(共26张PPT)
【2012 精品课件】沪科版物理选修3-3 第1章本章优化总结
本章优化总结
专题归纳整合
章末综合检测
第1章
知识网络构建
知识网络构建
用统计思想研究分子运动
用统计思想研究分子运动
用统计思想研究分子运动
专题归纳整合
分子微观量的估算
1．分子微观量估算的模型的建立
(1)对液体、固体来说,微观模型是：分子紧密排列，将物质的摩尔体积分成NA等份，每一个等份就是一个分子；在估算分子直径时，设想分子是一个一个紧挨着的小球；在估算分子间距离时，设想每一个分子是一个立方体,立方体的边长即为分子间距离．
(2)气体分子不是紧密排列的，所以上述模型对气体不适用,但上述模型可以用来估算分子间平均距离．
已知铜的密度为8.9×103 kg/m3，铜的相对原子质量为64，质子和中子的质量约为1.67×10－27 kg，则铜块中平均每个铜原子所占的空间体积为多少？铜原子的直径约为多少？
例1
【答案】 1.19×10－29 m3 2.83×10－10 m
本章以统计思想为主线贯穿各节内容．首先通过实例和活动，学习了统计规律及其特点；接着，用统计方法定性探究分子运动速率的统计分布规律；最后，结合分子动理论用统计思想阐述物体温度和气体压强的微观意义．所以，在本章的学习中要善于运用统计规律和统计思想，来分析解答问题．
统计规律、统计思想的应用
下列说法中正确的是( )
A．个别事物的出现具有偶然性，但大量事物出现的机会，却遵从一定的统计规律
B．每个气体分子的运动都是杂乱无章的，但大量气体分子速率分布却呈现出一定的规律性，即呈现出“中间少，两头多”的分布特征
C．温度是组成物质的大量分子的热运动的集体表现，它具有统计意义，对单个分子来说，温度是没有意义的
D．气体压强是大量气体分子集体行为的反映，具有统计的意义，气体分子做的是无规则运动，因此在任意时刻分子向各个方向运动的概率并不相等
例2
【精讲精析】 课本中投掷硬币的实验、伽尔顿板模拟实验都表明，个别事物的出现是随机的，但大量事物出现的机会却具有一定的规律，即遵从统计规律，所以A选项对．B选项中的“大量分子速率分布呈现出一定的规律性”是正确的，即大量分子的运动情况遵从一定的统计规律，但后面表述的分布特征错了，应该是“中间多，两头少”，所以B选项错．温度是物体内所有分子热运
动平均动能的标志,所以，温度具有统计的意义，对单个分子来说，温度是没有意义的，所以C选项对．气体压强也是由大量气体分子频繁碰撞器壁产生的，所以气体压强具有统计的意义，这是对的，但在任何时刻分子向各个方向运动的概率是相等的，所以D选项错．
【答案】 AC
对分子力(F?r图像)和分子势能(Ep?r图像)的综合理解
分子间有相互作用的引力和斥力，当距离变化时，分子力要做功，从而引起分子势能的变化．F?r图像与Ep?r图像虽然从形式上很相似，但物理意义有本质区别．
1．分子力的特点和规律
(1)在任何情况下，分子间总是同时存在着引力和斥力，而实际表现出来的分子力，则是分子引力和斥力的合力．
(2)分子间的引力和斥力都随距离的变化而变化，但变化情况不同，如图1－1所示，其中虚线分别表示引力和斥力随距离的变化，实线表示分子力F随分子间距离r的变化．
图1－1
当r＝r0时，F引＝F斥，F合＝0.
当r＜r0时，F引和F斥都随距离的减小而增大，但F斥增大得较快，分子力表现为斥力．
当r＞r0时，F引和F斥都随距离的增大而减小，但F斥减小得更快，分子力表现为引力．
当r＞10r0(10－9m)时，F引和F斥都已十分微弱，可认为分子间无相互作用力(F＝0)．
(3)r0的意义：分子间距r＝r0时，分子力等于零，所以相互间距离r0的位置叫做平衡位置．r0的数量级为10－10 m.
注意：①分子间距为r0时，并不是分子间无引力和斥力．
②分子处于间距r0的位置时，并不是静止不动．
2．分子势能随距离的变化规律
图1－2
(1)当分子力为零时，即r＝r0时,分子势能不是为零，而是最小(势能是标量，正、负表示比零分子势能高或比零分子势能低)．
(2)当r＞r0时，分子力表现为引力、随着分子之间的距离增大，分子需要不断克服分子力做功，分子势能增大；随着分子间距离减小，分子力做正功，分子势能减小．
(3)当r＜r0时，分子力表现为斥力，随着分子之间距离的增大(仍在斥力范围内)，分子力做正功，分子势能减小；随着分子之间距离减小，分子需要不断克服分子力做功，分子势能增大．
(4)分子势能的数值和其他势能一样，也具有相对意义．由图1－2可知，选无穷远处为零分子势能处，分子势能可以大于零，可以小于零，也可以等于零．如果选r＝r0处为零势能点，则分子势能只能大于或等于零．但是无论选哪个位置为零分子势能点，r＝r0处分子势能都最低．
甲、乙两个分子相距较远，它们间的分子力为零，当它们逐渐接近到不能再接近的全过程中，分子力大小的变化和分子势能大小的变化情况正确的是( )
例3
A．分子力先增大，后减小；分子势能一直减小
B．分子力先增大，后减小；分子势能先减小，后增大
C．分子力先增大，再减小，后又增大；分子势能先减小，再增大，后又减小
D．分子力先增大，再减小，后又增大；分子势能先减小，后增大
【精讲精析】 分子间距离较远时，分子力为零．当分子间距离减小时,分子间的分子力表现为引力，当r减小到r＝r0时,分子力又为零,这一过程中分子力经历了由零增大后又减小到零的过程．当r＜r0时，分子力表现为斥力，且斥力随分子间距离的减小而一直增大，所以当r一直减小时，分子力的变化过程是先增大，再减小，后又增大，由于分子力先表现为引力，后表现为斥力,所以在r一直减小的过程中，分子力(引力)先做正功，分子势能减少；后为斥力做负功，分子势能增大．
【答案】 D(共35张PPT)
【2012 精品课件】沪科版物理选修3-3 第1章1．6 物体的内能
1．6 物体的内能
课标定位
学习目标：1.通过实例明确分子间存在作用力．
2．理解分子间作用力随分子间距离变化的规律．
3．掌握分子势能，物体内能的决定因素．
重点难点：分子间相互作用力的特点，分子力与分子间距的关系，物体的内能．
核心要点突破
课堂互动讲练
知能优化训练
课前自主学案
1.6
物
体
的
内
能
课前自主学案
一、分子力
1．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，说明分子之间存在着_____；分子间有空隙，但用力压缩物体，物体内会产生反抗压缩的弹力，这说明分子之间还存在着_____．
2．分子间的引力和斥力是_____存在的，实际表现出来的分子力是引力和斥力的_____．
引力
斥力
同时
合力
二、分子势能
分子间由分子力和分子间的______位置决定的势能,叫分子势能．
1．r＞r0时，分子间的作用力表现为____力，要增大分子间的距离，分子力做____功，因此分子势能随分子间距离的增大而______．
2．r＜r0时，分子间的作用力表现为____力，要减小分子间的距离，分子力做____功，因此分子势能随分子间距离的减小而______．
3．分子势能跟物体的______有关系．
相对
引
负
增大
斥
负
增大
体积
三、物体的内能
1．物体中所有分子热运动的______和分子______的总和，叫做物体的____能．任何物体都具有内能．
2．由于分子热运动的平均动能与______有关，分子势能与物体的______有关，所以物体的内能跟物体的______和______都有关系．
动能
势能
内
体积
温度
体积
温度
核心要点突破
一、分子力的特点和规律
1．分子力的特点
(1)分子间总是同时存在引力和斥力，实际表现出来的是它们的合力．
(2)分子间作用力随分子间距离变化而变化，引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，但斥力的变化比引力的变化要快．
(3)分子力是短程力，分子间的距离超过分子直径的10倍，即1 nm的数量级时，可以认为分子间作用力为零，所以气体分子间作用力可忽略不计．
2．分子力的规律
(1)分子力规律的图像表示
分子间的相互作用力与分子间距离的关系图像如图1－6－1所示：
图1－6－1
图中虚线表示引力和斥力的变化情况，从图中可以看出,引力和斥力都随着分子间距离的增大而减小，斥力曲线陡些，表示斥力变化快．实线表示引力和斥力的合力，即表现出来的分子力的变化情况．
①当r＝r0时，F引＝F斥，F＝0.
②当r＜r0时，F引和F斥都随分子间距离的减小而增大，但F斥增大得更快，分子力表现为斥力．
③当r＞r0时，F引和F斥都随分子间距离的增大而减小，但F斥减小得更快，分子力表现为引力．
④当r≥10r0(10－9 m)时，F引和F斥都十分微弱，可认为分子间无相互作用力(F＝0)．
(2)分子力规律的模型(类比)法表示
分子间的相互作用力像弹簧连接着的两个小球间的相互作用力．小球代表分子，弹簧的弹力代表分子斥力和引力的合力．如下表所示：
r＝r0，F分＝0 r＜r0，F分表现为斥力 r＞r0，F分表现为引力
①当弹簧处于原长时(r＝r0)，象征着分子力的合力为零．
②当弹簧处于压缩状态时(r＜r0)，象征着分子力的合力为斥力．
③当弹簧处于拉伸状态时(r＞r0)，象征着分子力的合力表现为引力．
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
1．关于分子间的相互作用力，下列叙述正确的是( )
A．当分子间的距离小于r0时，分子间只存在着斥力，不存在引力
B．当分子间的距离大于r0时，分子间只存在着引力，不存在斥力
C．当分子间的距离等于r0时,分子间既不存在引力，也不存在斥力
D．实际表现出来的分子间的作用力，是指分子间的引力和斥力的合力
解析：选D.分子间的相互作用力引力和斥力是同时存在的，只不过有时引力大于斥力，合力表现为引力；有时斥力大于引力，合力表现为斥力，故选项D正确．
二、分子势能与分子间距离的关系
1．分子势能的变化与分子力做功有关，可用分子力做功来量度(如图1－6－2)
图1－6－2
以r→∞处为零势能处．
(1)当r＞r0时，分子力为引力，当r增大时，分子力做负功，分子势能增加．
(2)当r＜r0时，分子力为斥力，当r减小时，分子力做负功，分子势能增加．
(3)当r＝r0时，分子势能最小(但不一定为零)．
2．几点注意：(1)势能的大小与物体间距离的关系有一个共同的规律：不论是重力势能、弹性势能、分子势能，还是电势能，当它们之间的距离发生变化时，它们之间的相互作用力如果是做正功，势能都要减小；如果是做负功，势能都要增大．
(2)由于物体分子距离变化的宏观表现为物体的体积变化，所以微观的分子势能变化对应于宏观的物体体积变化．例如，同样是物体体积增大，有时体现为分子势能增大(在r＞r0范围内)；有时体现为分子势能减小(在r＜r0范围内)．一般我们说，物体体积变化了，其对应的分子势能也变化了．
(3)分子势能最小与分子势能为零绝不是一回事．
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
2．如图1－6－3所示为物体分子间相互作用力与分子间距离之间的关系．下列判断中正确的是( )
图1－6－3
A．当r＜r0时，r越小，则分子势能Ep越大
B．当r＞r0时，r越小，则分子势能Ep越大
C．当r＝r0时，分子势能Ep最小
D．当r→∞时，分子势能Ep最小
解析：选AC.当r＜r0时，分子力表现为斥力，r减小时分子力做负功，分子势能增大；当r＞r0时，分子力表现为引力，r减小时分子力做正功，分子势能减小；当r＝r0时，分子力由引力减小为零，分子势能也减小到最小；当r→∞时，引力做负功，分子势能增大到最大值，且为零，故本题应选A、C.
三、内能和机械能的比较
内能 机械能
描述对象 物体内部系统的微观运动 物体整体的宏观运动
运动形式 分子的热运动 物体的机械运动
相关因素 物质的量、物体的温度和体积 物体的质量及机械运动的速度、离地高度(或相对于零势能面的高度)或弹性形变
内能 机械能
是否为零 永远不能等于零 一定条件下
可以等于零
相同点 都含有势能，具有相对性
联系 一定条件下可以相互转化
即时应用?(即时突破，小试牛刀)
3．关于物体的内能，下列说法正确的是( )
A．机械能为零的物体，内能也为零
B．一架飞机以某一速度在空中飞行，由于组成飞机的所有分子都具有这一速度,所以分子具有动能，又由于分子都在高处，所以具有势能，上述分子的动能和势能的总和就是物体的内能
C．一物体加速运动，则物体的内能增加
D．一物体减速运动，但温度、体积不变，则物体的内能不变
解析：选D.内能和机械能是两种不同形式的能，没有直接关系，内能是微观分子的动能和势能的总和，机械能是宏观物体的能量，故选项A、B、C错误，D正确．
如图1－6－4所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示，F＞0为斥力，F＜0为引力．a、b、c、d为x轴上四个特定的位置．现把乙分子从a处由静止释放，则( )
图1－6－4
课堂互动讲练
对分子力和分子力做功的理解
例1
A．乙分子由a到b做加速运动，由b到c做减速运动
B．乙分子由a到c做加速运动，到达c时速度最大
C．乙分子由a到b的过程中，两分子间的分子力一直做正功
D．乙分子由b到c的过程中，两分子间的分子力一直做负功
【精讲精析】 乙分子从a到b，再到c的过程，分子之间均表现为引力，显然乙分子始终做加速运动，且到达c点时速度最大，故A错，B正确．乙分子从a到b的过程，分子的引力一直做正功，故C正确．乙分子由b到c过程,分子力仍然做正功，故D项错．
【答案】 BC
【方法总结】 解决这类问题，首先要明确图线中的哪一点对应是平衡位置的距离；其次分析哪一过程表现为引力，哪一过程表现为斥力，最后判断分子的运动性质及做功情况．
下列说法正确的是( )
A．分子的动能与分子势能的和叫做这个分子的内能
B．物体的分子势能由物体的温度和体积决定
C．物体的速度增大时，物体的内能增大
D．物体的动能减小时，物体的温度可能增加
对物体内能的理解
例2
【思路点拨】 解决此题要抓住以下三点：
(1)单个分子无内能可言．
(2)内能与宏观的机械能无关．
(3)温度与宏观运动的动能无关．
【自主解答】 内能是指物体的，单个分子无内能可言，选项A是错误的．物体的分子势能由分子间距离决定，宏观上反映为由物体的体积决定，所以选项B也是错误的．物体的内能与物体做宏观的机械运动的速度无关，故选项C也是错误的．物体的温度由分子的平均动能决定，与物体宏观运动的动能无关，因此选项D是正确的．
【答案】 D
变式训练 关于物体内能的下列说法中正确的是
( )
A．每一个分子的动能与分子势能的和叫物体的内能
B．物体所有分子的动能与分子势能的总和叫物体的内能
C．一个物体当它的机械能发生变化时，其内能也一定发生变化
D．一个物体内能的多少，与它的机械能多少无关
解析：选BD.物体内所有分子的动能与势能总和叫物体的内能，物体的内能对单个分子而言无意义．物体的内能与其所含分子的动能与势能有关，与物体的动能和势能即机械能无关，故选项BD正确．(共37张PPT)
【2012 精品课件】沪科版物理选修3-3 第1章1．4 无序中的有序和1．5 用统计思想解释分子运动的宏观表现
1．4 无序中的有序
1．5 用统计思想解释分子运动的宏观表现
课标定位
学习目标：1.了解气体分子运动的统计规律，知道气体分子运动的特点．
2．学会用直方图的方法说明气体分子的速率分布．
3．知道温度是分子平均动能的标志，知道气体压强产生的原因．
4．学会用微观统计规律解释温度和气体压强．
重点难点：1.气体分子的运动特点及其统计规律．
2．气体压强的形成及其微观解释．
核心要点突破
课堂互动讲练
知能优化训练
课前自主学案
用统计思想解释分子运动的宏观表现
1．5
课前自主学案
一、气体分子运动的特点
1．通常状况下气体分子间的距离比较大(r＞10r0),相互之间的作用力很小，因此可以忽略气体分子间的___________，认为气体分子除了相互碰撞或跟器壁碰撞外，不受____的作用，在空间自由运动．因此，气体能够充满它所能到达的空间，没有一定的体积和形状．
相互作用
力
2．气体分子在不断的碰撞中频繁地改变着______和速率的大小，做着__________的运动．由于分子数目是大量的，分子运动是杂乱无章的，所以，大量分子沿各个方向运动的机会是______的．
方向
杂乱无章
均等
二、无序中的有序
1．伽尔顿板试验：小球落入某个小格完全是一个随机的_____事件，但多次重复操作可以发现，槽中各小格中落入的小球数目有着一定的分布规律——始终是落入中间格子的小球数目___，两边格子中的小球数目____．
2．从伽尔顿的实验中可以得到启示：对于由大量微观粒子组成的系统，就其宏观性质而言,_________起着主导作用．
偶然
多
少
统计规律
三、气体分子运动的统计规律
1．1859年，英国著名物理学家麦克斯韦运用_____方法，找到了气体分子速率的分布函数，从而确定了气体分子速率的分布规律．这个规律指出，在一定状态下，气体的大多数分子的速率都在某一固定数值附近，速率离开这个数值越远，具有这种速率的分子就______，即气体分子速率总体上是呈现出____________________ 的分布特征，很像伽尔顿板实验中各小格中落入小球数目的分布．
统计
越少
“中间多，两头少”
2．麦克斯韦的方法在物理学思想史上具有重要意义，它向人们指出，对于一个由大量微观粒子组成的系统，利用统计方法，一旦找出某个微观量的_________，便可求出这个微观量的____________,而这个统计平均值正好等于该系统的相应_____量.这样，就把分子的_________跟物体的_________紧密地联系起来了．因此，人们称颂麦克斯韦的统计方法“标志着物理学新纪元的开始．”
分布函数
统计平均值
宏观
微观运动
宏观表现
四、温度与气体压强
1．物理学上把分子的无规则运动称为热运动．从分子动理论的观点看，微观分子运动决定着宏观的温度，温度是物体内所有分子热运动的__________的标志．
2．温度是组成物质的大量分子的热运动的______表现，它具有统计意义，对单个分子来说，温度是没有意义的．
平均动能
宏观
3．气体压强产生的原因：大量做无规则热运动的分子对器壁频繁、持续地______产生了气体的压强．单个分子碰撞器壁的冲力是短暂的,但是大量分子频繁地撞击器壁，就对器壁产生持续、均匀的压力．所以从分子动理论的观点来看，气体的压强就是大量气体分子作用在器壁___________的平均作用力．
碰撞
单位面积
思考感悟
当温度升高时，所有分子的热运动速率都增加吗？
提示：不是，温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子的平均速率增大，但对单个分子来说不一定增大．
核心要点突破
一、气体分子运动特点
1．气体分子间距离较大
标准状况下，气体分子间的距离约为分子直径的10倍左右，分子间作用力非常微弱．在理想气体的处理方法中，通常把气体分子看成一个个小球,分子之间除相互碰撞的力外不受任何力作用，可以在空间内自由移动，从而充满容器的整个空间．
2．分子间碰撞频繁
在标准状况下，一个空气分子在1 s内与其他分子碰撞竟达65亿次之多，频繁的碰撞造成了气体分子做杂乱无章的热运动，气体分子不断地改变运动方向，每个气体分子可自由运动的行程极短，通常状况下，气体分子自由运动行程的数量级为10－8 m.
3．气体分子速率分布规律
(1)麦克斯韦速率分布规律：在一定的温度下，不管个别分子怎样运动，气体中的大多数分子的速率都在某个数值附近，表现出“中间多、两头少”的分布规律．
(2)分布规律与温度的关系：当温度升高时，“中间多、两头少”的分布规律不变，气体分子的速率增大，分布曲线的峰值向速率大的一方移动．(如图1－4－1所示)
麦克斯韦速率分布规律
图1－4－1
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
1．关于气体分子运动的特点，下列说法正确的是( )
A．由于气体分子间距离较大，所以气体很容易被压缩
B．气体之所以能充满整个空间，是因为气体分子间相互作用的引力和斥力十分微弱，气体分子可以在空间自由移动
C．由于气体分子间的距离较大，所以气体分子间根本不存在相互作用
D．气体分子间除相互碰撞外，几乎无相互作用
解析：选ABD.气体分子间距离大，相互作用的引力和斥力很微弱，很容易被压缩，能自由运动，A、B对．但气体间不是没有相互作用，C错，D对．
二、温度及气体压强的微观解释
1．温度的微观解释
(1)温度在宏观上体现为物体的冷热程度，由于受热传导等因素的影响，这个定义有一定的主观意识．
(2)把温度定义为“物体内所有分子热运动平均动能的标志”，能客观地反映不同温度物体内分子运动的剧烈程度，并能在理论上给出精确的量度关系．
(3)温度从分子动理论角度可以做如下理解：
①温度是大量分子集体行为的反映,具有统计意义，温度对单个分子是没有意义的．
②不同物体在相同温度下，物体内分子热运动的平均动能都相同，但不同物质的分子平均速度的大小一般不同．
③温度升高时，物体内分子的平均动能一定增大，但并不是每个分子的动能都增大,同理，温度降低，分子的平均动能一定减少，但并不是每个分子的动能都会减少．
2．气体压强的微观解释
(1)气体压强的产生：大量做无规则热运动的分子对器壁频繁、持续地碰撞产生了气体的压强．单个分子碰撞器壁的冲力是短暂的，但是大量分子频繁地碰撞器壁，就对器壁产生持续、均匀的压力．所以从分子动理论的观点来看，气体的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力．
(2)微观因素：气体压强由气体分子的密集程度和平均动能决定：A气体分子的密集程度(即单位体积内气体分子的数目)大，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就多；B气体的温度高，气体分子的平均动能变大，每个气体分子与器壁的碰撞(可视为弹性碰撞)给器壁的冲力就大；从另一方面讲，气体分子的平均速率大，在单位时间里撞击器壁的次数就多，累计冲力就大．
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
2．关于气体压强，下列说法中正确的是( )
A．气体分子的平均速率增大，则气体的压强一定增大
B．气体分子的密集程度增大，则气体的压强一定增大
C．气体分子的平均动能增大，则气体的压强一定增大
D．气体分子的平均动能增大，则气体的压强有可能减小
解析：选D.气体的压强与两个因素有关，一是气体分子的平均动能，二是气体分子的密集程度，或者说，一是温度，二是体积．密集程度或平均动能增大，都只强调了问题的一方面，也就是说，平均动能增大的同时，气体的体积可能也增大，使得分子的密集程度减小，所以压强可能增大,也可能减小．同理，当分子的密集程度增大时，分子的平均动能可能减小，压强的变化不能确定．
下表为0 ℃和100 ℃时氧分子的速率分布，对其理解正确的是( )
氧分子的速率分布
不同温度下各速率区间的分子数占总分子数的百分比%
课堂互动讲练
气体分子的运动特点分析
例1
按速率大小划分的速率区间v/m·s－1 0 ℃ 100 ℃
100以下 1.4 0.7
100－200 8.1 5.4
200－300 17.0 11.9
300－400 21.4 17.4
400－500 20.4 18.6
500－600 15.1 16.7
600－700 9.2 12.9
700－800 4.5 7.9
800－900 2.0 4.6
900以上 0.9 3.9
A.温度升高，每个氧分子的速率都增大
B．100 ℃时与0 ℃时相比，大速率分子所占比例增加
C．分子运动满足统计规律，温度升高，氧分子的平均速率增大
D．温度升高，分子的平均速率增大，适应于所有物质分子
【精讲精析】 分子的运动遵循统计规律，适应于大量分子，对单个分子不适应，故A错；温度升高，分子平均速率增大的表现为大速率分子所占比例增加，故B、C正确；速率分布规律适应于所有物质分子，D对．
【答案】 BCD
【方法总结】 (1)对于大量分子无规则运动的速率，无法采用牛顿力学方法精确地予以确定，但可以用统计方法找出其分布规律．
(2)气体分子速率分布总体上呈现出“中间多,两边少”的正态分布特征.它跟伽尔顿板的类比如下：
伽尔顿板实验中的小球→气体分子
小球相互间及跟钉子的碰撞→气体分子相互间及跟器壁的碰撞
小球落入不同的小格→气体分子获得不同的速率
(3)气体分子的速率分布跟温度有关，温度升高，速率大的分子所占的比例增加．
关于温度，下列说法正确的是( )
A．温度越高，分子动能越大
B．物体的运动速度越大，分子总动能越大，因而物体温度也越高
C．一个分子运动的速率越大，该分子的温度越高
D．温度是大量分子无规则热运动平均动能的量度
温度的微观解释
例2
【精讲精析】 温度越高，只是分子的平均动能变大，并不是物体每个分子的动能都大，因而A错；物体整体的运动速度对应的是机械能(动能)，而温度仅与分子的平均动能有关，与物体整体运动的速度毫无关系，B错；温度是对大量分子集体(物体)而言的，是统计、平均概念，对单个分子无意义，C错．
【答案】 D
【方法总结】 温度是分子平均动能的标志，反映的是大量分子热运动的统计规律，同一温度下各个分子的动能不尽相同，即温度不能反映个别分子的动能大小，个别分子的动能也反映不了温度情况．
关于密闭容器中气体的压强，下列说法中正确的是( )
A．是由气体受到的重力产生的
B．是由大量气体分子频繁地碰撞器壁而产生的
C．压强的大小只取决于气体分子数量的多少
D．容器运动的速度越大，气体的压强也越大
气体压强的微观理解
例3
【思路点拨】 气体压强产生原因和大小决定因素是解题的关键．
【自主解答】 气体压强是由气体分子对器壁的频繁碰撞产生的，其大小决定于气体的平均动能及单位体积内的分子数．B选项正确．
【答案】 B
变式训练 对于一定量的理想气体，下列论述中正确的是( )
A．当分子热运动变得剧烈时，压强必变大
B．当分子热运动变得剧烈时，压强可以不变
C．当分子间的平均距离变大时，压强必变小
D．当分子间的平均距离变大时，压强必变大
解析：选B.选项A、B中，“分子热运动变得剧烈”说明温度升高，但不知体积变化情况，所以压强变化情况不确定，所以A错，B对；选项C、D中，“分子间的平均距离变大”说明体积变大，但温度的变化情况未知，故不能确定压强变化情况，所以C、D均不对，正确选项为B.(共25张PPT)
【2012 精品课件】沪科版物理选修3-3 第1章1.3 分子热运动
1.3 分子热运动
课标定位
学习目标：1.了解物质分子永不停息地做无规则运动．
2．理解布朗运动的特点和实质．
重点难点：布朗运动的产生原因和实质．
核心要点突破
课堂互动讲练
知能优化训练
1.3
分子热运动
课前自主学案
课前自主学案
一、分子运动何其乱
1．布朗运动：是悬浮在液体(或气体)中的微粒不停的________运动．它首先是由英国植物学家布朗在1827年用显微镜观察水中的__________时发现的．
2．产生的原因：大量液体分子对悬浮微粒撞击的________造成的．
3．布朗运动的实质：悬浮微粒的无规则运动并不是__________的运动，但是微粒运动的无规则性，间接地反映__________在做永不停息的____________．
无规则
花粉颗粒
不平衡
液体分子
液体分子
无规则运动
思考感悟
近几年我国北部“沙尘”天气比较严重,“沙尘”的运动是布朗运动吗？
提示：不是，布朗运动是利用显微镜观察到的一种现象．
二、热运动
分子永不停歇的做________运动．
无规则
核心要点突破
一、布朗运动如何产生？其意义是什么？
1．布朗运动的产生原因及影响因素
(1)原因：悬浮微粒受到液体分子撞击不平衡是形成布朗运动的原因，由于液体分子的运动是无规则的，使微粒受到较强撞击的方向也不确定，所以布朗运动是无规则的．
(2)影响因素：微粒的大小和液体(或气体)温度的高低．
①微粒越小，布朗运动越明显；
②温度越高，布朗运动越激烈．
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
1．关于布朗运动，下列说法正确的是( )
A．布朗运动是液体分子的运动
B．布朗运动反映了固体分子的运动
C．布朗微粒做无规则运动的原因是由于它受到水分子有时吸引、有时排斥的结果
D．温度越高，布朗运动越显著
解析：选D.布朗运动是悬浮在液体中的小颗粒的运动，不是液体分子的运动，是液体分子无规则运动的反映，这个小颗粒不是固体分子，故A、B错；布朗微粒做无规则运动的原因是由于周围液体分子撞击的不平衡造成的，故C错；温度越高，布朗运动越显著，D正确．
二、布朗运动与分子运动的区别和联系
1．研究对象不同：布朗运动的研究对象是悬浮在液体(或气体)中的固体小颗粒；分子热运动的研究对象是分子．布朗微粒很小，其数量级约为10－6m，里面仍包含大量的固体分子，这些分子也在做永不停息的无规则运动．
2．观察的难易度不同：布朗运动是悬浮在液体(或气体)中的微粒的运动，用高倍显微镜可观察到，用肉眼是看不到的；分子的热运动用显微镜也是看不到的，只好通过布朗运动和扩散现象推知，所以布朗运动不是分子运动,但却是分子运动的间接反映．
3．因果关系：由于液体分子的热运动对布朗微粒撞击力的不平衡，才引起微粒的布朗运动，即分子热运动是布朗运动的原因，正因为二者存在这种因果关系，才可由布朗运动推测分子热运动．
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
2．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．布朗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，其内部的分子热运动就越剧烈
解析：选C.布朗运动是指固体小颗粒的运动，A错误．温度越高，分子无规则运动越剧烈，与物质种类无关，B错，C对．物体的宏观运动速度大小与微观分子的热运动无关，D错．故选C.
下面两种关于布朗运动的说法都是错误的，试分析它们各错在哪里．
(1)大风天常常看到风沙弥漫、尘土飞扬，这就是布朗运动．
(2)布朗运动是由于液体分子对固体小颗粒的撞击引起的，固体小颗粒的体积越大，液体分子对它的撞击越多，布朗运动就越显著．
课堂互动讲练
对布朗运动的认识
例1
【精讲精析】 (1)能在液体或气体中做布朗运动的微粒都是很小的，一般数量级是10－6 m，这种微粒肉眼是看不到的，必须借助于显微镜．大风天看到的风沙、尘土都是较大的颗粒，它们的运动不能称为布朗运动，另外它们的运动基本上属于在气流作用下的定向移动，而布朗运动是无规则运动．
(2)布朗运动的确是由于液体(或气体)分子对固体微粒的碰撞引起的，但只有在固体微粒很小时，各个方向的液体分子对它的碰撞不均匀才引起它做布朗运动．因此正确的说法是：固体微粒体积越小，布朗运动越显著，如果固体微粒过大，液体分子对它的碰撞在各个方向上是均匀的，就不会做布朗运动了．
【答案】 见精讲精析
【方法总结】 (1)布朗微粒与尘埃不同，布朗微粒是用肉眼直接观察不到的，即布朗运动是用肉眼观察不到的，只能在显微镜下才能看到．
(2)明确布朗微粒和理解布朗运动产生的原因是分析有关布朗运动的关键．
(2011年宁夏高二检测)如图1－3－1所示是做布朗运动小颗粒的运动路线记录的放大图，以小颗粒在A点开始计时，每隔30 s记下小颗粒的一个位置，得到B、C、D、E、F、G等点，则小颗粒在经75 s末时的位置，以下叙述中正确的是
( )
对布朗运动特点的考查
例2
图1－3－1
A．一定在CD连线的中点
B．一定不在CD连线的中点
C．可能在CD连线上，但不一定在CD连线的中点
D．可能在CD连线以外的某点上
【思路点拨】 根据布朗运动的特点分析判断．
【自主解答】 小颗粒在30 s内的运动仍是很复杂的，图中是两位置的连线而不是轨迹．因此，第75 s末，小颗粒可能在CD连线上，但不一定在CD连线的中点，也可能在CD的连线之外的位置，因此，正确选项应为C、D.
【答案】 CD
变式训练 用显微镜观察水中的花粉，追踪某一个花粉颗粒，每隔10 s记下它的位置，得到了a、b、c、d、e、f、g等点，再用直线依次连接这些点，如图1－3－2所示，则下列说法中正确的是( )
图1－3－2
A．这些点的连线就是这一花粉颗粒的运动径迹
B．它说明花粉颗粒做无规则运动
C．从a点开始计时，经36 s，花粉颗粒可能不在de连线上
D．从a点开始计时，经36 s，花粉颗粒一定在de连线上的某一点
解析：选BC.题图中记录的是花粉颗粒在相隔一定时间的位置连线，不是分子的无规则运动轨迹，也不是微粒做布朗运动的轨迹，但它能说明花粉颗粒在做无规则运动，在每隔10 s时间内，它的运动也是无规则的．所以不能确定从a点开始计时，经36 s花粉颗粒的具体位置，故答案B、C正确，A、D错误．(共36张PPT)
【2012 精品课件】沪科版物理选修3-3 第1章1．1 一种新的研究方法和1．2 走进分子世界
1．1 一种新的研究方法
1．2 走进分子世界
课标定位
学习目标：1.了解统计规律及其特点，能够运用统计规律分析调查一些事件．
2．知道分子大小、质量的数量级，能够利用油膜法估测分子直径．
3．知道阿伏伽德罗常量，会用这个常量进行有关的计算和估算．
重点难点：油膜法估测分子的直径．
核心要点突破
课堂互动讲练
知能优化训练
1.2
走
进
分
子
世
界
课前自主学案
课前自主学案
常数
常数
2．统计规律的特点
(1)它是在大量的随机(偶然)事件的______中起作用的规律，它揭示的是大量事件在______上的性质及这些事件间的______联系．
(2)统计规律只能在__________的情况下才显示出来．它的可靠性跟统计事件的______有关，事件的______越多，统计规律就显示得越______．
集合
整体
必然
大量事件
数量
数量
明显
(3)实测的概率与用统计理论得出的值总会有一定的偏差，叫做_____，这是统计规律所特有的．一般来说，被统计的事件数量越多，该现象就越________．
涨落
不显著
二、分子何其小
1．利用单分子油膜法测量分子直径的原理
把一滴油滴到水面上，油在水面上散开形成单分子油膜，在计算分子大小时，通常可以把分子看做是一个____________，这是一个近似模型．通常认为_____________等于油分子的直径，而油分子是一个挨一个地排列整齐的．实验时测出油滴的体积V，再测出油膜的面积S，就可估算出油分子的直径d，
公式d＝____.
弹性小球
油膜的厚度
2．实验结论
测量结果表明一般分子的直径的数量级为_______.如水分子直径约为4×10－10 m，氢分子直径约为2.3×10－10 m.
10－10m
三、分子何其多
1．阿伏伽德罗常量的认识
我们在化学中已学过，1 mol任何物质所包含的粒子的数目都相等，这个数目叫做________________，用符号NA表示．目前，它的公认值是NA＝6.023×1023mol－1，在通常的计算中，可取NA＝___________mol－1.
阿伏伽德罗常量
6.0×1023
2．阿伏伽德罗常量的意义
阿伏伽德罗常量是一个重要的常量，它仿佛是__________和__________之间的一座桥梁，它把摩尔质量、摩尔体积这些宏观物理量与分子质量、分子大小等微观物理量联系起来．
宏观世界
微观世界
核心要点突破
一、分子的两种基本模型
1．球形模型：固体和液体可看做一个紧挨着一个的球形分子排列而成的，忽略分子间空隙，如图1－1－1甲所示．
图1－1－1
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，每个小立方体是每个分子平均占有的活动空间，忽略气体分子的大小，如图1－1－1乙所示．
特别提醒：(1)理想模型是在一定场合、一定条件下突出客观事物的某种主要因素，忽略次要因素而建立的．将分子看做球形或者看做立方体，与力学中的质点、电学中的点电荷一样，都是理想化模型．这是一种科学的近似处理方法．
(2)由于建立的模型不同，得出的结果稍有不同，但数量级一般是相同的．一般在估算固体或液体分子直径或分子间距离时采用球形模型，在估算气体分子间的距离时采用立方体模型．
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
1．1 cm3的水和标准状况下1 cm3的水蒸气中各有多少个分子？在上述两种状态下，相邻两个水分子之间的间距各是多少？
答案：3.3×1022个 2.7×1019个 3.9×10－10 m
3．3×10－9 m
二、油膜法估测分子直径的实验方案
1．实验设计
油酸的分子式为C17H33COOH，它的一个分子可以看成由两部分组成：一部分是C17H33—，另一部分是—COOH.其中—COOH对水有很强的亲和力，当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时，油酸就在水面上散开(其中的酒精溶于水中并很快挥发)，在水面上形成近似圆形的一层纯油酸薄膜，如图1－1－2所示．其中C17H33—部
分冒出水面，而—COOH部分留在水中，油酸分子直立在水面上，形成一个单分子层油膜，如图1－1－2所示．
图1－1－2
2．进行实验
(1)在浅盘中倒入约2 cm深的水，将痱子粉均匀地撒在水面上．
(2)用注射器往小量筒中滴入1 mL油酸溶液，记下滴入的滴数n.算出一滴油酸的体积V0.
(3)将一滴油酸溶液滴在浅盘的液面上．
(4)待油酸薄膜形状稳定后，将玻璃放在浅盘上，用水彩笔(或钢笔)画出油酸薄膜的形状．
(5)将玻璃放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积S；或者玻璃板上有边长1 cm的方格，则也可通过数方格数，算出油酸薄膜的面积S.计算方格数时，完整的算一个，面积大于一半的也算一个，面积小于一半的舍去．
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
2．在做“用油膜法估测分子直径”的实验中，若用直径为0.5 m的浅圆盘盛水，让油酸在水面上形成一层单分子油酸薄膜，那么油酸液滴体积的数量级不能大于________m3.
答案：10－11
(1)某同学在用油膜法估测分子直径的实验中，计算结果明显偏大，可能是由于( )
A．油酸未完全散开
B．油酸中含有大量的酒精
C．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格
D．求每滴体积时，1 mL的溶液的滴数多记了10滴
课堂互动讲练
油膜法的应用
例1
(2)在做“用油膜法估测分子大小”实验中，油酸酒精溶液的浓度为104 mL溶液中有纯油酸6 mL.用注射器测得1 mL上述溶液中有液滴50滴．把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描出油膜的轮廓，然后把玻璃板放在坐标纸上，其形状如图1－1－3所示，坐标中正方形小方格的边长为20 mm.求：
图1－1－3
①油酸膜的面积是多少？
②每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是多少？
③根据上述数据，估测出油酸分子的直径是多少？(结果保留两位有效数字)
【精讲精析】 (1)油酸分子直径d＝V/S.计算结果明显偏大，可能是V取大了或S取小了．油酸未完全散开，所测S偏小，d偏大，A正确；油酸中含有大量的酒精，不影响结果，B错；若计算面积时舍去了所有不足一格的方格，使S变小，d变大，故C正确；若求每滴体积时，1 mL 的溶液多记了10滴，使V变小，d变小，D不正确．
【答案】 (1)AC
(2)①2.32×10－2 m2 ②1.2×10－11 m3 ③5.2×10－10 m
某种物质的摩尔质量为M(kg/mol)，密度为ρ(kg/m3)，若用NA表示阿伏伽德罗常量，则：
(1)每个分子的质量是________kg；
(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________m3；
(4)平均每个分子所占据的空间是________m3.
阿伏伽德罗常量的理解及应用
例2
【思路点拨】 本题考查的是宏观量和微观量的计算，解决本知识点的关键是理解宏观量和微观量的物理意义，灵活运用阿伏伽德罗常量解决问题．
