2024-2025學(xué)年高中物理第七章分子動理論2分子的熱運動學(xué)案新人教版選修3-31

PAGE9-其次節(jié)分子的熱運動【素養(yǎng)目標(biāo)定位】※了解擴散現(xiàn)象，布朗運動以及熱運動的含義※※駕馭布朗運動的確定因素及成因※通過試驗，體會布朗運動現(xiàn)象【素養(yǎng)思維脈絡(luò)】課前預(yù)習(xí)反饋學(xué)問點1擴散現(xiàn)象1．定義不同物質(zhì)分子彼此__進入對方__的現(xiàn)象。2．產(chǎn)生緣由物質(zhì)分子的__無規(guī)則運動__。3．應(yīng)用生產(chǎn)半導(dǎo)體器件時，在__高溫__條件下通過分子的__擴散__在純凈半導(dǎo)體材料中摻入其他元素。4．發(fā)生環(huán)境物質(zhì)處于__固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)__時都能發(fā)生擴散現(xiàn)象。5．意義反映分子在做__永不停息__的__無規(guī)則__運動。學(xué)問點2布朗運動1．概念懸浮__微粒__在液體或氣體中的__無規(guī)則__運動。2．產(chǎn)生緣由大量液體分子對懸浮微粒撞擊的__不平衡__造成的。3．運動特點(1)__永不停息__；(2)__無規(guī)則__。4．影響因素微粒__越小__、溫度__越高__，布朗運動越激烈。5．意義間接反映了液體分子運動的__無規(guī)則性__。學(xué)問點3熱運動1．定義分子永不停息的__無規(guī)則__運動。2．宏觀表現(xiàn)__擴散__現(xiàn)象和__布朗__運動。3．特點(1)永不停息；(2)運動__無規(guī)則__；(3)溫度越高，分子的熱運動越__激烈__。辨析思索『判一判』(1)懸浮微粒越大，越不簡單視察到布朗運動。(√)(2)將布朗運動的裝置由試驗室移動到高速運動的列車上，微粒的布朗運動更明顯。(×)(3)擴散現(xiàn)象與布朗運動的猛烈程度都與溫度有關(guān)。(√)(4)當(dāng)溫度降低到肯定程度，分子就停止熱運動。(×)(5)擴散現(xiàn)象與布朗運動都是分子的熱運動。(×)(6)分子的熱運動人眼不能干脆視察，布朗運動可以干脆用眼睛視察到。(×)『選一選』下列四種現(xiàn)象中屬于擴散現(xiàn)象的是(B)①海綿狀塑料可以吸水②揉面團時，加入小蘇打，小蘇打可以揉進面團內(nèi)③放一匙食糖于一杯開水中，水會變甜④把盛開的臘梅放入室內(nèi)，會滿室生香A．①② B．③④C．①④ D．②③解析：海綿狀塑料吸水是水滴進入塑料間隙，不是擴散；小蘇打揉進面團，是機械外力作用的結(jié)果；食糖溶于開水中，臘梅香氣釋放是擴散現(xiàn)象。故B正確?！合胍幌搿挥蔑@微鏡視察放在水中的花粉，追蹤幾粒花粉，每隔30s登記它們的位置，用折線分別依次連接這些點，如圖所示。圖示折線是否為花粉的運動徑跡？是否為水分子的運動徑跡？答案：不是花粉的運動徑跡，更不是水分子的運動徑跡。解析：花粉粒的無規(guī)則運動，是大量的液體分子撞擊的平均效果的體現(xiàn)，其運動徑跡是沒有規(guī)律的。在花粉粒的運動過程中，每秒鐘大約受到1021次液體分子的碰撞。此圖畫出每隔30s視察到的花粉粒的位置，用直線依次連接起來，該圖線既不是花粉粒的徑跡，更不是水分子的徑跡，因為布朗運動不是液體分子的運動。課內(nèi)互動探究探究擴散現(xiàn)象┃┃思索探討1__■(1)擴散現(xiàn)象是否是由對流和重力引起的？(2)把一碗小米倒入一袋玉米中，小米進入玉米的間隙中，這一現(xiàn)象是否屬于擴散現(xiàn)象？提示：(1)擴散現(xiàn)象不是由對流和重力引起的，是由分子的無規(guī)則運動引起的。(2)擴散現(xiàn)象是指由于分子的無規(guī)則運動，不同物質(zhì)的分子彼此進入對方的現(xiàn)象。上述現(xiàn)象中不是分子運動的結(jié)果，而是兩種物質(zhì)的混合，所以不屬于擴散現(xiàn)象。┃┃歸納總結(jié)__■1．影響擴散現(xiàn)象是否明顯的因素(1)擴散現(xiàn)象發(fā)生時氣態(tài)物質(zhì)的擴散現(xiàn)象最快最顯著，液態(tài)次之，固態(tài)物質(zhì)的擴散現(xiàn)象最慢，短時間內(nèi)特別不明顯。(2)在兩種物質(zhì)肯定的前提下，擴散現(xiàn)象發(fā)生明顯程度與物質(zhì)的溫度有關(guān)，溫度越高，擴散現(xiàn)象越顯著。(3)擴散現(xiàn)象發(fā)生的明顯程度還受到“已進入對方”的分子濃度的限制，當(dāng)濃度低時，擴散現(xiàn)象較為顯著。2．?dāng)U散現(xiàn)象的成因分析擴散現(xiàn)象不是外界作用引起的，而是分子無規(guī)則運動的干脆結(jié)果，是分子無規(guī)則運動的宏觀反映。3．分子運動兩個特點的理解(1)永不停息即分子不分白天和黑夜，不分季節(jié)，恒久在運動。(2)無規(guī)則是指單個分子運動無規(guī)則，但大量分子運動又具有統(tǒng)計規(guī)律性，如總體上分子由濃度大的地方向濃度小的地方運動。特殊提示(1)擴散現(xiàn)象在任何狀況下都可以發(fā)生，與外界因素?zé)o關(guān)。(2)當(dāng)兩部分的分子分布濃度相同時，濃度不再變更，宏觀上擴散停止，但分子的運動并沒有停止，因此這時狀態(tài)是一種動態(tài)平衡。(3)分子運動猛烈程度雖然受到溫度影響，溫度高運動快，溫度低運動慢，但分子的運動恒久不會停止。┃┃典例剖析__■典例1(多選)如圖所示，一個裝有無色空氣的廣口瓶倒扣在裝有紅棕色二氧化氮氣體的廣口瓶上，中間用玻璃板隔開。當(dāng)抽去玻璃板后所發(fā)生的現(xiàn)象，(已知二氧化氮的密度比空氣密度大)下列說法正確的是(AD)A．過一段時間可以發(fā)覺上面瓶中的氣體也變成了淡紅棕色B．二氧化氮由于密度較大，不會跑到上面的瓶中，所以上面瓶中不會出現(xiàn)淡紅棕色C．上面的空氣由于重力作用會到下面的瓶中，于是將下面瓶中的二氧化氮排出了一小部分，所以會發(fā)覺上面瓶的瓶口處顯淡紅棕色，但在瓶底處不會出現(xiàn)淡紅棕色D．由于氣體分子在運動著，所以上面的空氣會到下面的瓶中，下面的二氧化氮也會自發(fā)地運動到上面的瓶中，所以最終上、下兩瓶氣體的顏色變得勻稱一樣解題指導(dǎo)：組成物體的分子做永不停息的無規(guī)則運動，與溫度有關(guān)，與外界的作用無關(guān)。解析：逐項分析如下：選項診斷結(jié)論A氣體分子做無規(guī)則運動，過一段時間上下勻稱分布，故呈淡紅棕色√B分子運動與密度無關(guān)×C分子的熱運動不是在重力的作用下進行的×D分子的熱運動使上下氣體分布勻稱√┃┃對點訓(xùn)練__■1．下列四種現(xiàn)象中，屬于擴散現(xiàn)象的是(CD)A．雨后的天空中懸浮著許多的小水滴B．海綿吸水C．在一杯開水中放幾粒鹽，整杯水很快就會變咸D．把一塊煤貼在白墻上，幾年后鏟下煤后發(fā)覺墻中有煤解析：擴散現(xiàn)象是指兩種不同的分子相互進入對方中的現(xiàn)象，它是分子無規(guī)則運動引起的。天空中的小水滴不是分子，小水滴也是由大量水分子組成的，這里小水滴懸浮于空氣中并非分子運動所為，故選項A不符合題意。同樣海綿吸水也不是分子運動的結(jié)果，海綿吸水是一種毛細現(xiàn)象，故選項B不符合題意。而整杯水變咸是鹽分子進入到水分子之間所致，墻中有煤也是煤分子進入的結(jié)果，故選項C、D符合題意。探究布朗運動┃┃思索探討2__■在一鍋水中散一點胡椒粉，加熱時發(fā)覺水中的胡椒粉在上下翻滾。(1)胡椒粉的運動是布朗運動嗎？(2)布朗運動就是分子的無規(guī)則運動嗎？提示：(1)不是(2)不是┃┃歸納總結(jié)__■1．產(chǎn)生緣由當(dāng)微粒足夠小時，受到來自各個方向的液體分子或氣體分子的撞擊作用是不平衡的，某一瞬間，微粒在某個方向受到的撞擊作用強，致使微粒向這一方向運動；在另一個瞬間，微粒在另一方向受到的撞擊作用強，致使微粒又向另一方向運動，由于分子對微粒的頻繁撞擊，引起了微粒的無規(guī)則運動，如圖所示。布朗運動的無規(guī)則性，間接反映了液體(或氣體)內(nèi)部分子運動的無規(guī)則性。2．影響布朗運動的因素(1)懸浮的微粒越小，撞擊的不平衡性就越明顯，布朗運動就越明顯。(2)溫度越高，布朗運動越顯著。3．布朗運動的意義盡管布朗運動本身并不是分子的運動，但由于它的形成緣由是由于分子的撞擊所致，所以它能反映分子的運動特征，這就是布朗運動的意義所在。┃┃典例剖析__■典例2(2024·山西省長治、運城、大同、朔州、陽泉五地市高三上學(xué)期期末聯(lián)考)小張在顯微鏡下視察水中懸浮的微小粉筆末的運動，從A點起先，他把小顆粒每隔20s的位置記錄在坐標(biāo)紙上，依次得到B、C、D等點，把點連線形成如圖所示折線圖，則關(guān)于該粉筆末的運動，下列說法正確的是(BDE)A．該折線圖是粉筆末的運動軌跡B．粉筆末的無規(guī)則運動反映了水分子的無規(guī)則運動C．經(jīng)過B點后10s，粉筆末應(yīng)當(dāng)在BC的中點處D．粉筆末由B到C的平均速度小于由C到D的平均速度E．若變更水的溫度，再記錄一張圖，則僅從圖上不能確定記錄哪一張圖時的溫度高解題指導(dǎo)：(1)布朗運動不是分子的無規(guī)則運動，它是液體分子無規(guī)則運動的反映。(2)布朗運動示意圖是不同時刻的小顆粒位置的連線并非其運動軌跡。解析：該折線圖不是粉筆末的實際運動軌跡，分子運動是無規(guī)則的，故A錯；粉筆末受到水分子的碰撞，做無規(guī)則運動，所以粉筆末的無規(guī)則運動反映了水分子的無規(guī)則運動，故B正確；由于運動的無規(guī)則性，所以經(jīng)過B點后10s，我們不知道粉筆末在哪個位置，故C錯誤；隨意兩點之間的時間間隔是相等的，所以位移越大，則平均速度就越大，故粉筆末由B到C的平均速度小于由C到D的平均速度，故D正確；由于運動的無規(guī)則性，所以我們無法僅從圖上就確定哪一張圖的溫度高，故E正確；綜上所述本題答案是BDE。┃┃對點訓(xùn)練__■2．(2024·河北省張家口市一中高二上學(xué)期期中)關(guān)于布朗運動，下列說法正確的是(A)A．布朗運動是無規(guī)則的，反映了大量液體分子的運動也是無規(guī)則的B．微粒做布朗運動，充分說明白微粒內(nèi)部分子在不停地做無規(guī)則運動C．布朗運動是由于懸浮微粒受周邊其它微粒撞擊的不平衡性引起的D．懸浮微粒越大，在相同時間內(nèi)撞擊它的分子數(shù)越多，布朗運動越猛烈解析：布朗運動是無規(guī)則的，是由外界條件無規(guī)律的不斷變更引起的，因此它說明白液體分子的運動是無規(guī)則的，故A正確；布朗運動是液體分子做無規(guī)則運動的反映，不是微粒內(nèi)部分子不停地做無規(guī)則運動的反應(yīng)，故B錯誤；布朗運動是由于懸浮微粒受周邊液體分子撞擊的不平衡性引起的，故C錯誤；布朗運動形成的緣由是由于液體分子對懸浮微粒無規(guī)則撞擊引起的，懸浮顆粒越小，溫度越高，顆粒的受力越不均衡，布朗運動就越明顯。故D錯誤。所以A正確，B、C、D錯誤。探究分子的熱運動┃┃思索探討3__■暮春季節(jié)，金黃的油菜花鋪滿了原野，微風(fēng)拂過，飄來陣陣的花香。你有沒有想過，為什么離很遠，人們就能夠聞到這沁人心脾的香味呢？提示：分子的熱運動┃┃歸納總結(jié)__■1．熱運動及其特點(1)熱運動指微觀上的大量分子的無規(guī)則運動，一個分子的運動不能說是熱運動。(2)熱運動與溫度有關(guān)，溫度越高，分子熱運動越激烈，不要認為溫度過低，分子就停止熱運動。(3)分子熱運動是擴散現(xiàn)象形成的緣由，布朗運動是分子熱運動的反映，但不能說擴散現(xiàn)象和布朗運動是熱運動。2．布朗運動與熱運動的關(guān)系布朗運動熱運動不同點探討對象懸浮于液體中的微粒分子視察難易程度可以在顯微鏡下看到，肉眼看不到在顯微鏡下看不到相同點①無規(guī)則運動②永不停息③與溫度有關(guān)聯(lián)系四周液體(或氣體)分子的熱運動是布朗運動產(chǎn)生的緣由，布朗運動是熱運動的宏觀表現(xiàn)特殊提示(1)熱運動是分子運動，布朗運動是微粒的運動。(2)熱運動永不停息，液體變成固體時，其中微粒的布朗運動會停止。(3)分子及布朗運動的微粒用肉眼不能干脆視察到。(4)熱運動是對大量分子而言的，對個別分子無意義。┃┃典例剖析__■典例3下列關(guān)于熱運動的說法中，正確的是(D)A．熱運動是物體受熱后所做的運動B．0℃的物體中的分子不做無規(guī)則運動C．熱運動是單個分子的永不停息的無規(guī)則運動D．熱運動是大量分子的永不停息的無規(guī)則運動解題指導(dǎo)：分子熱運動的“熱”字，應(yīng)當(dāng)給予其兩層含義：①指分子無規(guī)則的運動，不是宏觀物體的機械運動；②溫度越高，分子運動越猛烈，與何種分子無關(guān)。解析：熱運動是組成物質(zhì)的大量分子所做的無規(guī)則運動，不是單個分子的無規(guī)則運動，因此A、C錯誤，D正確；分子的熱運動永不停息，因此0℃的物體中的分子仍做無規(guī)則運動，B錯誤。┃┃對點訓(xùn)練__■3．放在房間一端的香水，打開瓶塞后，位于房間另一端的人將(C)A．馬上嗅到香味，因為分子熱運動速率很大，穿過房間所需時間極短B．過一會兒才能嗅到香味，因為分子熱運動的速率不大，穿過房間須要一段時間C．過一會兒才能嗅到香味，因為分子熱運動速率雖然很大，但由于是無規(guī)則運動，且與空氣分子不斷碰撞，要嗅到香水味必需經(jīng)過一段時間D．過一會兒才能嗅到香味，因為分子熱運動速率不大，且必需有足夠多的香水分子，才能引起嗅覺解析：分子的運動是特別混亂的、無規(guī)則的。分子熱運動速率雖然很大(約幾百米每秒)，但無規(guī)則運動過程中與其他分子不斷碰撞，使分子沿迂回曲折路途運動，要嗅到足夠多的香水分子必需經(jīng)過一段時間，因此選C。核心素養(yǎng)提升布朗運動與擴散現(xiàn)象的比較項目擴散現(xiàn)象布朗運動定義不同物質(zhì)能夠彼此進入對方的現(xiàn)象懸浮在液體(或氣體)中的固體微粒的無規(guī)則運動緣由物質(zhì)分子永不停息地做無規(guī)則運動干脆緣由：大量液體(或氣體)分子對懸浮微粒的撞擊而導(dǎo)致的不平衡性。根本緣由：液體(或氣體)分子的無規(guī)則運動影響因素(1)溫度：溫度越高擴散越快(2)濃度：從濃度大處向濃度小處擴散(3)還與物質(zhì)的狀態(tài)、物體的密度差有關(guān)(1)溫度：溫度越高，布朗運動越顯著(2)固體微粒的大?。何⒘Ｔ叫?，布朗運動越明顯微觀機制擴散現(xiàn)象說明白物質(zhì)分子都在永不停息的做無規(guī)則運動布朗運動是懸浮微粒的無規(guī)則運動，但不是分子的無規(guī)則運動，而是間接反映了液體(或氣體)分子的無規(guī)則運動相同點：①產(chǎn)生的根本緣由相同，都是分子永不停息地做無規(guī)則運動；②它們都隨溫度的上升而表現(xiàn)得越明顯。案例(多選)下列有關(guān)擴散現(xiàn)象與布朗運動的敘述中，正確的是(CD)A．?dāng)U散現(xiàn)象與布朗運動都能說明分子在做無規(guī)則的永不停息的運動B．?dāng)U散現(xiàn)象與布朗運動沒有本質(zhì)的區(qū)分C．?dāng)U散現(xiàn)象突出說明白物質(zhì)的遷移規(guī)律，布朗運動突出說明白分子運動的無規(guī)則性規(guī)律D．?dāng)U散現(xiàn)象與布朗運動都與溫度有關(guān)解析：布朗運動沒有終止，而擴散現(xiàn)象有終止，當(dāng)物質(zhì)在這一能到達的空間實現(xiàn)了分布勻稱，那么擴散現(xiàn)象結(jié)束，擴散現(xiàn)象結(jié)束不能再反映分子運動是否結(jié)束，因此能說明分子永不停息地運動的只有布朗運動，所以A錯。擴散是物質(zhì)分子的遷移，布朗運動是宏觀顆粒的運動，是兩種完全不相同的運動，則B錯。兩個試驗現(xiàn)象說明白分子運動的兩個不同側(cè)面的規(guī)律，則C正確。兩種運動都隨溫度的上升而加劇，所以都與溫度有關(guān)。故D正確。課堂鞏固達標(biāo)1．(2024·湖北省部分重點中學(xué)高二下學(xué)期期中)下列說法中不正確的是(B)A．?dāng)U散現(xiàn)象是由物質(zhì)分子無規(guī)則運動產(chǎn)生的B．布朗運動是液體分子的運動，它說明分子永不停息地做無規(guī)則運動C．熱運動是分子的無規(guī)則運動，同種物質(zhì)的分子的熱運動激烈程度可能不相同D．?dāng)U散現(xiàn)象、布朗運動和分子熱運動都隨溫度的上升而變得猛烈解析：擴散現(xiàn)象是由物質(zhì)分子無規(guī)則運動產(chǎn)生的，故A正確；布朗運動是指固體懸浮顆粒的無規(guī)則運動，不是液體分子的無規(guī)則運動，故B錯誤；熱運動是大量分子的無規(guī)則運動，同種物質(zhì)的分子的猛烈程度可能不同，故C正確；擴散現(xiàn)象、布朗運動和分子熱運動都隨溫度的上升而變得猛烈，