人教版(2019)高中物理 选择性必修第三册 第1章 第1节 分子动理论的基本内容课件54 张PPT

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名称 人教版(2019)高中物理 选择性必修第三册 第1章 第1节 分子动理论的基本内容课件54 张PPT
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资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2020-12-10 17:27:10

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第一章 分子动理论
第1节 分子动理论的基本内容
核心
素养
物理观念
科学思维
科学探究
科学态度与责任
1.知道物体是由大量分子组成的。
2.知道热学中分子的概念。
3.知道阿伏加德罗常数及其意义。
4.了解扩散现象及其意义。
5.掌握布朗运动的特点及产生原因。
6.知道分子热运动的概念和特点。
7.知道分子力的概念及变化规律。
8.了解分子动理论的内容及意义。
1.通过分子模型的建构,体会物理模型在科学研究中的意义。
2.体会阿伏加德罗常数在联系宏观量与微观量中的应用。
3.体会用F-r图像描述物理规律的意义。
通过实验观察炭粒的运动。
应用分子动理论解释生活中一些现象。
知识点一 物体是由大量分子组成的
[观图助学]
如果我们把地球的大小与一个苹果的大小相比,那就相当于将直径为1 cm的球与分子相比。
提出问题 地球的直径为12 800 km。苹果的直径约为10 cm。你能估算分子直径的数量级吗?
1.宏观物体是由__________组成的。
2.多数分子直径的数量级为________m。
3.在研究物体的热运动性质和规律时,把组成物体的______、______或者______统称为热学上的分子。
4.观察方法:用肉眼和高倍的光学显微镜都无法看到,只有用__________显微镜才能观察到。
5.1 mol的任何物质都有______________。这个数量可以用________________表示,其值为NA=___________mol-1。
大量分子
10-10
分子
原子
离子
扫描隧道
相同的粒子数
阿伏加德罗常数
6.02×1023
[思考判断]
(1)无论是无机物的分子,还是有机物的分子,其分子大小的数量级都是10-10 m。( )
(2)本节中所说的“分子”,包含了分子、原子、离子等多种含义。( )
(3)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。( )
(4)2 g氢气所含原子数目为阿伏加德罗常数。( )
(5)在常温常压下,11.2 L氮气所含的原子数目为阿伏加德罗常数。( )
(6)17 g氨气所含电子数目为阿伏加德罗常数的10倍。( )
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知识点二 分子热运动
[问题助学]
暮春时节,金黄的油菜花铺满了原野。微风拂过,飘来阵阵花香。你有没有想过,为什么能够闻到这沁人心脾的香味呢。
一、扩散现象
1.定义:不同物质能够彼此__________的现象。
2.产生原因:扩散现象不是外界作用引起的,而是________________的直接结果,是________________的宏观反映。
3.意义:证明了物质分子永不停息地做________运动。
4.应用举例:在高温条件下通过分子的______,在纯净半导体材料中掺入其他元素。
进入对方
分子无规则运动
分子无规则运动
无规则
扩散
[观图助学]
如图甲、乙为观察“小炭粒的布朗运动”的实验图,图丙为每隔30 s三颗炭粒的运动位置连线图。根据实验回答以下问题:
(1)小炭粒的运动是由外界因素引起的吗?
(2)图丙中描绘出的曲线是小炭粒的运动轨迹吗?
二、布朗运动
1.定义:悬浮在液体(或气体)中的__________的不停的________运动。它首先是由英国植物学家______在1827年用________观察悬浮在水中的花粉微粒时发现的。
2.研究对象:悬浮在液体或气体中的固体小颗粒,不是固体颗粒中的单个分子,也不是液体分子。
3.产生的原因:大量液体或气体分子对悬浮微粒撞击的________造成的。
4.运动特点:(1)__________ ;(2)无规则。
5.影响因素:微粒的大小和温度的高低。
(1)固体颗粒越____,布朗运动越显著;
(2)温度越____,布朗运动越剧烈。
固体微粒
无规则
布朗
显微镜
不平衡
永不停息


6.意义:悬浮微粒的无规则运动______分子的运动,但是它______地反映了________________的无规则运动。
三、热运动
1.定义:分子永不停息的________运动。
2.热运动与温度的关系:温度越高,分子热运动越______。
3.温度是分子热运动__________的标志。
不是
间接
液体或气体分子
无规则
剧烈
剧烈程度
[思考判断]
(1)扩散现象和布朗运动都与温度有关,它们都叫热运动。( )
(2)高速运动的物体,其内部分子的热运动一定更激烈。( )
(3)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。( )
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知识点三 分子间的作用力
[观图助学]
如图所示,把一块干净的玻璃板吊在测力计的下端,使玻璃板水平地接触水面,用手缓慢竖直向上拉测力计,则玻璃板在拉离水面的过程中测力计示数会出现大于玻璃板重力的情况。
1.分子间有空隙
(1)气体分子的空隙:气体很容易被______,说明气体分子之间存在着很大的空隙。
(2)液体分子间的空隙:水和酒精混合后总体积会______,说明液体分子之间存在着空隙。
(3)固体分子间的空隙:压在一起的金片和铅片,各自的分子能______到对方的内部,说明固体分子之间也存在着空隙。
2.分子间的作用力
(1)当用力拉伸物体时,物体内各部分之间要产生反抗拉伸
的作用力,此时分子间的作用力表现为______。
压缩
变小
扩散
引力
(2)当用力压缩物体时,物体内各部分之间会产生反抗压缩
的作用力,此时分子间的作用力表现为______。
(3)分子间的作用力与分子间距离的关系。
①当r②当r=r0时,分子间的作用力F为____,这个位置称为平衡位置;
③当r>r0时,分子间的作用力F表现为______。
斥力
斥力
0
引力
[思考判断]
(1)水的体积很难被压缩,这是分子间存在斥力的宏观表现。( )
(2)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。( )
(3)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,这是分子间存在引力的宏观表现。( )
(4)用力拉铁棒的两端,铁棒没有断,这是分子间存在引力的宏观表现。( )
(5)气体容易被压缩,说明气体分子之间有空隙。( )
(6)分子间的引力随距离的增大而增大,斥力随距离的增大而减小。( )

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知识点四 分子动理论
1.分子动理论
(1)分子动理论:把物质的__________和规律看做微观粒子热运动的宏观表现而建立的一种理论。
(2)内容
①物体是由__________组成的。
②分子在做__________的________运动。
③分子之间存在着相互作用力。
热学性质
大量分子
永不停息
无规则
2.统计规律:由大量偶然事件的______所表现出来的规律。
(1)微观方面:单个分子的运动是________的,具有偶然性。
(2)宏观方面:大量分子的运动表现出________,受__________的支配。
拓展
(1)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?
(2)无论容器多大,气体有多少,气体分子总能够充满整个容器,是分子斥力作用的结果吗?
(3)分子做永不停息的无规则运动与大量分子的整体行为受到统计规律的支配,这两种说法矛盾吗?
整体
无规则
规律性
统计规律
答案 (1)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。
(2)气体分子之间的距离r>10r0时,分子间的作用力很微弱,可忽略不计。所以气体分子能充满整个容器,并不是分子斥力作用的结果,而是分子的无规则运动造成的。
(3)这两种说法不矛盾。从单个分子来看,各个分子的运动是无规则的,但是大量分子的运动却遵守统计规律。
[要点归纳]
1.阿伏加德罗常数(桥梁和纽带作用)
阿伏加德罗常数是宏观世界和微观世界之间的一座桥梁。它把摩尔质量Mmol、摩尔体积Vmol、物质的质量m、物质的体积V、物质的密度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。下图将这种关系呈现得淋漓尽致。
核心要点
分子微观量的估算
2.重要的关系式
[试题案例]
[例1] 某种物质的摩尔质量为M(单位kg/mol),密度为ρ(单位为kg/m3),若用NA表示阿伏加德罗常数,则:
(1)每个分子的质量是________;
(2)1 m3的这种物质中包含的分子数目是________;
(3)1 mol的这种物质的体积是________;
(4)平均每个分子所占据的空间的大小是________。
温馨提示 本题所用的是利用宏观物理量(摩尔质量、摩尔体积和阿伏加德罗常数)求微观物理量(分子质量、分子体积)的典型计算方法,在计算过程中要注意利用密度建立摩尔质量和摩尔体积的联系。
[针对训练1] 1 mol铜的质量为63.5 g,铜的密度为8.9×103 kg/m3,试估算一个铜原子的质量和体积。
解析 铜的摩尔质量M=63.5 g/mol=6.35×10-2 kg/mol,1 mol铜有NA=6.02×1023 mol-1个原子,一个原子的质量为:
铜的摩尔体积为:
答案 1.05×10-25 kg 1.18×10-29 m3
所以,一个铜原子的体积:
[观察探究]
如图为研究溴蒸气的扩散现象、硫酸铜溶液的扩散现象的实验图。
(1)甲、乙两个实验现象的产生是由外界作用(如对流、重力作用等)引起的吗?
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
核心要点
分子热运动
(2)扩散现象产生的实质是什么?
____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)甲、乙两实验还说明了什么问题?
①甲实验说明了_______________________________________________________
_____________________________________________________________________。
②乙实验说明了_____________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(4)扩散现象能在固体中发生吗?试举例说明。
_____________________________________________________________________。
(5)把一碗小米倒入一袋玉米中,小米进入玉米的间隙中,这一现象是否属于扩散现象?
_____________________________________________________________________。
(6)扩散现象说明了什么问题?
①__________________________________________________________________。
②___________________________________________________________________。
答案 (1)扩散现象不是由外界作用(如对流、重力作用等)引起的,也不是化学反应的结果。
(2)分子的无规则运动。
(3)①扩散现象可以在气体中发生。
②扩散现象可以在液体中发生。
(4)扩散现象可以在固体中发生,如石头和煤长时间埋在一起,由于扩散变成了黑色的煤矸石。
(5)扩散现象是指由于分子的无规则运动,不同物质的分子彼此进入对方的现象。但上述现象中不是分子运动的结果,而是两种物质的混合,所以不属于扩散现象。
(6)①分子间有间隙。②组成物质的分子在不停地运动着。
[探究归纳]
1.扩散现象和布朗运动的比较
  物理现象
异同点  
扩散现象
布朗运动
?


定义
不同物质能够彼此进入对方的现象
悬浮在液体(或气体)中的固体微粒的无规则运动
原因
物质分子永不停息地做无规则运动
直接原因:大量液体(或气体)分子对悬浮微粒的撞击而导致的不平衡性
根本原因:液体(或气体)分子的无规则运动
影响
因素
(1)温度:温度越高扩散越快
(2)浓度差:从浓度大处向浓度小处扩散
(3)还与物质的状态、物质的密度差有关
(1)温度:温度越高,布朗运动越显著
(2)固体微粒的大小:微粒越小,布朗运动越明显
现象
本质
是分子永不停息的无规则运动
是固体颗粒的运动,是液体或气体分子无规则运动的宏观反映
相同点
①产生的根本原因相同,也就是分子永不停息地做无规则运动;
②它们都随温度的升高而表现得越明显
2.布朗运动和热运动的区别与联系
?
布朗运动
热运动



研究
对象
悬浮于液体中的微粒
分子
观察难易程度
可以在显微镜下看到,肉眼看不到
一般显微镜下看不到
相同点
①无规则;②永不停息;③温度越高越激烈
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
[试题案例]
[例2] (多选)关于扩散现象,下列说法正确的是(  )
A.温度越高,扩散进行得越快
B.扩散现象是由物质分子无规则运动产生的
C.扩散现象在气体、液体和固体中都能发生
D.液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的
解析 根据分子动理论,温度越高,扩散进行得越快,故A正确;扩散现象是由物质分子无规则运动产生的,故B正确;扩散现象在气体、液体和固体中都能发生,故C正确;液体中的扩散现象不是由于液体的对流形成的,是液体分子无规则运动产生的,故D错误。
答案 ABC
[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微粒,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微粒受液体分子的撞击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,D正确。
答案 BD
[例3] (多选)关于布朗运动,下列说法正确的是(  )
A.布朗运动是由液体或气体分子从各个方向对悬浮微粒撞击作用的不平衡引起的
B.微粒做布朗运动,充分说明了微粒内部分子是不停地做无规则运动的
C.布朗运动是无规则的,因此它说明了液体或气体分子的运动是无规则的
D.布朗运动的无规则性,是由于外界条件无规律的不断变化而引起的
解析 布朗运动是悬浮在液体或气体中的微小颗粒的无规则运动,是由液体或气体分子对微小颗粒的撞击作用的不平衡产生的,故A正确;布朗运动是指悬浮在液体或气体中的微小颗粒的运动,它不是指分子的运动,布朗运动的无规则性,是由液体或气体分子的撞击引起的,通过布朗运动,间接反映了液体或气体分子的无规则性,它不是由颗粒内部的分子无规则运动引起的,也不是由于外界条件变化引起的,故B、D错误,C正确。
答案 AC
方法总结 (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或气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或气体分子的无规则运动。
[针对训练3] 下列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运动
B.微粒的无规则运动的剧烈程度与温度无关
C.微粒的无规则运动就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热运动
解析 微粒由大量分子组成,是一个小物体,它的运动不是分子的运动,A错误;微粒无规则运动的剧烈程度与温度有关,B错误;微粒的无规则运动是由液体分子的无规则撞击引起的,它反映的是液体分子的运动特点,C正确;布朗运动的对象是固体微粒,热运动的对象是分子,二者不可能等同,D错误。
答案 C
(1)分子间存在引力:分子间虽然有空隙,大量分子却能聚集在一起形成固体或液体,说明分子间存在着引力。把两块纯净的铅压紧,它们会“粘”在一起,这也说明分子间存在引力。
(2)分子间存在斥力:固体和液体都不易被压缩,组成它们的分子间有空隙,但是用力压缩物体,物体内会产生反抗压缩的弹力,这说明分子间存在着斥力。
[要点归纳]
核心要点
分子间的作用力
1.对分子力的认识
2.分子力模型
如图所示,用两个小球中间连有一个弹簧的模型来类比分子及分子间的分子力:小球代表分子,弹簧的弹力代表分子斥力和引力的合力。当弹簧处于原长时(r=r0),象征着分子力为零;当弹簧处于压缩状态时(rr0),象征着分子力为引力。借助此模型仅限于帮助记忆分子力何时为引力、何时为斥力。
[试题案例]
[例4] (多选)对下列现象的解释正确的是(  )
A.两块铁经过高温加压将连成一整块,这说明铁分子间有吸引力
B.一定质量的气体能充满整个容器,这说明在一般情况下,气体分子间的作用力很微弱
C.电焊能把两块金属连接成一整块是分子间的引力起作用
D.破碎的玻璃不能拼接在一起是因为其分子间斥力作用的结果
解析 高温下铁分子运动非常激烈,两铁块上的铁分子间距很容易达到分子力起作用的距离内,所以两块铁经过高温加压将很容易连成一整块,电焊也是相同的原理,所以A、C项正确;通常情况下,气体分子间的距离大约为分子直径的10多倍,此种情况下分子力非常微弱,气体分子可以无拘无束地运动,从而充满整个容器,所以B项正确;玻璃断面凹凸不平,即使用很大的力也不能使两断面间距接近到分子引力作用的距离,所以碎玻璃不能接合,若把玻璃加热,玻璃变软,则可重新接合,所以D项错误。
答案 ABC
温馨提示 分子力的作用距离是很短的,要想使分子力发生明显作用,必须使分子间的距离足够小。
[例5] 分子甲和分子乙距离较远,设分子甲固定不动,分子乙逐渐向分子甲靠近,直到不能再靠近。在这一过程中(  )
A.分子力总是对分子乙做正功
B.分子乙总是克服分子力做功
C.先是分子乙克服分子力做功,然后分子力对分子乙做正功
D.先是分子力对分子乙做正功,然后分子乙克服分子力做功
解析 由于分子间距大于r0时,分子力表现为引力,因此分子乙从远处移到距分子甲r0处的过程中,分子力做正功;由于分子间距离小于r0时分子力表现为斥力,因此分子乙从距分子甲r0处继续向分子甲靠近时要克服分子力做功,故D正确。
答案 D
温馨提示 功的正负判断取决于力与位移的方向关系,分析分子力做功时首先要确定分子力的性质,即分子力是表现为引力还是斥力,其次要注意分子力随距离变化的特点。
[针对训练4] (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到距离甲最近的位置过程中,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,故乙分子一直做加速运动,A、C正确;乙分子从r3到r1过程中两分子间的分子力一直呈现引力,B错误;乙分子从r3到距离甲最近的位置过程中,两分子间的分子力先增大后减小再增大,D错误。
答案 AC
①物体是由大量分子组成的。②分子在永不停息地做无规则运动。③分子之间存在着引力和斥力。
[要点归纳]
1.分子动理论的内容
核心要点
分子动理论
2.统计规律:大量的偶然事件的整体所表现出来的规律。
统计规律表现这些偶然事件整体的和必然的联系,而个别事件的特征和偶然联系已经不是重点了。例如气体在无序运动中不断发生碰撞,每个分子的运动速度不断地发生变化,在某一特定时刻,某个特定分子究竟具有多大的速度完全是偶然的,不能预知。但对大量分子组成的整体,在一定条件下,实验和理论都证明它们的速率分布遵从一定的统计规律。
[试题案例]
[例6] 将下列实验事实与产生的原因对应起来。
A.水与酒精混合体积变小 a.固体分子也在不停地运动
B.固体很难被压缩 b.分子运动的剧烈程度与温度有关
C.细绳不易拉断 c.分子间存在着空隙
D.糖在热水中很快溶解 d.分子间存在着引力
E.冰冻食品也会变干 e.分子间存在着斥力
它们的对应关系分别是①________,②________,③________,④________,⑤________。(在横线上填上实验事实与产生原因的符号)
解析 热现象的微观本质都是通过物体所发生的一些宏观现象,通过分析推理而获得,因此实验事实和微观本质的对应是认识热现象的基本方法。
答案 ① Ac ②Be ③Cd ④Db ⑤Ea
温馨提示 分子动理论是在大量实验观察的基础上,通过分析推理总结形成的一种科学理论,反过来,利用它又能说明生活实践中与之相关的许多实际问题。
[针对训练5] 关于分子动理论,下述说法错误的是(  )
A.物质是由大量分子组成的
B.分子永不停息地做无规则运动
C.分子间有相互作用的引力或斥力
D.分子动理论是在一定实验基础上提出的
解析 由分子动理论可知A、B正确;分子间有相互作用的引力和斥力,C错误;分子动理论的提出是在扩散现象、布朗运动等实验基础上提出的,D正确。
答案 C