ，使微粒的运动状态发生变化。
(3)影响布朗运动剧烈程度的因素
①微粒大小：微粒 ，布朗运动越明显。
②温度高低：温度 ，布朗运动越剧烈。
(4)意义：反映了分子在永不停息地做 运动。
无规则运动
不平衡
越小
越高
无规则
3.热运动
(1)定义：分子的 运动。
(2)影响因素：温度 ，分子的无规则运动越剧烈。
[思考判断]
(1)温度越高，扩散现象越明显。( )
(2)布朗运动就是液体分子的无规则运动。( )
(3)液体中悬浮的微粒越大，布朗运动越明显。( )
无规则
越高
√
×
×
知识点三　分子间存在着相互作用力
1.分子力
分子之间同时存在着 和 ，它们的大小与 有关。
2.分子力与分子间距离的关系
r
分子力
f－r图像
r＝r0
f引_____f斥
f合＝0
rf引_____f斥
f合为斥力
r>r0
f引_____f斥
f合为引力
r>10r0
f引＝f斥＝0
f合＝0
引力
斥力
分子间的距离
＝
<
>
[思考判断]
(1)固体和液体分子之间没有空隙，气体分子间有空隙。( )
(2)分子间的引力随分子间距离的增大而增大，而斥力随分子间距离的增大而减小。( )
(3)当两分子间距为r0时，分子力为零，没有引力也没有斥力。( )
×
×
×
知识点四　物体的内能
[观图助学]
如图，弹簧被拉伸时，弹簧弹力要克服外力做功，弹簧弹性势能增加，若分子间的距离发生变化时，分子间的作用力同样会做功，分子间是否也存在着与之相对应的分子势能呢？
1.分子势能
(1)定义：分子具有由它们的 决定的势能，这种势能称为分子势能。
(2)分子势能的决定因素
①宏观上：与物体的 有关。
②微观上：与分子间的 有关。
若r若r>r0，当r增大时，分子力做 ，分子势能 。
若r＝r0，分子势能 。
相对位置
体积
距离
负功
增大
负功
增大
最小
2.分子动能
(1)定义：分子由于做 所具有的动能。
(2)平均动能：大量分子动能的 。
(3)温度与平均动能的关系
①温度的微观本质：温度是物体内分子热运动的 的标志。
②温度越高，分子热运动的平均动能 。
热运动
平均值
平均动能
越大
3.物体的内能
(1)定义：物体中所有分子热运动的 和 的总和。
(2)普遍性：组成物体的分子永不停息地做 、分子间存在着_______________，所以任何物体都具有内能。
(3)物体的内能与物体的 、 和 有关。
动能
分子势能
无规则运动
相互作用力
质量
温度
体积
[思考判断]
(1)温度相同的任何物质的分子平均动能都相同。( )
(2)分子势能随着分子间距的增大而增大。( )
(3)机械能越大的物体内能越大。( )
√
×
×
[要点归纳]
1.分子的两种简化模型
核心要点
物体由大量分子组成
?
球形
立方体
意义
对于固体和液体，分子间距离比较小，可以认为分子是一个个紧挨着排列的，通常把分子看成球体模型，分子间的距离等于分子的直径
对于气体，分子间距离比较大，是分子直径的数十倍甚至上百倍，此时把气体分子平均占据的空间视为正方体模型，正方体的边长即为分子间的平均距离
2.阿伏伽德罗常数有哪些应用
[经典示例]
[例1] (多选)若以M表示水的摩尔质量，V表示在标准状况下水蒸气的摩尔体积，ρ表示在标准状况下水蒸气的密度，NA表示阿伏伽德罗常数，m、V0分别表示每个水分子的质量和体积，则下列关系正确的是(　　)
答案　ACD
规律总结
[针对训练1] 下列可算出阿伏伽德罗常数的一组数据是(　　)
A.水的密度和水的摩尔质量
B.水的摩尔质量和水分子的体积
C.水分子的体积和水分子的质量
D.水分子的质量和水的摩尔质量
解析　由水的摩尔质量M除以一个水分子的质量m，即可算出1 mol水包含的水分子的个数，即阿伏伽德罗常数，故D项正确。
答案　D
[问题探究]
用显微镜观察放在水中的花粉，追踪几粒花粉，每隔30 s记下它们的位置，用折线分别依次连接这些点，如图所示。
(1)从图中可看出花粉微粒运动的特点是什么？
(2)花粉微粒为什么会做这样的运动？
(3)这种运动反映了什么？
核心要点
布朗运动与热运动
答案　(1)花粉微粒的运动是无规则的。
(2)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。
(3)这种运动反映了液体分子运动的无规则性。
[探究归纳]
1.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
研究对象不同
固体小微粒的运动
物质分子的运动
产生原因不同
液体(或气体)分子对微粒撞击的不平衡产生的
分子的无规则运动产生的
发生条件不同
在液体或气体中发生
固体、液体和气体中都能发生
影响因素不同
温度和微粒大小
温度、物态及两种物质的浓度差
联系
①都是温度越高，现象越明显
②都能反映分子不停地做无规则运动
2.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
[经典示例]
[例2] 关于布朗运动与分子运动(热运动)的说法中正确的是(　　)
A.微粒的无规则运动就是分子的运动
B.微粒的无规则运动就是固体颗粒分子无规则运动的反映
C.微粒的无规则运动是液体分子无规则运动的反映
D.因为布朗运动的剧烈程度跟温度有关，所以布朗运动也可以叫作热运动
解析　微粒是由大量的分子组成的，它的运动不是分子的运动，A错误；布朗运动是悬浮在液体中的小颗粒受到液体分子不平衡的撞击作用而做的无规则运动，它反映了包围固体小颗粒的液体分子在做无规则运动，B错误，C正确；布朗运动的对象是固体小颗粒，热运动的对象是分子，所以布朗运动不是热运动，D错误。
答案　C
规律总结　对布朗运动的认识
(1)布朗运动是悬浮的固体微粒的运动，不是单个分子的运动。
(2)布朗运动是由于液体分子对固体微粒撞击的不平衡而产生的，因此布朗运动间接反映周围液体分子的无规则运动。
(3)固体微粒的运动是极不规则的，显微镜下看到的微粒运动位置连线并不是运动轨迹。
[针对训练2] (多选)下列关于布朗运动的说法，正确的是(　　)
A.布朗运动是液体分子的无规则运动
B.液体温度越高，悬浮微粒越小，布朗运动越明显
C.布朗运动是由于液体各部分的温度不同而引起的
D.布朗运动是由于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
解析　布朗运动的研究对象是固体小颗粒，而不是液体分子，故选项A错误；影响布朗运动的因素是温度和微粒大小，温度越高、微粒越小，布朗运动就越明显，故选项B正确；布朗运动是由于固体小颗粒受液体分子的碰撞作用的不平衡而引起的，不是由于液体各部分的温度不同而引起的，故选项C错误，选项D正确。
答案　BD
核心要点
分子间的作用力
[观察探究]
(1)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？
(2)既然分子间存在引力，当两个物体紧靠在一起时，为什么分子引力没有把它们粘在一起？
答案　(1)不相等；因为玻璃板和液面之间有分子引力，所以在使玻璃板拉出水面时弹簧测力计的示数要大于玻璃板的重力。
(2)虽然两物体靠得很紧，但绝大部分分子间距离仍很大，达不到分子引力起作用的距离，所以不会粘在一起。
[探究归纳]
1.分子力
分子间的引力、斥力和分子力随分子间距离变化的图像如图所示。
(1)分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小。
(2)当rr0时，分子力随分子间距离的增大先增大后减小。
2.分子力做功
由于分子间存在着分子力，所以当分子间距离发生变化时，分子力做功。
(1)当r>r0时，分子力表现为引力，当r增大时，分子力做负功；当r减小时，分子力做正功。
(2)当r[经典示例]
[例3] 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，分子处于平衡状态，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，分子间相互作用力的合力在逐渐减小
解析　分子间相互作用的引力和斥力是同时存在的，当r＝r0时，f引＝f斥，每个分子所受的合力为零，并非不受力；当rf引，合力为斥力，并非只受斥力，故A、B错误；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减小，且斥力比引力减小得快，分子间作用力的合力先减小到零，再增大后又减小到零，故C正确，D错误。
答案　C
[针对训练3] (多选)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所示。现把乙分子从r3处由静止释放，则(　　)
A.乙分子从r3到r1一直加速
B.乙分子从r3到r2过程中两分子间的分子力呈现引力，从r2到r1过程中两分子间的分子力呈现斥力
C.乙分子从r3到r1过程中，两分子间的分子力先增大后减小
D.乙分子从r3到距离甲最近位置的过程中，两分子间的分子力先减小后增大
解析　乙分子从r3到r1一直受甲分子的引力作用，且分子间作用力先增大后减小，故乙分子做加速运动，A、C正确，B错误；乙分子从r3到距离甲最近位置的过程中，两分子间的分子力先增大后减小再增大，D错误。
答案　AC
核心要点
物体的内能
[问题探究]
(1)结合影响分子动能和分子势能的因素，从微观和宏观角度讨论影响内能的因素有哪些？
(2)物体的内能随机械能的变化而变化吗？内能可以为零吗？
答案　(1)微观上：物体的内能取决于物体所含分子的总数、分子的平均动能和分子间的距离。
宏观上：物体的内能取决于物体所含物质的量、温度和体积及物态。
(2)物体的机械能变化时其温度和体积不一定变化，因此其内能不一定变化，两者之间没有必然联系。组成物体的分子永不停息地做无规则运动，因此物体的内能不可能为零。
[探究归纳]
1.分子势能的变化与分子力做功的关系
(1)分子力做正功，分子势能减少；分子力做负功，分子势能增加。
(2)数量关系：W＝－ΔEp＝Ep1－Ep2。
2.分子的平均动能的理解
(1)热现象研究的是大量分子运动的宏观表现，单个分子的动能没有意义，有意义的是物体内所有分子热运动动能的平均值，即分子的平均动能。
(2)温度是分子平均动能的标志，这是温度的微观意义。在相同温度下，各种物质分子的平均动能都相同，由于不同物质分子的质量不一定相同，因此相同温度时不同物质分子的平均速率不一定相同。
3.内能与机械能的区别和联系
项目
内能
机械能
对应的运动形式
微观分子热运动
宏观物体机械运动
能量常见形式
分子动能、分子势能
物体动能、重力势能和弹性势能
能量存在原因
由于物体内大量分子的热运动和分子间相对位置改变而具有
由于物体做机械运动或物体形变或被举高而具有
影响因素
物质的量、物体的温度和体积及物态
物体的机械运动的速度、离地高度或相对于零势能面的高度或弹性形变程度
是否为零
永远不能等于零
一定条件下可以等于零
[经典示例]
[例4] (多选)设r＝r0时分子间的作用力为零，则一个分子从远处以某一动能向另一个固定的分子靠近的过程中，下列说法中正确的是(　　)
A.r>r0时，分子力做正功，动能不断增大，势能减小
B.r＝r0时，动能最大，势能最小
C.rD.以上说法都不对
解析　两个分子从远处开始靠近的过程中，r>r0时两者之间是引力，引力对分子做正功，分子势能减小，由动能定理可知，分子动能增大，故A项正确；当r答案　ABC
规律总结　分子势能的几点注意事项
(1)分子力做功是分子势能变化的量度。
(2)物体体积改变，分子势能必定发生改变。大多数物体是体积越大，分子势能越大；也有少数由反常物质组成的物体(如冰、铸铁)体积越大，分子势能反而越小。
(3)当r＝r0时，分子力为零，分子势能为最小值，分子势能最小值和分子势能为零不是一回事。
[针对训练4] 关于物体的内能，以下说法正确的是(　　)
A.不同物体温度相等，内能也相等
B.所有分子的势能增大，内能也增大
C.物体内能增大，机械能不一定增大
D.只要两物体的质量、温度、体积相等，两物体的内能一定相等
解析　物体的内能包括所有分子动能和分子势能之和，A、B项错误；物体的内能和机械能没有必然联系，C项正确；两物体质量相同，但种类不一定相同，分子总数就不一定相等，即使温度、体积相等，内能也不一定相等，D项错误。
答案　C