2019-2020年高中物理 第七章 分子動理論 第2講 分子的熱運動學(xué)案 新人教版選修3-3.doc

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2019-2020年高中物理 第七章 分子動理論 第2講 分子的熱運動學(xué)案 新人教版選修3-3 [目標(biāo)定位]　1.知道擴(kuò)散現(xiàn)象、布朗運動以及熱運動的定義.2.理解布朗運動產(chǎn)生的原因和特點.3.知道什么是熱運動及決定熱運動激烈程度的因素． 一、擴(kuò)散現(xiàn)象 1．定義：不同物質(zhì)能夠彼此進(jìn)入對方的現(xiàn)象． 2．產(chǎn)生原因：物質(zhì)分子的無規(guī)則運動． 3．應(yīng)用舉例：在高溫條件下通過分子的擴(kuò)散，在純凈半導(dǎo)體材料中摻入其他元素． 4．?dāng)U散現(xiàn)象的實質(zhì)：擴(kuò)散現(xiàn)象是物質(zhì)分子永不停息地做無規(guī)則運動的證明． 想一想　將1升小米與1升黃豆摻在一起，這種現(xiàn)象能否叫擴(kuò)散？ 答案　不能．?dāng)U散現(xiàn)象是分子的運動，而小米和黃豆都不是分子． 二、布朗運動 1．定義：懸浮在液體(或氣體)中的固體微粒的不停的無規(guī)則 運動．它首先是由英國植物學(xué)家布朗在1827年用顯微鏡觀察懸浮在水中的花粉微粒時發(fā)現(xiàn)的． 2．產(chǎn)生的原因：大量液體或氣體分子對懸浮微粒撞擊的不平衡造成的． 3．微粒越小，溫度越高，布朗運動越激烈． 4．懸浮微粒的無規(guī)則運動不是分子的運動，但是它間接地反映了液體或氣體分子的無規(guī)則運動． 三、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)：布朗運動和擴(kuò)散現(xiàn)象． 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． 一、擴(kuò)散現(xiàn)象與熱運動 1．發(fā)生擴(kuò)散的條件 任何情況下都可以發(fā)生，與外界因素?zé)o關(guān)． 2．影響擴(kuò)散的因素 (1)濃度差：總是從濃度大向濃度小處擴(kuò)散，兩邊濃度相同時，保持動態(tài)平衡； (2)物態(tài)：氣態(tài)擴(kuò)散最顯著，液態(tài)次之，固態(tài)最慢； (3)溫度：在兩種物質(zhì)一定的前提下，溫度越高，擴(kuò)散現(xiàn)象越顯著． 3．?dāng)U散成因 擴(kuò)散現(xiàn)象不是外界作用引起的，而是分子無規(guī)則運動的直接結(jié)果，是分子永不停息做無規(guī)則熱運動的實驗證據(jù)． 4．?dāng)U散運動的兩個特點：(1)永不停息；(2)無規(guī)則性． 例1　“墻角數(shù)枝梅，凌寒獨自開．遙知不是雪，為有暗香來．”是北宋詩人王安石的一首膾炙人口的詩歌，把我們也仿佛帶入了一個梅香撲鼻的冰雪世界．王安石沒有靠近梅樹，卻能聞到梅花的香味，這屬于物理學(xué)中的________現(xiàn)象． 答案　擴(kuò)散 解析　梅香撲鼻正是分子運動(擴(kuò)散現(xiàn)象)的最直接的證據(jù)，盛開的梅花的香氣在空中不斷地擴(kuò)散，不需靠近，就能聞到梅花的香氣． 針對訓(xùn)練　擴(kuò)散現(xiàn)象說明了(　　) A．物體是由大量分子組成的 B．分子的運動是永不停息的 C．分子間存在著空隙 D．分子的運動是無規(guī)則的 答案　BCD 二、布朗運動與熱運動 1．研究對象：懸浮在液體或氣體中的固體小顆粒，不是固體顆粒中的單個分子，也不是液體分子． 2．影響因素：(1)固體顆粒越小，布朗運動越顯著； (2)溫度越高，布朗運動越劇烈． 3．原因：氣體分子或液體分子對固體小微粒撞擊不平衡． 4．特點：(1)布朗運動是永不停息的，說明液體(或氣體)分子的運動是永不停息的． (2)布朗運動是無規(guī)則的，說明液體(或氣體)分子的運動是無規(guī)則的． (3)溫度越高，布朗運動越激烈，說明分子運動的劇烈程度與溫度有關(guān)． 特別提醒：①布朗運動是固體微粒的運動，熱運動是分子的運動． ②布朗運動間接反映了分子永不停息的無規(guī)則的熱運動． 例2　關(guān)于布朗運動，下列說法正確的是(　　) A．布朗運動是由液體或氣體分子從各個方向?qū)腋∥⒘Ｗ矒糇饔玫牟黄胶庖鸬? B．微粒做布朗運動，充分說明了微粒內(nèi)部分子是不停地做無規(guī)則運動的 C．布朗運動是無規(guī)則的，因此它說明了液體或氣體分子的運動是無規(guī)則的 D．布朗運動的無規(guī)則性，是由于外界條件無規(guī)律的不斷變化而引起的 答案　AC 解析　布朗運動是懸浮在液體或氣體中的微小顆粒的無規(guī)則運動，是由液體或氣體分子對微小顆粒的撞擊作用的不平衡產(chǎn)生的，故A正確；布朗運動是指懸浮在液體或氣體中的微小顆粒的運動，它不是指分子的運動．布朗運動的無規(guī)則性，是由液體或氣體分子的撞擊引起的，通過布朗運動，間接反映了液體或氣體分子的無規(guī)則性，它不是由顆粒內(nèi)部的分子無規(guī)則運動引起的，也不是由于外界條件變化引起的，故B、D錯誤，C正確． 例3　如圖1所示，是關(guān)于布朗運動的實驗，下列說法正確的是(　　) 圖1 A．圖中記錄的是分子無規(guī)則運動的情況 B．圖中記錄的是微粒做布朗運動的軌跡 C．實驗中可以看到，微粒越大，布朗運動越明顯 D．實驗中可以看到，溫度越高，布朗運動越劇烈 答案　D 解析　圖中記錄的是每隔若干時間(如30 s)微粒位置的連線，不是微粒運動的軌跡，也不是分子的無規(guī)則運動，而是微粒的無規(guī)則運動，故選項A、B錯；微粒做布朗運動的根本原因是：各個方向的液體或氣體分子對它的碰撞不平衡，因此，微粒越小、溫度越高，液體或氣體分子對它的碰撞越不平衡，布朗運動越劇烈，故選項D正確，C錯誤． 擴(kuò)散現(xiàn)象與熱運動 1．在下列給出的四種現(xiàn)象中，屬于擴(kuò)散現(xiàn)象的有(　　) A．有風(fēng)時，塵土飛揚到空中 B．將沙子倒入石塊中，沙子要進(jìn)入石塊的空隙 C．把一塊鉛和一塊金的接觸面磨平、磨光后，緊緊地壓在一起，幾年后會發(fā)現(xiàn)鉛中有金 D．在一杯熱水中放幾粒鹽，整杯水很快會變咸 答案　CD 布朗運動與熱運動 2．在顯微鏡下觀察稀釋了的碳素墨水，將會看到(　　) A．水分子的運動情況 B．碳分子的運動情況 C．水分子對炭粒的作用 D．炭粒的無規(guī)則運動 答案　D 解析　在顯微鏡下只能看到大量分子的集合體——炭粒的無規(guī)則運動，而觀察不到水分子和碳分子的運動． 3．在觀察布朗運動時，從微粒在a點開始計時，每隔30 s記下微粒的一個位置，得b、c、d、e、f、g等點，然后用直線依次連接．如圖2所示，則微粒在75 s末時的位置(　　) 圖2 A．一定在cd的中點 B．在cd的連線上，但不一定在cd的中點 C．一定不在cd連線的中點 D．可能在cd連線以外的某一點 答案　D 解析　微粒做布朗運動，它在任意一小段時間內(nèi)的運動都是無規(guī)則的，題中觀察到的各點，只是某一時刻微粒所在的位置，在兩個位置所對應(yīng)的時間間隔內(nèi)微粒并不一定沿直線運動，故D正確，A、B、C錯誤． 4．下列說法中正確的是(　　) A．溫度升高，物體分子的熱運動變劇烈 B．溫度升高，物體運動加快 C．熱運動與物體的宏觀運動實質(zhì)是相同的 D．熱運動描述的是組成物質(zhì)的分子的運動 答案　AD 解析　熱運動描述的是組成物質(zhì)的分子永不停息的無規(guī)則運動，這種運動具有無規(guī)則性，與溫度有關(guān)，溫度升高，分子熱運動的劇烈程度加劇，而物體的宏觀運動描述的是組成物體的分子集體的宏觀運動情況，描述的是物體的機(jī)械運動，與熱運動無關(guān). (時間：60分鐘) 題組一　擴(kuò)散與分子熱運動 1．通常蘿卜腌成咸菜需要幾天，而把蘿卜炒成熟菜，使之具有相同的咸味只需幾分鐘，那么造成這種差別的主要原因是(　　) A．加熱后鹽分子變小了，很容易進(jìn)入蘿卜中 B．炒菜時蘿卜翻動地快，鹽和蘿卜接觸多 C．加熱后蘿卜分子間空隙變大，易擴(kuò)散 D．炒菜時溫度高，分子熱運動激烈 答案　D 解析　在擴(kuò)散現(xiàn)象中，溫度越高，擴(kuò)散得越快．在腌蘿卜時，是鹽分子在常溫下的擴(kuò)散現(xiàn)象，炒菜時，是鹽分子在高溫下的擴(kuò)散現(xiàn)象，因此，炒菜時蘿卜咸得快，腌菜時蘿卜咸得慢，A、B、C是錯誤的．故正確選項為D. 2．在長期放著煤的墻角處，地面和墻角有相當(dāng)厚的一層染上黑色，這說明(　　) A．分子是在不停地運動 B．煤是由大量分子組成的 C．分子間沒有空隙 D．分子運動有時會停止 答案　A 解析　煤分子不停地運動，進(jìn)入地面和墻角，正確選項為A. 3．如圖1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．對于抽去玻璃板后所發(fā)生的現(xiàn)象(已知二氧化氮的密度比空氣的密度大)，下列說法正確的是(　　) 圖1 A．過一段時間可以發(fā)現(xiàn)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)現(xiàn)上面瓶中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，所以最后上、下兩瓶氣體的顏色變得均勻一致 答案　AD 解析　抽去玻璃板后，空氣與二氧化氮兩種氣體接觸，由于氣體分子的運動，過一段時間空氣、二氧化氮氣體會均勻分布在上、下兩廣口瓶當(dāng)中，顏色均勻一致，都呈淡紅棕色，A、D對，B、C錯． 題組二　布朗運動與熱運動 4．關(guān)于布朗運動，下列說法中正確的是(　　) A．說明了懸浮顆粒做無規(guī)則運動的劇烈程度與溫度無關(guān) B．布朗運動是組成固體微粒的分子無規(guī)則運動的反映 C．布朗運動是液體或氣體分子無規(guī)則運動的反映 D．觀察時間越長，布朗運動越顯著 答案　C 解析　布朗運動是固體顆粒的無規(guī)則運動，其劇烈程度與溫度和顆粒大小有關(guān)，與時間無關(guān)，選項C正確，A、B、D錯誤． 5．關(guān)于布朗運動的劇烈程度，下列說法中正確的是(　　) A．固體微粒越大，瞬間與固體微粒相碰撞的液體分子數(shù)目越多，布朗運動越顯著 B．固體微粒越小，瞬間與固體微粒相碰撞的液體分子數(shù)目越少，布朗運動越顯著 C．液體的溫度越高，單位時間內(nèi)與固體微粒相碰撞的液體分子數(shù)目越多，布朗運動越顯著 D．液體的溫度越高，單位時間內(nèi)與固體微粒相碰撞的液體分子數(shù)目越少，布朗運動越顯著 答案　BC 6．某同學(xué)做布朗運動實驗，得到某個觀測記錄如圖2所示，關(guān)于該記錄下列說法正確的是(　　) 圖2 A．圖中記錄的是某個液體分子做無規(guī)則運動的情況 B．圖中記錄的是某個布朗微粒的運動軌跡 C．圖中記錄的是某個微粒做布朗運動的速度—時間圖線 D．圖中記錄的是按等時間間隔依次記錄的某個布朗微粒的位置連線 答案　D 解析　微粒在周圍液體分子無規(guī)則碰撞作用下做布朗運動，軌跡是無規(guī)則的，實際操作中不易描繪出微粒的實際軌跡．而按等時間間隔依次記錄的某個運動微粒位置連線的無規(guī)則，也能充分反映微粒布朗運動的無規(guī)則，本實驗記錄描繪的正是某一微粒位置的連線，故選D. 7．把墨汁用水稀釋后取出一滴放在顯微鏡下觀察，如圖3所示，下列說法中正確的是(　　) 圖3 A．在顯微鏡下既能看到水分子也能看到懸浮的小炭粒，且水分子不停地撞擊炭粒 B．小炭粒在不停地做無規(guī)則運動，這就是所說的布朗運動 C．越小的炭粒，運動越明顯 D．在顯微鏡下看起來連成一片的液體，實際上是由許許多多的靜止不動的水分子組成的 答案　BC 解析　在光學(xué)顯微鏡下，只能看到懸浮的小炭粒，看不到水分子，故A錯；在顯微鏡下看到小炭粒不停地做無規(guī)則運動，這就是布朗運動，且看到的炭粒越小，運動越明顯，故B、C正確，D顯然是錯誤的． 8．A、B兩杯水，水中均有微粒在做布朗運動，經(jīng)顯微鏡觀察后，發(fā)現(xiàn)A杯中微粒的布朗運動比B杯中微粒的布朗運動激烈，則下列判斷中正確的是(　　) A．A杯中的水溫高于B杯中的水溫 B．A杯中的水溫等于B杯中的水溫 C．A杯中的水溫低于B杯中的水溫 D．條件不足，無法判斷兩杯水溫的高低 答案　D 解析　布朗運動的激烈程度跟液體的溫度和微粒的大小兩個因素都有關(guān)，因此根據(jù)布朗運動的激烈程度不能判斷哪杯水的溫度高，故D對． 題組三　綜合應(yīng)用 9．如圖4所示，把一塊鉛和一塊金的接觸面磨平、磨光后緊壓在一起，五年后發(fā)現(xiàn)金中有鉛，鉛中有金，對此現(xiàn)象說法正確的是(　　) 圖4 A．屬擴(kuò)散現(xiàn)象，原因是由于金分子和鉛分子的相互吸引 B．屬擴(kuò)散現(xiàn)象，原因是由于金分子和鉛分子的運動 C．屬布朗運動，小金粒進(jìn)入鉛塊中，小鉛粒進(jìn)入金塊中 D．屬布朗運動，由于外界壓力使小金粒、小鉛粒彼此進(jìn)入對方中 答案　B 解析　屬擴(kuò)散現(xiàn)象，是由于兩種不同物質(zhì)分子運動引起的，不是分子間的相互吸引，A錯，B對；布朗運動是顆粒的運動而不是分子的運動，故C、D錯． 10．下列關(guān)于布朗運動、擴(kuò)散現(xiàn)象和對流的說法正確的是(　　) A．三種現(xiàn)象在月球表面都能進(jìn)行 B．三種現(xiàn)象在宇宙飛船里都能進(jìn)行 C．布朗運動、擴(kuò)散現(xiàn)象在月球表面能夠進(jìn)行，而對流則不能進(jìn)行 D．布朗運動、擴(kuò)散現(xiàn)象在宇宙飛船里能夠進(jìn)行，而對流則不能進(jìn)行 答案　AD 解析　布朗運動和擴(kuò)散現(xiàn)象都是分子無規(guī)則熱運動的結(jié)果，而對流需要在重力作用的條件下才能進(jìn)行．由于布朗運動、擴(kuò)散現(xiàn)象是由于分子熱運動而形成的，所以二者在月球表面、宇宙飛船里均能進(jìn)行，由于月球表面仍有重力存在，宇宙飛船里的微粒處于完全失重狀態(tài)，故對流可在月球表面進(jìn)行，而不能在宇宙飛船內(nèi)進(jìn)行，故選A、D. 11．下列關(guān)于熱運動的說法中，正確的是(　　) 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 答案　D 解析　熱運動是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． 12．關(guān)于布朗運動和擴(kuò)散現(xiàn)象，下列說法正確的是(　　) A．布朗運動和擴(kuò)散現(xiàn)象都可以在氣體、液體、固體中發(fā)生 B．布朗運動和擴(kuò)散現(xiàn)象都是分子的運動 C．布朗運動和擴(kuò)散現(xiàn)象都是溫度越高越明顯 D．布朗運動和擴(kuò)散現(xiàn)象都是永不停息的 答案　C 解析　布朗運動不能在固體中發(fā)生，擴(kuò)散現(xiàn)象可以在固體中發(fā)生，選項A錯誤；布朗運動不是分子的運動，而擴(kuò)散現(xiàn)象是分子的運動，選項B錯誤；布朗運動是永不停息的，而擴(kuò)散現(xiàn)象當(dāng)達(dá)到動態(tài)平衡后就會停止，選項D錯誤；布朗運動和擴(kuò)散現(xiàn)象的相同點是溫度越高越明顯，選項C正確． 13．下列事例中，屬于分子不停地做無規(guī)則運動的是(　　) A．秋風(fēng)吹拂，樹葉紛紛落下 B．在箱子里放幾塊樟腦丸，過些日子一開箱就能聞到樟腦的氣味 C．煙囪里冒出的黑煙在空中飄蕩 D．把胡椒粉末放入菜湯中，最后胡椒粉末會沉在湯碗底，而我們喝湯時卻嘗到了胡椒的味道 答案　BD 解析　樹葉、黑煙(顆粒)都是由若干分子組成的固體微粒，它們的運動都不是分子運動，A、C錯誤，B、D正確．