2.分子的热运动

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,高中物理选修,3-3,课件,2,分子的热运动,一、扩散现象,1,定义：,不同的物质彼此,的现象,2,产生原因：,物质分子的,3,应用：,在高温条件下通过分子的,在纯净半导体材料中掺入其他元素,4,发生环境：,物质处于,、,、,时都能发生扩散现象,5,意义：,反映分子在做永不停息的,运动,进入对方,无规则运动,扩散,固态,液态,气态,无规则,二、布朗运动,1,定义：,悬浮在液体,(,或气体,),中的,的不停的,运动,它首先是由英国植物学家布朗在,1827,年用,观察悬浮在水中的花粉微粒时发现的,固体微粒,无规则,显微镜,2,特点：,(1),布朗运动,(2),布朗运动,(3),悬浮微粒,，布朗运动,(4),温度,，布朗运动,永不停息,无规则,越小,越明显,越高,越明显,3,产生原因及微观解释,(1),产生的原因：大量液体分子对悬浮微粒撞击的,造成的,(2),布朗运动的微观解释：悬浮微粒虽然很小，但是它周围包围着大量的液体分子，这些分子做无规则运动，每一瞬间对微粒的碰撞作用力的大小和方向是不确定的,(,如图所示,),，由于这种,，导致微粒做无规则运动,不平衡,碰撞的不平衡性,4,影响因素,(1),固体微粒的大小悬浮在液体中的微粒越,，在某一瞬间跟它相撞的液体分子数越少，撞击作用的不平衡性就表现得越,，因而布朗运动越显著,(2),温度的高低温度越,，分子运动越激烈，液体分子对微粒的作用的不均衡性越显著，布朗运动越显著,5,揭示的问题,悬浮微粒的无规则运动,分子的运动，但是它,地反映了,的无规则运动,小,显著,高,不是,间接,液体分子,三、热运动,1,定义：,大量分子,的,叫热运动,2,影响因素：,温度越高，热运动越,3,宏观表现：,布朗运动和,现象,4,特点,(1),永不停息；,(2),运动,；,(3),温度越高，分子的热运动越,永不停息,无规则运动,激烈,扩散,无规则,激烈,一、布朗运动与扩散现象的比较,项目,扩散现象,布朗运动,定义,不同物质能够彼此进入对方的现象,悬浮在液体,(,或气体,),中的固体微粒的无规则运动,原因,物质分子永不停息地做无规则运动,直接原因：大量液体,(,或气体,),分子对悬浮微粒的撞击而导致的不平衡性,根本原因：液体分子的无规则运动,项目,扩散现象,布朗运动,影响因素,(1),温度：温度越高扩散越快,(2),浓度：从浓度大处向浓度小处扩散,(3),还与物质的状态，物体的密度差有关,(1),温度：温度越高，布朗运动越显著,(2),固体微粒的大小：微粒越小，布朗运动越明显,微观机制,扩散现象说明了物质分子都在永不停息的做无规则运动,布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，但不是分子的无规则运动，而是间接反映了液体分子的无规则运动,相同点：,产生的根本原因相同，也就是分子永不停息地做无规则运动；,它们都随温度的升高而表现得越明显,.,7.3,分子间的作用力,复习：,1,、物质是由大量分子组成的，分子直径的数量级是,10,-10,m,2,、分子的运动是热运动，布朗运动是,分子无规则运动的间接反映。,分子间有空隙（扩散）,1,、气体容易被压缩，说明气体分子之间,有空隙,2,、水和酒精混合后总体积变小，说明,液体分子之间有空隙,3,、高压压缩钢筒中的油，发现油透过筒,壁渗出，说明钢微粒之间也有空隙,问题,1,：,分子间有间隙，大量分子却能聚集,在一起形成固体或液体；分子在运动，那,固体和液体中的分子为什么不会飞散开，,而总是聚合在一起，保持一定的体积呢？,问题,2,：,既然分子之间有间隙，为什么压,缩固体和液体很困难？,分子之间存在引力,分子之间存在斥力,一,.,分子间的作用力,1.,分子间存在相互作用的引力,(,如：压紧的铅块结合在一起，它们不易被拉开,),2.,分子间存在相互作用的斥力,（如：固体和液体很难被压缩）,.,3.,分子间的引力和斥力,同时存在,，实际表现出来的分子力是分子引力和斥力的,合力（分子力）,F,0,r,二、分子力及引力和斥力的大小跟分子间距离的关系,纵轴表示分子间的作用力,正值表示,F,斥,横轴表示分子间的距离,负值表示,F,引,1.,分子力随分子间距的变化图,F,F,斥,F,引,r,0,0,r,F,分,表示合力,即分子力,.,1.,分子力随分子间距的变化图,F,斥,=,F,引,F,斥,F,引,F,斥,F,引,二、分子力及引力和斥力的大小跟分子间距离的关系,分子间相互存在的引力和斥力,分子间的作用力,有时表现为引力,分子间的作用力,有时表现为斥力,r,0,0,F,F,斥,F,引,F,分,r,2,、分子力随分子间距的变化规律,.,F,引,F,引,F,斥,F,斥,r,0,（,1,）当,r=r,0,(10,-10,m),时，,F,引,F,斥,，分子力,F,分,0,，,处于,平衡状态,.,(,),当,r,r,0,时，随,r,的增加，,F,引,、,F,斥,都减小，,F,斥,比,F,引,减小得快,，,F,斥,F,引,，分子力表现为引力,F,引,F,引,F,斥,F,斥,r,r,0,（,4,）当,r,10r,0,（,10,-9,m,）时，分子力等于,0.,F,斥,F,引,r,0,F,分,r,F,总结,:,（随,r,逐渐减小）,F,引,、,F,斥,都增大,F,分,(,表现为引力,),先增大到某一值然后减小到零, F,分,再反向增大,(,表现为斥力,).,（,3,）当,r,r,0,时，随,r,的减小，,F,引,、,F,斥,都增大，,F,斥,比,F,引,增大得快,，,F,斥,F,引,，分子力（表现为斥力）增大,.,F,引,F,引,F,斥,F,斥,r,r,0,r,0,1,、分子间相互作用力由两部分,F,引,和,F,斥,组成，则,( ),F,引,和,F,斥,同时存在,;,F,引,和,F,斥,都随分子间距增大而减小,;,F,引,和,F,斥,都随分子间距增大而增大,;,随分子间距增大，,F,斥,减小，,F,引,增大,.,练习,A B,解析：分子力是引力和斥力合力,F,引,和,F,斥,都随,r,增大而减小,2,、有两个分子，设想它们之间相隔,10,倍直径以上的距离，逐渐被压缩到不能再靠近的距离，在这过程中，下面关于分子力变化的说法正确的是,( ),分子间的斥力增大，引力变小,;,分子间的斥力变小，引力变大,;,分子间的斥力和引力都变大，但斥力比引力变化快,;,分子力从零逐渐变大到某一数值后，逐渐减小到零，然后又从零逐渐增大到某一数值,.,C D,r,F,斥,F,引,F,分,F,解析：根据图象的规律对比答案就可选出正确答案,3,、解释下列现象,.,（,1,）为什么用粉笔在黑板上写字,黑板上会留下字迹,?,由于摩擦,粉笔的一些分子与粉笔间的距离大到引力不再发生作用,.,而在摩擦的过程中,它们与黑板间的距离小到可以发生分子引力,因此被黑板吸引,从而在黑板上留下字迹,.,.,3,、解释下列现象,.,（,2,）晒干的衣服穿在身上很舒服,当衣服湿了的时候,会粘在身上,这是为什么,?,干衣服穿在身上很舒服,是因为衣服与皮肤之间凹凸不平,不能使较多的分子接近,10,-10,m,的数量级,分子力无法起作用,因此衣服不会粘在身上,所以感觉很舒服,.,当衣服湿了以后,由于水的流动性,会填补凹凸不平的空隙,使之有较多的部分与皮肤间的距离接近,10,-10,m,的数量级,分子表现为引力,使衣服粘在身上,感觉很不舒服,.,分子间同时存在着引力和斥力，都随分子间距离,r,的,增大而减小，随,r,的减小而增大，但,斥力比引力变化的快,当,分子间距,r,r,0,r,0,r,0,时分子力表现为,斥力,零,引力,当,分子间距,r,的数量级大于,10,-9,m,时，,分子力可忽略不计。,F,分,F,斥,F,引,r,0,r,F,1,、分子势能：,分子间所具有的由它们的,相对位置,所决定的能,三、分子势能,地面上的物体,由于与地球相互作用,重力势能,发生弹性形变的弹簧,相互作用,弹性势能,分子间相互作用,分子势能,2,、分子力做功跟分子势能变化的关系,（类同于重力做功与重力势能变化的关系）：,分子力做正功时，分子势能减少，分子力做负功时，分子势能增加,一般选取两分子间距离很大（,r,10,r,0,）时，分子势能为零,在,r,r,0,时，,分子力为引力，当两分子逐渐靠近至,r,0,过程（,r,变小）中，分子力做正功，分子势能减小,在,r,r,0,时，,分子力为斥力，当两分子间距离增大至,r,0,过程中（,r,变大），分子力也做正功，分子势能也减小,当两分子间距离,r,r,0,时，分子势能最小,F,F,斥,F,引,F,分,r,0,0,r,三、分子势能,3,、决定分子势能的因素,（,1,）从宏观上看：分子势能跟物体的,体积,有关,（,2,）从微观上看：分子势能跟分子间距离,r,有关,关于布朗运动和扩散现象的下列说法中正确的是,(,),A,布朗运动和扩散现象都在气体、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,解析：,(1),布朗运动与扩散现象的研究对象不同：布朗运动研究对象是固体小颗粒，而扩散现象研究的是分子的运动,(2),布朗运动与扩散现象条件不一样：布朗运动只能在气体、液体中发生而扩散现象可以发生在固体、液体、气体任何两种物质之间,(3),布朗运动与扩散现象的共同点是两者都是永不停息的，并且温度越高越明显,由以上分析不难判断，正确选项为,C,、,D.,答案：,CD,关于布朗运动，下列说法中正确的是,(,),A,悬浮的微粒越大，布朗运动越明显,B,布朗运动是液体分子无规则运动的反映,C,强烈的阳光射入较暗的房间内，在光束中可以看到有悬浮在空中的微尘不停地做无规则运动，这也是一种布朗运动,D,因为布朗运动的激烈程度跟温度有关，所以布朗运动也叫做热运动,解析：,逐项分析如下,答案：,B,选项,诊断,结论,A,布朗运动是悬浮微粒受到液体分子的冲击力不平衡造成的，微粒越大，在某一瞬时跟它相撞的分子数越多，各个方向撞击作用接近平衡，故布朗运动越不明显,B,布朗运动的规律反映了液体分子运动的规律,C,能做布朗运动的微粒都很小，一般数量级在,10,6,m,，人眼不可能直接观察到，只能借助光学显微镜观察，尘埃的运动是空气对流产生的，不是布朗运动,D,热运动指分子的运动，布朗运动不是热运动,【,反思总结,】,布朗运动不是分子运动，是液体,(,或气体,),分子撞击固体微粒的结果，它反映了液体分子运动的无规则性,关于扩散现象和布朗运动，下列说法中正确的是,(,),A,扩散现象和布朗运动都是分子的无规则运动,B,扩散现象和布朗运动没有本质的区别,C,扩散现象可以停止，说明分子的热运动可以停止,D,扩散现象和布朗运动都与温度有关,解析：,扩散现象是指分子的无规则热运动，而布朗运动是指悬浮微粒的无规则运动，二者本质不同，,A,、,B,错误；布朗运动是由于分子热运动对悬浮微粒的不均衡撞击所致，所以分子热运动不会停止，,C,错误；这两种现象都与温度有关，温度越高，现象越明显，,D,正确,答案：,D,【,跟踪发散,】,2,1,：对以下物理现象的正确分析是,(,),从射来的阳光中，可以看到空气中的微粒在上下飞舞,上升的水蒸气的运动,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,向一杯清水中滴入几滴红墨水，红墨水向周围运动,A,属于布朗运动,B,属于扩散现象,C,只有,属于布朗运动,D,以上结论均不正确,解析：,扩散现象是指分子从浓度大的地方运动到浓度小的地方，而布朗运动是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，肉眼看到的不属于做布朗运动的颗粒，它做的运动也不是布朗运动，由以上分析不难判断,B,、,C,选项正确,答案：,BC,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,温度高的物体中的分子做无规则运动,C,单个分子做永不停息的无规则运动,D,大量分子做永不停息的无规则运动,解析：,热运动是指物体内大量分子做无规则运动，不是单个分子做无规则运动，在物体内的分子运动速度不同，即使是同一个分子在不同时刻其速度也不同，热运动在宏观上表现的是温度，当分子的平均速率变化时，物体的温度变化，不仅高温物体中的分子在做无规则运动，低温物体内的分子也同样做无规则运动，只是其平均速率不同而已，,A,、,B,、,C,是错误的答案为,D,答案：,D,【,反思总结,】,要正确理解热运动的实质，不能从字面上去分析问题温度高分子无规则运动剧烈程度高，是对大量分子而言的，对单个分子没有意义,【,跟踪发散,】,3,1,：对下列物理现象的解释，正确的是,(,),A,水和酒精混合后总体积减小，说明分子间有空隙,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，说明煤分子和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罐壁渗出，只能说明分子是不停运动着的,解析：,颗粒做布朗运动是由于液体分子对颗粒有力的作用大颗粒接触的分子数多，各个方向受的分子作用力相互平衡，所以不做布朗运动，但它说明不了分子体积的大小，,A,对，,B,错；扩散现象说明了分子是运动的，因此,C,对；而高压下油渗出钢罐壁，也说明了分子之间有间隙，,D,错,答案：,AC,1,关于布朗运动下列说法正确的是,(,),A,布朗运动是液体分子的运动,B,布朗运动反映了固体分子的运动,C,布朗微粒做无规则运动的原因是由于它受到水分子有时吸引、有时排斥的结果,D,温度越高，布朗运动越显著,解析：,布朗运动是悬浮在液体中的小颗粒的运动，不是液体分子的运动，是液体分子无规则运动的反映，这个小颗粒不是固体分子，故,A,、,B,错；,布朗微粒做无规则运动的原因是由于周围液体分子撞击的不平衡造成的，故,C,错；,温度越高，布朗运动越显著，,D,正确,答案：,D,2,关于扩散现象，下列说法中正确的是,(,),A,扩散现象是指相互接触的物体彼此进入对方的现象,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,解析：,扩散现象是指相互接触的物体，彼此进入对方的现象，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间是有空隙的，故,A,、,C,正确,答案：,AC,3,(2011,苏州高二检测,),物体内分子运动的快慢与温度有关，在,0,时物体内的分子的运动状态是,(,),A,仍然是运动的,B,处于静止状态,C,处于相对静止状态,D,大部分分子处于静止状态,解析：,分子的运动虽然受温度影响，但永不停息，,A,对，,B,、,C,、,D,错,答案：,A,