2020学年高中物理 第七章 分子动理论 第2讲 分子的热运动学案 新人教版选修3-3

2020学年高中物理 第七章 分子动理论 第2讲 分子的热运动学案 新人教版选修3-3

第2讲　分子的热运动 ‎ ‎[目标定位]　1.知道扩散现象、布朗运动以及热运动的定义.2.理解布朗运动产生的原因和特点.3.知道什么是热运动及决定热运动激烈程度的因素．‎ 一、扩散现象 ‎1．定义：不同物质能够彼此进入对方的现象．‎ ‎2．产生原因：物质分子的无规则运动．‎ ‎3．应用举例：在高温条件下通过分子的扩散，在纯净半导体材料中掺入其他元素．‎ ‎4．扩散现象的实质：扩散现象是物质分子永不停息地做无规则运动的证明．‎ 想一想　将‎1升小米与‎1升黄豆掺在一起，这种现象能否叫扩散？‎ 答案　不能．扩散现象是分子的运动，而小米和黄豆都不是分子．‎ 二、布朗运动 ‎1．定义：悬浮在液体(或气体)中的固体微粒的不停的无规则 运动．它首先是由英国植物学家布朗在1827年用显微镜观察悬浮在水中的花粉微粒时发现的．‎ ‎2．产生的原因：大量液体或气体分子对悬浮微粒撞击的不平衡造成的．‎ ‎3．微粒越小，温度越高，布朗运动越激烈．‎ ‎4．悬浮微粒的无规则运动不是分子的运动，但是它间接地反映了液体或气体分子的无规则运动．‎ 三、热运动 ‎1．定义：分子永不停息的无规则运动．‎ ‎2．宏观表现：布朗运动和扩散现象．‎ ‎3．特点 ‎(1)永不停息；‎ ‎(2)运动无规则；‎ ‎(3)温度越高，分子的热运动越激烈．‎ 一、扩散现象与热运动 ‎1．发生扩散的条件 任何情况下都可以发生，与外界因素无关．‎ ‎2．影响扩散的因素 ‎(1)浓度差：总是从浓度大向浓度小处扩散，两边浓度相同时，保持动态平衡；‎ ‎(2)物态：气态扩散最显著，液态次之，固态最慢；‎ ‎(3)温度：在两种物质一定的前提下，温度越高，扩散现象越显著．‎ ‎3．扩散成因 扩散现象不是外界作用引起的，而是分子无规则运动的直接结果，是分子永不停息做无规则热运动的实验证据．‎ ‎4．扩散运动的两个特点：(1)永不停息；(2)无规则性．‎ 例1　“墙角数枝梅，凌寒独自开．遥知不是雪，为有暗香来．”是北宋诗人王安石的一首脍炙人口的诗歌，把我们也仿佛带入了一个梅香扑鼻的冰雪世界．王安石没有靠近梅树，却能闻到梅花的香味，这属于物理学中的________现象．‎ 答案　扩散 解析　梅香扑鼻正是分子运动(扩散现象)的最直接的证据，盛开的梅花的香气在空中不断地扩散，不需靠近，就能闻到梅花的香气．‎ 针对训练　扩散现象说明了(　　)‎ A．物体是由大量分子组成的 B．分子的运动是永不停息的 C．分子间存在着空隙 D．分子的运动是无规则的 答案　BCD 二、布朗运动与热运动 ‎1．研究对象：悬浮在液体或气体中的固体小颗粒，不是固体颗粒中的单个分子，也不是液体分子．‎ ‎2．影响因素：(1)固体颗粒越小，布朗运动越显著；‎ ‎(2)温度越高，布朗运动越剧烈．‎ ‎3．原因：气体分子或液体分子对固体小微粒撞击不平衡．‎ ‎4．特点：(1)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．‎ ‎(2)布朗运动是无规则的，说明液体(或气体)分子的运动是无规则的．‎ ‎(3)温度越高，布朗运动越激烈，说明分子运动的剧烈程度与温度有关．‎ 特别提醒：①布朗运动是固体微粒的运动，热运动是分子的运动．‎ ‎②布朗运动间接反映了分子永不停息的无规则的热运动．‎ 例2　关于布朗运动，下列说法正确的是(　　)‎ A．布朗运动是由液体或气体分子从各个方向对悬浮微粒撞击作用的不平衡引起的 B．微粒做布朗运动，充分说明了微粒内部分子是不停地做无规则运动的 C．布朗运动是无规则的，因此它说明了液体或气体分子的运动是无规则的 D．布朗运动的无规则性，是由于外界条件无规律的不断变化而引起的 答案　AC 解析　布朗运动是悬浮在液体或气体中的微小颗粒的无规则运动，是由液体或气体分子对微小颗粒的撞击作用的不平衡产生的，故A正确；布朗运动是指悬浮在液体或气体中的微小颗粒的运动，它不是指分子的运动．布朗运动的无规则性，是由液体或气体分子的撞击引起的，通过布朗运动，间接反映了液体或气体分子的无规则性，它不是由颗粒内部的分子无规则运动引起的，也不是由于外界条件变化引起的，故B、D错误，C正确．‎ 例3　如图1所示，是关于布朗运动的实验，下列说法正确的是(　　)‎ 图1‎ 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．实验中可以看到，微粒越大，布朗运动越明显 D．实验中可以看到，温度越高，布朗运动越剧烈 答案　D 解析　图中记录的是每隔若干时间(如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；微粒做布朗运动的根本原因是：各个方向的液体或气体分子对它的碰撞不平衡，因此，微粒越小、温度越高，液体或气体分子对它的碰撞越不平衡，布朗运动越剧烈，故选项D正确，C错误．‎ 扩散现象与热运动 ‎1．在下列给出的四种现象中，属于扩散现象的有(　　)‎ A．有风时，尘土飞扬到空中 B．将沙子倒入石块中，沙子要进入石块的空隙 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．在一杯热水中放几粒盐，整杯水很快会变咸 答案　CD 布朗运动与热运动 ‎2．在显微镜下观察稀释了的碳素墨水，将会看到(　　)‎ A．水分子的运动情况 B．碳分子的运动情况 C．水分子对炭粒的作用 D．炭粒的无规则运动 答案　D 解析　在显微镜下只能看到大量分子的集合体——炭粒的无规则运动，而观察不到水分子和碳分子的运动．‎ ‎3．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b、c、d、e、f、g等点，然后用直线依次连接．如图2所示，则微粒在75 s末时的位置(　　)‎ 图2‎ A．一定在cd的中点 B．在cd的连线上，但不一定在cd的中点 C．一定不在cd连线的中点 D．可能在cd连线以外的某一点 答案　D 解析　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，A、B、C错误．‎ ‎4．下列说法中正确的是(　　)‎ A．温度升高，物体分子的热运动变剧烈 B．温度升高，物体运动加快 C．热运动与物体的宏观运动实质是相同的 D．热运动描述的是组成物质的分子的运动 答案　AD 解析　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，分子热运动的剧烈程度加剧，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.‎ ‎(时间：60分钟)‎ 题组一　扩散与分子热运动 ‎1．通常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，那么造成这种差别的主要原因是(　　)‎ A．加热后盐分子变小了，很容易进入萝卜中 B．炒菜时萝卜翻动地快，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，分子热运动激烈 答案　D 解析　在扩散现象中，温度越高，扩散得越快．在腌萝卜时，是盐分子在常温下的扩散现象，炒菜时，是盐分子在高温下的扩散现象，因此，炒菜时萝卜咸得快，腌菜时萝卜咸得慢，A、B、C是错误的．故正确选项为D.‎ ‎2．在长期放着煤的墙角处，地面和墙角有相当厚的一层染上黑色，这说明(　　)‎ A．分子是在不停地运动 B．煤是由大量分子组成的 C．分子间没有空隙 D．分子运动有时会停止 答案　A 解析　煤分子不停地运动，进入地面和墙角，正确选项为A.‎ ‎3．如图1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．对于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1‎ A．过一段时间可以发现上面瓶中的气体也变成了淡红棕色 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　抽去玻璃板后，空气与二氧化氮两种气体接触，由于气体分子的运动，过一段时间空气、二氧化氮气体会均匀分布在上、下两广口瓶当中，颜色均匀一致，都呈淡红棕色，A、D对，B、C错．‎ 题组二　布朗运动与热运动 ‎4．关于布朗运动，下列说法中正确的是(　　)‎ A．说明了悬浮颗粒做无规则运动的剧烈程度与温度无关 B．布朗运动是组成固体微粒的分子无规则运动的反映 C．布朗运动是液体或气体分子无规则运动的反映 D．观察时间越长，布朗运动越显著 答案　C 解析　布朗运动是固体颗粒的无规则运动，其剧烈程度与温度和颗粒大小有关，与时间无关，选项C正确，A、B、D错误．‎ ‎5．关于布朗运动的剧烈程度，下列说法中正确的是(　　)‎ A．固体微粒越大，瞬间与固体微粒相碰撞的液体分子数目越多，布朗运动越显著 B．固体微粒越小，瞬间与固体微粒相碰撞的液体分子数目越少，布朗运动越显著 C．液体的温度越高，单位时间内与固体微粒相碰撞的液体分子数目越多，布朗运动越显著 D．液体的温度越高，单位时间内与固体微粒相碰撞的液体分子数目越少，布朗运动越显著 答案　BC ‎6．某同学做布朗运动实验，得到某个观测记录如图2所示，关于该记录下列说法正确的是(　　)‎ 图2‎ A．图中记录的是某个液体分子做无规则运动的情况 B．图中记录的是某个布朗微粒的运动轨迹 C．图中记录的是某个微粒做布朗运动的速度—时间图线 D．图中记录的是按等时间间隔依次记录的某个布朗微粒的位置连线 答案　D 解析　微粒在周围液体分子无规则碰撞作用下做布朗运动，轨迹是无规则的，实际操作中不易描绘出微粒的实际轨迹．而按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置连线的无规则，也能充分反映微粒布朗运动的无规则，本实验记录描绘的正是某一微粒位置的连线，故选D.‎ ‎7．把墨汁用水稀释后取出一滴放在显微镜下观察，如图3所示，下列说法中正确的是(　　)‎ 图3‎ A．在显微镜下既能看到水分子也能看到悬浮的小炭粒，且水分子不停地撞击炭粒 B．小炭粒在不停地做无规则运动，这就是所说的布朗运动 C．越小的炭粒，运动越明显 D．在显微镜下看起来连成一片的液体，实际上是由许许多多的静止不动的水分子组成的 答案　BC 解析　在光学显微镜下，只能看到悬浮的小炭粒，看不到水分子，故A错；在显微镜下看到小炭粒不停地做无规则运动，这就是布朗运动，且看到的炭粒越小，运动越明显，故B、C正确，D显然是错误的．‎ ‎8．A、B两杯水，水中均有微粒在做布朗运动，经显微镜观察后，发现A杯中微粒的布朗运动比B杯中微粒的布朗运动激烈，则下列判断中正确的是(　　)‎ A．A杯中的水温高于B杯中的水温 B．A杯中的水温等于B杯中的水温 C．A杯中的水温低于B杯中的水温 D．条件不足，无法判断两杯水温的高低 答案　D 解析　布朗运动的激烈程度跟液体的温度和微粒的大小两个因素都有关，因此根据布朗运动的激烈程度不能判断哪杯水的温度高，故D对．‎ 题组三　综合应用 ‎9．如图4所示，把一块铅和一块金的接触面磨平、磨光后紧压在一起，五年后发现金中有铅，铅中有金，对此现象说法正确的是(　　)‎ 图4‎ A．属扩散现象，原因是由于金分子和铅分子的相互吸引 B．属扩散现象，原因是由于金分子和铅分子的运动 C．属布朗运动，小金粒进入铅块中，小铅粒进入金块中 D．属布朗运动，由于外界压力使小金粒、小铅粒彼此进入对方中 答案　B 解析　属扩散现象，是由于两种不同物质分子运动引起的，不是分子间的相互吸引，A错，B对；布朗运动是颗粒的运动而不是分子的运动，故C、D错．‎ ‎10．下列关于布朗运动、扩散现象和对流的说法正确的是(　　)‎ A．三种现象在月球表面都能进行 B．三种现象在宇宙飞船里都能进行 C．布朗运动、扩散现象在月球表面能够进行，而对流则不能进行 D．布朗运动、扩散现象在宇宙飞船里能够进行，而对流则不能进行 答案　AD 解析　布朗运动和扩散现象都是分子无规则热运动的结果，而对流需要在重力作用的条件下才能进行．由于布朗运动、扩散现象是由于分子热运动而形成的，所以二者在月球表面、宇宙飞船里均能进行，由于月球表面仍有重力存在，宇宙飞船里的微粒处于完全失重状态，故对流可在月球表面进行，而不能在宇宙飞船内进行，故选A、D.‎ ‎11．下列关于热运动的说法中，正确的是(　　)‎ A．热运动是物体受热后所做的运动 B．‎0 ℃‎的物体中的分子不做无规则运动 C．热运动是单个分子的永不停息的无规则运动 D．热运动是大量分子的永不停息的无规则运动 答案　D 解析　热运动是大量分子所做的无规则运动，不是单个分子的无规则运动，因此A、C错误，D正确；分子的热运动永不停息，因此‎0 ℃‎的物体中的分子仍做无规则运动，B错误．‎ ‎12．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可以在气体、液体、固体中发生 B．布朗运动和扩散现象都是分子的运动 C．布朗运动和扩散现象都是温度越高越明显 D．布朗运动和扩散现象都是永不停息的 答案　C 解析　布朗运动不能在固体中发生，扩散现象可以在固体中发生，选项A错误；布朗运动不是分子的运动，而扩散现象是分子的运动，选项B错误；布朗运动是永不停息的，而扩散现象当达到动态平衡后就会停止，选项D错误；布朗运动和扩散现象的相同点是温度越高越明显，选项C正确．‎ ‎13．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．把胡椒粉末放入菜汤中，最后胡椒粉末会沉在汤碗底，而我们喝汤时却尝到了胡椒的味道 答案　BD 解析　树叶、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错误，B、D正确．‎