高中物理第一章分子动理论第三节分子的热运动教学案粤教版选修3_3 10页

第三节 分子的热运动 [目标定位] 1.了解扩散现象及产生原因.2.知道什么是布朗运动，理解布朗运动产生的原 因.3.知道什么是分子的热运动，理解分子热运动与温度的关系． 一、扩散现象 [导学探究] 1．生活中常会见到下列几种现象： (1)在墙角打开一瓶香水，很快整个房间都会弥漫着香气． (2)滴一滴红色墨水在一盆清水中，过一段时间整盆水会变成浓度相同的红色． (3)炒菜时，在锅里放一撮盐，整锅菜都会具有咸味． 以上现象说明什么问题？它们属于什么现象？ 答案 说明不同物质能够彼此进入对方．它们属于扩散现象． 2．在上述(2)中，整盆水变为均匀的红色时，扩散现象停止了吗？ 答案 扩散现象不会停止． [知识梳理] 1．扩散现象：由于分子的无规则运动而产生的物质迁移现象． 2．影响扩散现象的因素： (1)物态：气态物质的扩散现象最容易发生，液态物质次之，固态物质的扩散现象在常温下短 时间内不明显． (2)温度：温度越高，扩散现象越显著． (3)浓度差：当浓度差大(填“大”或“小”)时，扩散现象较为显著． 3．产生扩散现象的原因：扩散现象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． 二、布朗运动 [导学探究] 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 1 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？ 图 1 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． [知识梳理] 1．布朗运动：悬浮在液体或气体中的微粒的无规则运动． 2．产生布朗运动的原因： 悬浮微粒受到液体或气体分子不平衡撞击． 3．影响布朗运动的因素： (1)悬浮的微粒越小，布朗运动越明显． (2)温度越高，布朗运动越激烈． 4．注意：(1)布朗运动是悬浮在液体或气体中固体颗粒的运动，而不是固体分子的运动，也 不是液体或气体分子的运动，但它反映了液体或气体分子的无规则运动．(2)布朗运动是永不 停息的，说明液体或气体分子的运动是永不停息的． [延伸思考] 1．阳光从狭缝中射入教室，透过阳光看到飞舞的尘埃，这些尘埃颗粒的运动是布朗运动吗？ 答案 不是．布朗颗粒很小，只能在显微镜下观察，无法用肉眼直接看到． 2．图 1 中的折线是微粒的运动轨迹吗？ 答案 折线是微粒每隔 30 s 所处位置的连线．在每个 30 s 内，微粒的运动轨迹都是无规则 的，不一定和线段重合． 三、热运动 [导学探究] 在扩散现象中，温度越高，扩散越快；在布朗运动中，温度越高，布朗运动越 明显．而这两种现象又都反映了分子的运动，那么分子的运动与温度有什么关系呢？分子的 运动又有哪些特点？ 答案 温度越高，分子的运动越激烈． 特点：(1)永不停息；(2)无规则． [知识梳理] 1．温度越高，分子的运动越激烈．物理学中把物体内部大量分子的无规则运动叫热运动． 2．热运动的特点是：(1)永不停息；(2)无规则． 3．布朗运动和热运动的区别与联系： 区别：布朗运动是悬浮微粒的运动，而悬浮微粒是很多固体分子组成的一个“集体”，虽然 肉眼看不到，但可以在显微镜下看到；热运动即使在显微镜下也看不到． 联系：(1)都在做永不停息的无规则运动，都是温度越高运动越激烈． (2)周围液体或气体分子的热运动是布朗运动产生的原因，布朗运动反映了液体或气体分子的 热运动． [延伸思考] 高速运动的物体，其内部分子的热运动一定更激烈，对吗？ 答案 不对．物体宏观运动的速度大小与分子的热运动无关. 一、扩散现象 例 1 (多选)如图 2 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，当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( ) 图 2 A．过一段时间可以发现上面瓶中的气体变成了淡红棕色 B．二氧化氮由于密度较大，不会跑到上面的瓶中，所以上面瓶不会出现淡红棕色 C．上面的空气由于重力作用会到下面的瓶中，于是将下面瓶中的二氧化氮排出了一小部分， 所以会发现上面瓶中的瓶口处显淡红棕色，但在瓶底处不会出现淡红棕色 D．由于气体分子在运动着，所以上面的空气会运动到下面的瓶中，下面的二氧化氮也会自发 地运动到上面的瓶中，所以最后上下两瓶气体的颜色变得均匀一致 答案 AD 解析 由于扩散现象，上面的空气分子与下面的二氧化氮分子会彼此进入对方，直到最后混 合均匀，颜色变得一致，应选 A、D. 二、布朗运动 例 2 关于布朗运动，下列说法中正确的是( ) A．布朗运动就是分子的无规则运动 B．悬浮微粒在水中的无规则运动是由于水分子对它无规则的撞击引起的 C．悬浮微粒在水中的无规则运动是由于微粒内部分子无规则运动引起的 D．悬浮微粒在水中的无规则运动是由于水的流动引起的 答案 B 解析 布朗运动是悬浮在液体中的微粒做的无规则运动，是液体分子无规则运动的反映，故 A 错误；悬浮微粒周围有大量的水分子，水分子在做无规则的运动，会撞击微粒，撞击的力 不平衡时会引起微粒的运动，故 B 正确，C、D 错误． 三、热运动 例 3 下列关于热运动的说法中，正确的是( ) A．分子热运动是指扩散现象和布朗运动 B．分子热运动是物体被加热后的分子运动 C．分子热运动是单个分子做永不停息的无规则运动 D．分子热运动是大量分子做永不停息的无规则运动 E．热运动与物体的宏观运动实质是相同的 答案 D 解析 分子热运动是指大量分子做无规则运动，不是单个分子做无规则运动，物体被加热、 不被加热，其分子都在进行着热运动，故 B、C 错误，D 正确．扩散现象和布朗运动证实了分 子的热运动，但热运动不是指扩散现象和布朗运动，A 错误．热运动描述的是组成物质的分 子永不停息的无规则运动，这种运动具有无规则性，与温度有关，温度升高，分子热运动的 剧热程度加剧，而物体的宏观运动描述的是组成物体的分子集体的宏观运动情况，描述的是 物体的机械运动，与热运动无关，E 错误． 1．(扩散现象)在下列给出的四种现象中，属于扩散现象的有( ) A．雨后的天空中悬浮着许多小水珠 B．海绵吸水 C．把一块铅和一块金的接触面磨平、磨光后，紧紧地压在一起，几年后会发现铅中有金 D．将大米与玉米混合均匀，大米与玉米“你中有我，我中有你” 答案 C 2．(布朗运动)在观察布朗运动时，从微粒在 a 点开始计时，每隔 30 s 记下微粒的一个位置， 得到 b、c、d、e、f、g 等点，然后用直线依次连接．如图 3 所示，则( ) 图 3 A．图中记录的是分子无规则运动的情况 B．图中记录的是微粒做布朗运动的轨迹 C．微粒在 75 s 末时的位置一定在 cd 的中点 D．微粒在 75 s 末时的位置可能在 cd 连接以外的某一点 答案 D 解析 图中记录的是每隔 30 s 微粒位置的连线，不是微粒运动的轨迹，也不是分子的无规则 运动，而是微粒的无规则运动，故选项 A、B 错误；微粒做布朗运动，它在任意一小段时间内 的运动都是无规则的，题中观察到的各点，只是某一时刻微粒所在的位置，在两个位置所对 应的时间间隔内微粒并不一定沿直线运动，故 D 正确，C 错误． 3．(热运动)对分子的热运动，以下叙述中正确的是( ) 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激烈程度相同 C．气体分子的热运动不一定比液体分子激烈 D．物体运动的速度越大，其内部分子的热运动就越激烈 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颗粒的无规则 运动，不是分子的运动，故 A 错．分子无规则运动的激烈程度只与物体温度有关，物体温度 越高，分子的热运动就越激烈，这种运动是物体内部分子的运动，属微观的范畴，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． 4．(分子热运动的综合理解)对下列相关物理现象的解释正确的是( ) A．放入菜汤的胡椒粉末最后会沉到碗底，胡椒粉末在未沉之前做的是布朗运动 B．液体中较大的悬浮颗粒不做布朗运动，而较小的颗粒做布朗运动，说明分子的体积很小 C．存放过煤的混凝土地面下一段深度内都有黑色颗粒，说明煤分子、混凝土分子都在做无规 则的热运动 D．高压下的油会透过钢壁渗出，说明分子是不停运动着的 答案 C 解析 做布朗运动的微粒肉眼看不到，也不会停下来，A 项错误；做布朗运动的不是分子而 是固体颗粒，布朗运动反映了分子在做永不停息的无规则运动，不能说明分子体积很小，B 项错误；C 项属于扩散现象，说明分子都在做无规则的热运动，C 项正确；高压下的油会透过 钢壁渗出，这属于物体在外力作用下的机械运动，不能说明分子是不停运动着的，D 项错误． 题组一 扩散现象 1．(多选)关于扩散现象，下列说法中正确的是( ) A．扩散现象是由于分子的无规则运动而产生的物质迁移现象 B．扩散现象只能在液体中进行 C．扩散现象说明分子在做无规则运动且分子之间是有空隙的 D．扩散的快慢与温度无关 答案 AC 解析 扩散现象是由于分子的无规则运动而产生的物质迁移现象，且温度越高，扩散进行得 越快，扩散现象说明了分子在做无规则运动，且分子之间是有空隙的． 2．通常把萝卜腌成咸菜需要几天，而把萝卜炒成熟菜，使之具有相同的咸味，只需几分钟．造 成这种差别的主要原因是( ) A．加热后盐分子变小，很容易进入萝卜中 B．炒菜时萝卜翻动的快，盐和萝卜接触多 C．加热后萝卜分子间空隙变大，易扩散 D．炒菜时温度高，分子热运动剧烈 答案 D 解析 萝卜变咸的原因是盐分子扩散到萝卜中去，温度越高，分子热运动越剧烈，扩散现象 越显著，萝卜变咸也就越快，这是造成差别的主要原因，所以答案选 D. 3．(多选)同学们一定都吃过味道鲜美的烤鸭，烤鸭的烤制过程没有添加任何调料，只是在烤 制之前，把烤鸭放在腌制汤中腌制一定时间，盐就会进入肉里．则下列说法正确的是( ) A．如果让腌制汤温度升高，盐分子进入鸭肉的速度就会加快 B．烤鸭的腌制过程说明分子之间有万有引力，把盐分子吸进鸭肉里 C．在腌制汤中，有的盐分子进入鸭肉，有的盐分子从鸭肉里面出来 D．把鸭肉放入腌制汤后立刻冷冻，将不会有盐分子进入鸭肉 答案 AC 解析 盐分子进入鸭肉是因为盐分子的扩散，温度越高扩散得越快，A 正确；盐分子进入鸭 肉是因为盐分子的无规则运动，并不是因为万有引力，B 错误；盐分子永不停息地做无规则 运动，有的进入鸭肉，有的离开鸭肉，C 正确；冷冻后，仍然会有盐分子进入鸭肉，只不过 速度慢一些，D 错误． 4．(多选)下列是小明吃砂锅粥时碰到的现象，属于扩散现象的是( ) A．米粒在水中上下翻滚 B．粥滚时，香味四处飘逸 C．盐块放入水中，水变味道 D．石油气被风吹散时，周围可闻到石油气味 答案 BCD 解析 米粒在水中翻滚是米粒的运动，不是分子运动，不属于扩散现象；香味四处飘逸，是 分子扩散到空气中的结果，是扩散现象；盐块放入水中，水变味道是盐分子运动到水中，是 扩散现象；石油气被风吹散时，是石油分子运动到空气中，使周围可闻到石油气味，这是扩 散现象，B、C、D 正确． 题组二 布朗运动 5．(多选)下列关于布朗运动的叙述，正确的是( ) A．悬浮小颗粒的运动是杂乱无章的 B．液体的温度越低，悬浮小颗粒的运动越缓慢，当液体的温度降到 0 ℃时，固体小颗粒的 运动就会停止 C．被冻结在冰块中的小炭粒不能做布朗运动，是因为冰中的水分子不运动 D．做布朗运动的小颗粒越小，布朗运动越明显 答案 AD 解析 做布朗运动的小颗粒的运动是无规则的，小颗粒在 0 ℃的液体中也要做布朗运动，布 朗运动不能在固体中发生，原因不是固体分子不运动，而是小颗粒被固定在固体中不能移动， 但是固体分子在做永不停息的无规则运动，小颗粒越小，布朗运动越明显，故 A、D 正确． 6．(多选)较大的颗粒不做布朗运动是因为( ) A．液体分子停止运动 B．液体温度太低 C．跟颗粒碰撞的分子数较多，多方面的撞击导致平衡 D．分子冲击力小，不易改变大颗粒的运动状态 答案 CD 解析 当悬浮微粒比较大时，由于同时跟它碰撞的分子数比较多，来自各个方向的冲击力的 效果可以是相互平衡的，且颗粒比较大时，受到较小的冲击力，很难改变原有的运动状态． 7．甲、乙两杯水，水中均有颗粒在做布朗运动，经显微镜观察后，发现甲杯中的布朗运动比 乙杯中的布朗运动激烈，则下列说法中正确的是( ) A．甲杯中的水温高于乙杯中的水温 B．甲杯中的水温等于乙杯中的水温 C．甲杯中的水温低于乙杯中的水温 D．条件不足，无法确定 答案 D 解析 布朗运动的激烈程度跟温度大小和颗粒大小有关系，而颗粒哪个大未知，故无法判断． 题组三 分子热运动的理解 8．下列事例中，属于分子不停地做无规则运动的是( ) A．秋风吹拂，树叶纷纷落下 B．在箱子里放几块樟脑丸，过些日子一开箱就能闻到樟脑的气味 C．烟囱里冒出的黑烟在空中飘荡 D．室内扫地时，在阳光照射下看见灰尘飞扬 答案 B 解析 灰尘、黑烟(颗粒)都是由若干分子组成的固体微粒，它们的运动都不是分子运动，A、 C、D 错，B 对． 9．关于布朗运动和扩散现象，下列说法正确的是( ) A．布朗运动和扩散现象都是分子的运动 B．布朗运动和扩散现象都是永不停息的 C．布朗运动和扩散现象都与温度无关 D．布朗运动和扩散现象都能在气体、液体、固体中发生 答案 B 解析 扩散现象指由于分子的无规则运动而产生的物质迁移现象；布朗运动是悬浮微粒的无 规则运动，不是分子的无规则运动，故 A 错误；由于分子运动是永不停息的，故布朗运动和 扩散现象都是永不停息的，B 正确；温度越高，分子热运动越剧烈，故布朗运动和扩散现象 都与温度有关，故 C 错误；扩散现象能在气体、液体、固体中发生；而布朗运动不能在固体 中发生，故 D 错误． 10．(多选)对以下物理现象的正确分析是( ) ①从窗外射来的阳光中，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炭粒，小炭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 扩散现象是由于分子的无规则运动而产生的物质迁移现象，而布朗运动是指固体小颗 粒的无规则运动．观察布朗运动必须在高倍显微镜下，肉眼看到的颗粒的运动不属于布朗运 动．由以上分析可判断 B、C 选项正确． 11．“花气袭人知骤暖，鹊声穿树喜新晴．”这是南宋诗人陆游《村居书喜》中的两句诗， 描写春季天暖、鸟语花香的山村美景．对于前一句，从物理学的角度可以理解为花朵分泌出 的芳香分子运动速度加快，说明当时周边的气温突然__________，属于__________现象． 答案 升高 扩散 解析 诗句中“花气袭人”说明发生了扩散现象，而造成扩散加快的直接原因是“骤暖”， 即气温突然升高造成的，从物理学的角度看就是当周围气温升高时，花香扩散加剧．