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1、第1节 分子动理论的基本观点学案学习目标：1 .认识分子动理论的基本观点，知道其实验依据.2 .认识布朗运动，理解布朗运动产生的原因及影响因素，了解分子的热运动.3 .掌握分子间相互作用力的特点及变化规律.4 .知道分子的动能、平均动能，理解温度是分子平均动能的标志.5 .知道分子势能跟物体的体积有关，了解分子势能随分子间距离变化而变化 的定性规律.6 .理解内能的概念，了解物体的内能与哪些宏观量有关，知道改变物体内能 的两种方式.基础知识：一、物体由大量分子组成1 .分子的大小(1) 一般分子直径的数量级为1022 m.(2)通常分子质量的数量级在10-27l()-25kg范围之内.2 .阿
2、伏伽德罗常数(1)定义：1 mol任何物质含有粒子的数目都相同,为常数.这个常数叫作阿 伏伽德罗常数，用Na表示.(2)数值：NA = 6.02X 1023mo.(3)意义：阿伏伽德罗常数是一个重要的基本常量，它是联系宏观量与微观 量的桥梁.二、分子永不停息地做无规则运动1 .扩散现象(1)定义：不同的物质相互接触而彼此进入对方的现象.(2)普遍性：气傕、液体和固体都能发生扩散现象.(3)规律：温度越高，扩散越快.(4)意义：扩散现象表明分子在永不停息地运动,温度越高，分子的运动越 剧烈.2 .布朗运动3 1)定义：悬浮在液体中的微粒所做的永不停息地无规则运动.C.物体的内能是物体中所有分子热
3、运动动能和分子势能的总和D.布朗运动是由悬浮在液体中的微粒之间的相互碰撞引起的ABC 温度是分子平均动能的标志，所以温度不变，分子的平均动能不变, A正确；物体的温度越高，分子热运动越剧烈，B正确；物体的内能就是物体内 部所有分子的动能和分子势能的总和，C正确；布朗运动是由液体分子的无规则 运动引起的，D错误.故选ABC.练习:L （多选）如图是某液体中布朗运动的示意图（每隔30 s记录一次微粒的位置）,关于布朗运动的特点，下列说法正确的是（）A.图中记录的是微粒无规则运动的情况B.图中记录的是微粒做布朗运动的轨迹C.微粒越大，布朗运动越明显D.反映了液体分子运动的无规则性2.（多选）设时分子
4、间的作用力为零，则一个分子从远处以某一动能向 另一个固定的分子靠近的过程中，下列说法正确的是（）A. 时，分子力做正功，动能不断增大，势能减小8.1 时，动能最大，势能最小C. 厂。时，分子力做负功，动能减小，势能增大D. 时，分子势能是负值3 .如图所示，甲分子固定在坐标原点O,乙分子位于工轴上，甲分子对乙 分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示，尸0表示斥力，EV0表 示引力，a、b、c、d为轴上四个特定的位置，现把乙分子从。处由静止释放, 在abed四个点中，分子加速度最大的点是（）4 .如图所示，甲分子固定在坐标原点O,乙分子位于工轴上，甲分子对乙 分子的作用力与两分子间距离的
5、关系如图中曲线所示,F0为斥力，40为引力, a、b、c、d为轴上四个特定的位置.现把乙分子从。处静止释放，则（）A.乙分子由。到b做加速运动，由b到c做减速运动8 .乙分子由a到c做加速运动，到达c时速度最大C.乙分子由a到b的过程中，两分子间的分子势能一直增加D.乙分子由力到d的过程中，两分子间的分子势能一直增加5.标准状态下1 cnP的水蒸气中有多少个水分子？相邻两个水分子之间的 距离是多少？ 参考答案：1. AD 布朗运动不是固体分子的无规则运动，而是大量液体分子做无规 则运动时与悬浮在液体中的小颗粒发生碰撞，从而使小颗粒做无规则运动，即 布朗运动是固体小颗粒的无规则运动，温度越高，分
6、子运动越激烈，布朗运动 也越明显，A正确；微粒越小，某一瞬间与它碰撞的分子越少，撞击作用的不平 衡也表现得越明显，布朗运动越显著，C错误；图中每个拐点记录的是微粒每隔 30 s的位置，而在30 s内微粒做的也是无规则运动，而不是直线运动，B错误； 布朗运动反映了液体分子在永不停息的做无规则运动，D正确.2. ABC 当两个分子从远处开始靠近的过程中，ro时两者之间是引力， 引力对分子做正功，分子势能减小，由动能定理可知，分子动能增大，故A项 正确；当rVn,时两者之间是斥力，对分子做负功，分子势能增大，由动能定理 可知，分子动能减小，故C项正确；由上两种情况分析可知，当r=n）时，分子 的动能
7、最大，分子势能最小，故B项正确；因没有说明分子零势能的位置，故 分子势能正、负不好确定，故D项错误.3. B 根据牛顿第二定律产=2，可知加速度与合力成正比，当分子力最 大时，加速度最大，由图像可知，四个点中，点的分子力最大，即点的加速 度最大，故B正确，A、C、D错误.4. B 从到c分子间的作用力都表现为引力，所以从运动到c分子做 加速运动，到达c时速度最大，所以A错误，B正确；从到分子间引力做 正功，所以分子势能减小，所以C错误；从到c过程中，分子间的引力做正 功，分子势能减小，从c到d分子间斥力做负功，分子势能增加，所以D错误.5. 解析1 mol的任何气体在标准状态下，占有的体积都为
8、22.4 L,则1 cnP水蒸气内所含有的分子数为i/f 1X1nf=NA=X6.02 X1023个七 2.7 X 1019个，Va 22.4设水蒸气分子所占据的空间为正方体，分子间距为力，则有Xo=与 nf3 底 3 /1.0X 10-6所以=、/=a /m33X10-9m.lnf j 2.7X1019答案2.7X IO个 33 x io-9 m学习目标：基础知识：重难点理解：典例1:典例1:典例1:巩固练习：参考答案：学习目标：基础知识:重难点理解：典例1:典例1:典例1:巩固练习：参考答案：学习目标：基础知识：重难点理解：典例1:典例1:典例1:巩固练习：参考答案：学习目标：基础知识：重
9、难点理解：典例1:典例1:典例1:巩固练习：参考答案：(2)产生原因：微粒在液体中受到液体分子的撞击不平衡引起的.(3)影响布朗运动的因素颗粒大小：颗粒越小,布朗运动越明显.温度高低：温度越高,布朗运动越剧烈.(4)意义：反映了液体分子在永不停息地做无规则运动.3.热运动(1)定义：分子的无规则运动.(2)影响因素：温度越高,分子的无规则运动越剧烈.三、 分子间存在着相互作用力1 .分子间的引力和斥力是回吐存在的，实际表现出的分子力是分子引力和 斥力的合力.2 .分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小,随分子间距离的减 小而增大,但斥力比引力随间距变化得快.四 物体的内能1 .温度与分子
10、平均动能(1)分子动能：分子由于做热运动所具有的动能.(2)平均动能：大量分子动能的平均值.(3)温度与平均动能的关系温度升高，分子的平均动能增大；温度降低，分子的平均动能减小.分子热运动的平均动能与物体的热力学力度成正比.温度的微观本质：温度是物体内分子热运动平均动能的标志.2 .分子势能(1)定义：由于分子间存在分子力,分子具有的由分子间的相对位置决定的 势能.(2)分子势能的决定因素宏观上：与物体的体积有关.微观上：与分子间的距离有关.若ro,当增大时，分子势能增加.若rOo,当厂减小时，分子势能增加.若厂=小，分子势能最小.重难点理解：一、物体由大量分子组成1 .两种分子模型(1)球形
11、分子模型：对于固体和液体，其分子间距离比较小，在估算分子大 小及分子的个数时，可以认为分子是紧密排列的，分子间的距离近似等于分子的 直径，如图所示.球形分子模型其分子直径d=立方体分子模型：对于气体，其分子间距离比较大，是分子直径的数十 倍甚至上百倍，此时可把分子平均占据的空间视为立方体，立方体的边长即为分子间的平均距离，如图所示.立方体分子模型3其分子间的距离1=访.2 .阿伏伽德罗常数的应用(1)一个分子的质量阳=纾.Na Na一个分子的体积%=?(对固体和液体).Na pN单位质量中所含分子数=经.(4)单位体积中所含分子数吟=管(5)气体分子间的平均距离d=Wo=: /7 Na(6)固
12、体、液体分子直径d=规律C方法求解与阿伏伽德罗常数有关问题的思路(2)%=2对固体、液体指分子体积，对气体则指平均每个分子所占据空间 Na的体积，即无法求解气体分子的大小.典例1:很多轿车中设有安全气囊以保障驾乘人员的安全.轿车在发生一 定强度的碰撞时，利用叠氮化钠(NaN3)爆炸产生气体(假设都是N充入气囊.若 氮气充入后安全气囊的容积忆=56L,囊中氮气密度夕=2.5 kg/m3,已知氮气摩尔 质量M=0.028 kg/mol,阿伏伽德罗常数Na=6X1()23 mo.试估算：(1)囊中氮气分子的总个数M(2)囊中氮气分子间的平均距离.(结果保留1位有效数字)解析 设N2的物质的量为，则=
13、,M氮气的分子总数N=*Va,代入数据得=3乂1()24个M(2)每个分子所占的空间为Ko=,N设分子间平均距离为明则有匕)=/,即“=%代入数据得a3X 10-9 m.答案(1)3 X 1024个(2)3 X 10-9 m二、分子永不停息地做无规则运动3 .布朗运动的产生(1)布朗运动的无规则性.悬浮微粒受到液体分子撞击的不平衡是形成布朗 运动的原因，由于液体分子的运动是无规则的，使微粒受到较强撞击的方向也不 确定，所以布朗运动是无规则的.(2)微粒越小，布朗运动越明显.悬浮微粒越小，某时刻与它相撞的分子数 越少，它来自各方向的冲击力越不平衡；另外，微粒越小，其质量也就越小，相 同冲击力下产
14、生的加速度越大，因此微粒越小，布朗运动越明显.(3)温度越高，布朗运动越剧烈.温度越高，液体分子的运动(平均)速率越大, 对悬浮于其中的微粒的撞击作用也越大,微粒越不易平衡,产生的加速度也越大, 因此温度越高，布朗运动越剧烈.4 .布朗运动与扩散现象的比较扩散现象布朗运动不 同 点(1)两种不同物质相互接触而彼此进入对 方的现象，没有受到外力作用(2)扩散快慢，除与温度有关外，还与物 体的密度、溶液的浓度有关(3)由于固体、液体、气体在任何状态下 都能发生扩散，从而证明任何物体的分子 不论在什么状态下都在永不停息地做无 规则运动(1)布朗运动指悬浮在液体 中的固体微粒的无规则运 动，而不是分子
15、的无规则运 动，并且是在周围液体分子 无规则运动的撞击下运动 的(2)布朗运动的剧烈程度除 与液体的温度有关，还与微 粒的大小有关相同点(1)布朗运动和扩散现象都随温度的升高而表现得更明显(2)它们产生的根本原因相同，都是由于分子永不停息地做无规则运动 引起的，因而都能证明分子在做永不停息地无规则运动这一事实3.布朗运动和热运动的比较布朗运动热运动区别运动对象是悬浮颗粒,颗粒越小， 布朗运动越明显运动对象是分子，任何物体的分子都做无规则运动相同点(1)无规则运动(2)永不停息(3)与温度有关联系周围液体(或气体)分子的热运动是布朗运动产生的原因，布朗运动是 热运动的宏观表现规律c方法布朗运动中
16、的“颗粒”(1)布朗运动的研究对象是悬浮小颗粒，而不是分子，属于宏观物体的运动.(2)布朗小颗粒中含有大量的分子，它们也在做永不停息的无规则运动.(3)液体分子热运动的平均速率比我们所观察到的布朗运动的速率大许多倍.(4)导致布朗运动的本质原因是液体分子的无规则运动.典例2:（多选）有关研究人员认为：“目前，新型冠状病毒主要的传播途径还是以大的呼吸道飞沫的形式出现而不是小气溶胶悬浮颗粒，幸运的是，飞 沫的重量足够大，它们不会飞很远，而是在飞行几英尺后从空中落下.” 一般的 工作生活条件下，只要我们正确佩戴好口罩，做好防护措施，就不会被感染.下 列有关飞沫和气溶胶在空气中的运动的说法，正确的是（
17、）A.气溶胶悬浮在空气中的运动是布朗运动B.飞沫在空气中的运动是布朗运动C.温度越高，气溶胶在空气中的运动越剧烈D.温度越高，飞沫在空气中的运动越剧烈AC 气溶胶是固体小颗粒悬浮在空气中，受到气体分子撞击不均匀造成的 小颗粒的运动，它不是空气分子的运动，但可以反映空气分子的运动，是布朗运动,故A正确；飞沫重量大,布朗运动是固体小颗粒的运动,飞沫不是固体小颗粒，故其运动不能看成是布朗运动，故B错误；温度越高，布朗运动越剧 烈，故气溶胶在空气中的运动越剧烈，故C正确；飞沫运动不是分子运动，与 分子热运动无关，所以温度越高，飞沫在空气中的运动不一定越剧烈，故D错 误。三、分子间存在着相互作用力1 .
18、在任何情况下，分子间总是同时存在着引力和斥力，而实际表现出来的 分子力，则是分子引力和斥力的合力.2 .分子力与分子间距离变化的关系分子间的引力和斥力都随分子间距离厂的变化而变化，但变化情况不同，如 图所示.其中，虚线分别表示引力和斥力随分子间距离厂的变化关系，实线表示 它们的合力F随分子间距离r的变化关系.当时，/引=/斥，F=0当时，/引和/斥都随分子间距离的减小而增大，但/斥增大得更快，分子 力表现为斥力.当厂/0时，/引和/斥都随分子间距离的增大而减小，但/斥减小得更快，分子 力表现为引力.当厂210/0（10-9 m）时，/引和/斥都十分微弱，可认为分子间无相互作用力（厂的意义分子间
19、距离r=，o时，分子力为零，所以分子间距离等于ro（数量级为IO。m） 的位置叫平衡位置.注意：尸二功时，分子力等于零，并不是分子间无引力和斥力.r=ro时，即分子处于平衡位置时，并不是静止不动，而是在平衡位置附 近振动.典例3：如图所示为两分子系统的势能p与两分子间距离的关系曲线， 下列说法正确的是（）A.当广大于门时，分子间的作用力表现为引力B.当等于-2时，分子间的作用力表现为斥力C.当厂小于门时，分子间的作用力表现为斥力D.在厂由心变到-2的过程中，分子间的作用力做负功C 由图可知，分子间距离等于冷时分子势能最小，即为=及，当r=及时 分子间作用力为零，当卜小于及时分子力表现为斥力；当
20、大于及时，表现为 引力，故A、B错误，C正确；在由口变到及的过程中，分子间作用力为斥力， 分子力做正功，分子势能减小，故D错误. 四、物体的内能1 .分子动能（1）温度的微观含义温度是分子平均动能的标志，因不同的分子具有的速率一般不同，且不同时 刻同一分子的速率一般也不相同，故单个分子的动能无意义.温度是物体内大量 分子热运动的集体表现.只要温度相同，分子的平均动能就相同，但分子的平均 速率不一定相同.(2)分子热运动的平均动能分子的平均动能永远不可能为零，因为分子无规则运动是永不停息的.平均动能与平均速率的关系可简单地理解为：良=!2浮，机为该物质分子 2的质量.(通常提到的分子速率一般是指
21、分子的平均速率，单个分子的速率无意 义)分子的动能与宏观物体的运动无关，也就是分子热运动的平均动能与宏观 物体运动的动能无关.(3)温度与分子动能、分子平均动能的关系在宏观上温度是表示物体冷热程度的物理量.在微观上温度是物体中分子热 运动的平均动能的标志.在相同温度下，各种物质分子的平均动能都相同，温度升高，分子平均动能 增加；温度降低，分子平均动能减少.在同一温度下，虽然不同物质分子的平均动能都相同，但由于不同物质的分 子质量不一定相同，所以分子热运动的平均速率不一定相同.2 .影响分子势能大小的因素如图所示，随着分子间距离的变化，分子力做功，分子势能发生变化，分子 势能的变化微观上决定于分
22、子间的距离，宏观上与物体的体积有关.分子间距离r=rorrorro分子力等于零表现为引力表现为斥力分子力做功分子间距增大时，分子 力做负功分子间距减小时，分子力 做负功分子势能最小随分子间距的增大而增大随分子间距的减小而增大3.物体的内能(1)内能的决定因素宏观因素：物体内能的大小由物体的质量、温度和体积三个因素决定，同时也受物态变化的影响.微观因素：物体内能的大小由物体所含的分子总数、分子热运动的平均动能和分子间的距离三个因素决定.（2）内能与机械能的比较能量名称内能机械能对应的运动形式微观分子热运动宏观物体机械运动能量常见的形式分子动能、分子势能物体的动能、重力势能或弹性势能能量存在的原因
23、由物体内大量分子的无 规则运动和分子间相对 位置决定由物体做机械运动、与地球相 对位置或物体形变决定影响因素物体的质量、物体的温度和体积物体做机械运动的速度、离地 高度（或相对于零势能面的高 度）或弹性形变量是否为零永远不能等于零一定条件下可以等于零联系在一定条件下可以相互转化（3）物态变化对内能的影响：一些物质在物态发生变化时，如冰的熔化、水 在沸腾时变为水蒸气，温度不变.此过程中分子的平均动能不变，由于分子间的 距离变化，分子势能变化，所以物体的内能变化.1 规律C方法分子势能图像问题的两点提醒（1）分子势能图象的最低点（最小值）对应的距离是分子平衡距离ro,而分子力 图象的最低点（引力最大值）对应的距离大于ro.（2）分子势能图象与r轴交点表示的距离小于ro,分子力图象与r轴交点表示 平衡距离ro.典例4：（多选）有关分子的热运动和内能，下列说法正确的是（）A. 一定质量的气体，温度不变，分子的平均动能不变B.物体的温度越高，分子热运动越剧烈