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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(yùn)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(yùn)動以及熱運(yùn)動的定義.2.理解布朗運(yùn)動產(chǎn)生的原因和特點(diǎn).3.知道什么是熱運(yùn)動及決定熱運(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)動，而小米和黃豆都不是分子． 二、布朗運(yùn)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(yùn)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(yùn)動越激烈． 4．懸浮微粒的無規(guī)則運(yùn)動不是分子的運(yùn)動，但是它間接地反映了液體或氣體分子的無規(guī)則運(yùn)動． 三、熱運(yùn)動 1．定義：分子永不停息的無規(guī)則運(yùn)動． 2．宏觀表現(xiàn)：布朗運(yùn)動和擴(kuò)散現(xiàn)象． 3．特點(diǎn) (1)永不停息； (2)運(yùn)動無規(guī)則； (3)溫度越高，分子的熱運(yùn)動越激烈． 一、擴(kuò)散現(xiàn)象與熱運(yùn)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(yùn)動的直接結(jié)果，是分子永不停息做無規(guī)則熱運(yùn)動的實驗證據(jù)． 4．?dāng)U散運(yùn)動的兩個特點(diǎn)：(1)永不停息；(2)無規(guī)則性． 例1　“墻角數(shù)枝梅，凌寒獨(dú)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(yùn)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(yùn)動是永不停息的 C．分子間存在著空隙 D．分子的運(yùn)動是無規(guī)則的 答案　BCD 二、布朗運(yùn)動與熱運(yùn)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(yùn)動越顯著； (2)溫度越高，布朗運(yùn)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(diǎn)：(1)布朗運(yùn)動是永不停息的，說明液體(或氣體)分子的運(yùn)動是永不停息的． (2)布朗運(yùn)動是無規(guī)則的，說明液體(或氣體)分子的運(yùn)動是無規(guī)則的． (3)溫度越高，布朗運(yùn)動越激烈，說明分子運(yùn)動的劇烈程度與溫度有關(guān)． 特別提醒：①布朗運(yùn)動是固體微粒的運(yùn)動，熱運(yùn)動是分子的運(yùn)動． ②布朗運(yùn)動間接反映了分子永不停息的無規(guī)則的熱運(yùn)動． 例2　關(guān)于布朗運(yùn)動，下列說法正確的是(　　) A．布朗運(yùn)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(yùn)動，充分說明了微粒內(nèi)部分子是不停地做無規(guī)則運(yùn)動的 C．布朗運(yùn)動是無規(guī)則的，因此它說明了液體或氣體分子的運(yùn)動是無規(guī)則的 D．布朗運(yùn)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(yùn)動是懸浮在液體或氣體中的微小顆粒的無規(guī)則運(yùn)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(yùn)動是指懸浮在液體或氣體中的微小顆粒的運(yùn)動，它不是指分子的運(yùn)動．布朗運(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)動的情況 B．圖中記錄的是微粒做布朗運(yùn)動的軌跡 C．實驗中可以看到，微粒越大，布朗運(yùn)動越明顯 D．實驗中可以看到，溫度越高，布朗運(yùn)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(yùn)動的軌跡，也不是分子的無規(guī)則運(yùn)動，而是微粒的無規(guī)則運(yùn)動，故選項A、B錯；微粒做布朗運(yùn)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(yùn)動越劇烈，故選項D正確，C錯誤． 擴(kuò)散現(xiàn)象與熱運(yùn)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(yáng)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(yùn)動與熱運(yùn)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(yùn)動情況 B．碳分子的運(yùn)動情況 C．水分子對炭粒的作用 D．炭粒的無規(guī)則運(yùn)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(yùn)動，而觀察不到水分子和碳分子的運(yùn)動． 3．在觀察布朗運(yùn)動時，從微粒在a點(diǎn)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(diǎn)，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(diǎn) B．在cd的連線上，但不一定在cd的中點(diǎn) C．一定不在cd連線的中點(diǎn) D．可能在cd連線以外的某一點(diǎn) 答案　D 解析　微粒做布朗運(yùn)動，它在任意一小段時間內(nèi)的運(yùn)動都是無規(guī)則的，題中觀察到的各點(diǎn)，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(yùn)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(yùn)動變劇烈 B．溫度升高，物體運(yùn)動加快 C．熱運(yùn)動與物體的宏觀運(yùn)動實質(zhì)是相同的 D．熱運(yùn)動描述的是組成物質(zhì)的分子的運(yùn)動 答案　AD 解析　熱運(yùn)動描述的是組成物質(zhì)的分子永不停息的無規(guī)則運(yùn)動，這種運(yùn)動具有無規(guī)則性，與溫度有關(guān)，溫度升高，分子熱運(yùn)動的劇烈程度加劇，而物體的宏觀運(yùn)動描述的是組成物體的分子集體的宏觀運(yùn)動情況，描述的是物體的機(jī)械運(yùn)動，與熱運(yùn)動無關(guān). (時間：60分鐘) 題組一　擴(kuò)散與分子熱運(yùn)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(yùn)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(yùn)動 B．煤是由大量分子組成的 C．分子間沒有空隙 D．分子運(yùn)動有時會停止 答案　A 解析　煤分子不停地運(yùn)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?dú)怏w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(yùn)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(yùn)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(yùn)動，過一段時間空氣、二氧化氮?dú)怏w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(yùn)動與熱運(yùn)動 4．關(guān)于布朗運(yùn)動，下列說法中正確的是(　　) A．說明了懸浮顆粒做無規(guī)則運(yùn)動的劇烈程度與溫度無關(guān) B．布朗運(yùn)動是組成固體微粒的分子無規(guī)則運(yùn)動的反映 C．布朗運(yùn)動是液體或氣體分子無規(guī)則運(yùn)動的反映 D．觀察時間越長，布朗運(yùn)動越顯著 答案　C 解析　布朗運(yùn)動是固體顆粒的無規(guī)則運(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)動越顯著 答案　BC 6．某同學(xué)做布朗運(yùn)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(yùn)動的情況 B．圖中記錄的是某個布朗微粒的運(yùn)動軌跡 C．圖中記錄的是某個微粒做布朗運(yùn)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(yùn)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(yùn)動微粒位置連線的無規(guī)則，也能充分反映微粒布朗運(yùn)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(yùn)動，這就是所說的布朗運(yùn)動 C．越小的炭粒，運(yùn)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(yùn)動，這就是布朗運(yùn)動，且看到的炭粒越小，運(yùn)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(yùn)動，經(jīng)顯微鏡觀察后，發(fā)現(xiàn)A杯中微粒的布朗運(yùn)動比B杯中微粒的布朗運(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)動 C．屬布朗運(yùn)動，小金粒進(jìn)入鉛塊中，小鉛粒進(jìn)入金塊中 D．屬布朗運(yùn)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(yùn)動引起的，不是分子間的相互吸引，A錯，B對；布朗運(yùn)動是顆粒的運(yùn)動而不是分子的運(yùn)動，故C、D錯． 10．下列關(guān)于布朗運(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)動和擴(kuò)散現(xiàn)象都是分子無規(guī)則熱運(yùn)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(yùn)動、擴(kuò)散現(xiàn)象是由于分子熱運(yùn)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(yùn)動的說法中，正確的是(　　) A．熱運(yùn)動是物體受熱后所做的運(yùn)動 B．0 ℃的物體中的分子不做無規(guī)則運(yùn)動 C．熱運(yùn)動是單個分子的永不停息的無規(guī)則運(yùn)動 D．熱運(yùn)動是大量分子的永不停息的無規(guī)則運(yùn)動 答案　D 解析　熱運(yùn)動是大量分子所做的無規(guī)則運(yùn)動，不是單個分子的無規(guī)則運(yùn)動，因此A、C錯誤，D正確；分子的熱運(yùn)動永不停息，因此0 ℃的物體中的分子仍做無規(guī)則運(yùn)動，B錯誤． 12．關(guān)于布朗運(yùn)動和擴(kuò)散現(xiàn)象，下列說法正確的是(　　) A．布朗運(yùn)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(yùn)動和擴(kuò)散現(xiàn)象都是分子的運(yùn)動 C．布朗運(yùn)動和擴(kuò)散現(xiàn)象都是溫度越高越明顯 D．布朗運(yùn)動和擴(kuò)散現(xiàn)象都是永不停息的 答案　C 解析　布朗運(yùn)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(yùn)動不是分子的運(yùn)動，而擴(kuò)散現(xiàn)象是分子的運(yùn)動，選項B錯誤；布朗運(yùn)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(yùn)動和擴(kuò)散現(xiàn)象的相同點(diǎn)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(yùn)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(yùn)動都不是分子運(yùn)動，A、C錯誤，B、D正確．