人教版高中物理选修3-3课件-分子的热运动

考点二 布朗运动与热运动
1．对布朗运动的三点认识 (1)无规则性：悬浮微粒受到液体分子撞击不平衡是形成布 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)影响因素 ①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，来自各方向的撞击力越不平衡；另外， 微粒越小，其质量也就越小，相同撞击力下产生的加速度越 大．因此，微粒越小，布朗运动越明显． ②温度越高，布朗运动越激烈．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，产 生的加速度也越大．因此，温度越高，布朗运动越激烈． (3) 实 质 ： 布 朗 运 动 不 是 分 子 的 运 动 ， 而 是 固 体 微 粒 的 运 动．布朗运动的无规则性反映了液体分子运动的无规则性；布 朗运动与温度有关，表明液体分子的运动与温度有关．
三、热运动 分子的无规则运动跟温度有关，温度越高，这种运动就越 激烈，因此，把分子永不停息的无规则运动叫做 热运动．
考点一 扩散现象与分子热运动
1．影响扩散现象是否明显的因素 (1)扩散现象发生时，气态物质的扩散现象最快最显著，液 态次之，固态物质的扩散现象最慢，短时间内非常不明显． (2)在两种物质一定的前提下，扩散现象发生的明显程度与 物质的温度有关，温度越高，扩散现象越显著． (3)扩散现象发生的明显程度还受到“已进入对方”的分子 浓度的限制，当浓度低时，扩散现象较为显著．
分子的运动状态是( A )
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 项正 确，B、C、D 错．
2．如图所示，把一块铅和一块金的接触面磨平磨光后紧紧 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( B )
1扩散现象在任何情况下都可以发生，与外界因素无关且 永不停止.
2当两部分的分子分布相同时，浓度不再变化，宏观上扩 散停止，但分子热运动并没有停止，因此这种状态是一种动态 平衡.
【例 1】 (多选)下面所列举的现象，哪些能说明分子是不 断运动的( ACD )
A．将香水瓶盖打开后能闻得到香味 B．汽车开过后，公路上尘土飞扬 C．洒在地上的水，过一段时间就干了 D．悬浮在水中的花粉做无规则的运动
分子的热运动用肉眼和光学显微镜都无法直接
B
×
观察到
微粒在空气中运动，所受空气的作用力与其重
C
×
力相差不大，不满足做自由落体运动的条件
微粒在空气中受重力和空气的作用力，并且空
D 气的作用力随时变化，在两个力的共同作用下， √
微粒的运动非常复杂
1．物体内分子运动的快慢与温度有关，在 0 ℃时物体内的
下列关于扩散现象的说法正确的是( D ) A．扩散现象只能发生在气体与气体间 B．扩散现象只能发生在液体与液体间 C．扩散现象只能发生在固体与固体间 D．任何物质间都可发生相互扩散现象 解析：不同物质之间，由于分子的运动，总会存在着扩散 现象，只是存在着快慢(温度、物体形态等因素影响)．例如，墙 角放一堆煤，墙及墙内都会变黑，所以扩散现象不仅存在于气 体与气体、液体与液体、固体与固体之间，同样也存在于液体 与固体、气体与固体、液体与气体之间．
2 分子的热运动
01课前自主学习 03课堂效果检测
02课堂考点演练 课时作业
一、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：气体、 液体和固体 间都能够发生扩散现象． 3．规律： 温度 越高，扩散现象越明显． 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 越激烈．
4．首先在显微镜下研究悬浮在液体中的小颗粒总在不停地 运动的科学家是英国植物学家 布朗 ，他进行了下面的探究： ①把有生命的植物花粉悬浮在水中，观察到了花粉在不停地做 无规则运动；②把保存了上百年的植物标本微粒悬浮在水中， 观察到了微粒在不停地做无规则运动；③把没有生命的无机物 粉末悬浮在水中，观察到了粉末在不停地做无规则运动；由此 可说明 微小颗粒的运动不是生命现象．
分子用肉眼是分辨不出的，人能感觉到的只是宏观物体和 宏观现象．
【解析】 扩散现象和布朗运动都能说明分子在不停地做无 规则运动，香水的扩散、水分子在空气中的扩散以及悬浮在水中 的花粉的运动都说明了分子是不断运动的，而尘土不是单个分 子，是颗粒，尘土飞扬是由于空气的对流产生的，不能反映分子 的运动．
总结提能 分子处在永不停息的无规则的运动中，分子的运 动虽然我们看不见，但扩散现象、布朗运动等可以间接证明分 子的热运动．
(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．为什么王安石没有靠近梅树，却 能闻到梅花的香味呢？
(2)将 1 升大米与 1 升小米混合，搅拌均匀后，发现总体积 小于 2 升，这个现象是扩散现象吗？
提示：(1)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．
4．意义：布朗运动虽然不是分子的运动，但间接反映了液 体分子运动的 无规则性．
在一锅水中撒一点胡椒粉，加热时发现水中的胡椒粉在翻 滚．这说明温度越高，布朗运动越激烈，这种说法对吗？
提示：不对．首先，胡椒粉是较大的固体微粒，做布朗运 动的微粒用肉眼是看不到的．其次，水中的胡椒粉在翻滚，这 是由于水的对流引起的，并不是水分子撞击的结果．
【典例】 在较暗的房间里，从射进来的光束中用眼睛直 接看到悬浮在空气中的微粒的运动是( D )
A．布朗运动 B．分子的热运动 C．自由落体运动 D．气流和重力共同作用引起的运动
【解析】 通过以下表格进行逐项分析：
选项
情景与过程分析
判断
做布朗运动的微粒只能在光学显微镜下才能观
A
×
察到，用肉眼无法直接观察到
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
解析：属扩散现象，是由于两种不同物质分子运动引起的， B 对．
3．我国已开展空气中 PM2.5 浓度的监测工作．PM2.5 是指 空气中直径等于或小于 2.5 微米的悬浮颗粒物，其飘浮在空中做 无规则运动，很难自然沉降到地面，吸入后对人体造成危害．矿 物燃料燃烧的排放是形成 PM2.5 的主要原因．下列关于 PM2.5 的说法中正确的是( D )
误区 3：误认为小颗粒的大小与分子相当 产生该错误认识是由于对小颗粒和分子的关系不清，其实 在微观上小颗粒非常大，它是由大量分子组成的，所以布朗运 动不是分子运动，也不是悬浮颗粒内固体分子的运动． 误区 4：误认为布朗运动的观察记录图是颗粒的运动轨迹 出现该误区是由于不理解记录图与轨迹的关系，该图是每 隔相等时间记录的颗粒所在位置的连线，不是颗粒运动的轨迹．
5．下面两种关于布朗运动的说法都是错误的，试分析它们 各错在哪里．
(1)大风天常常看到风沙弥漫、尘土飞扬，这就是布朗运动． (2)一滴碳素墨水滴在清水中，过一会儿整杯水都黑了，这 是碳分子做无规则运动的结果． 解析：(1)能在液体或气体中做布朗运动的微粒都是很小的， 一般数量级在 10－6 m，这种微粒肉眼是看不到的，必须借助于 显微镜．大风天看到的灰沙尘土都是较大的颗粒，它们的运动 不能称为布朗运动，另外它们的运动基本上属于在气流作用下 的定向移动，而布朗运动是无规则运动．
总结提能 布朗运动是悬浮在液体中的小颗粒由于液体分 子撞击不平衡引起的；颗粒越小，液体温度越高，这种不平衡 性越强，布朗运动就越显著；布朗运动不是分子的运动，是液 体分子无规则运动的反映．
(多选)下列关于布朗运动的叙述，正确的是( AD ) A．悬浮小颗粒的运动是杂乱无章的 B．液体的温度越低，悬浮小颗粒的运动越缓慢，当液体的 温度到 0 ℃时，固体小颗粒的运动就会停止 C．被冻结在冰块中的小碳粒不能做布朗运动，是因为冰中 的水分子不运动 D．做布朗运动的固体颗粒越小，布朗运动越明显
2．布朗运动与热运动的区别与联系
【例 2】 关于布朗运动下列说法正确的是( D ) 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．温度越高液体分子 的运动，是液体分子无规则运动的反映．
(2)不是．因为扩散现象是相互接触的物体分子彼此进入对 方的现象，是指单分子行为，小米与大米混合不是分子行为．
二、布朗运动 1．定义：悬浮在液体(或气体)中的 小颗粒 的无规则运动 叫布朗运动． 2．特点：(1) 杂乱无章 ，毫无规则；(2)永不停息；(3)颗 粒越小，运动越 明显 ；(4)温度越高，运动越 激烈． 3．产生原因：来自各个方向的液体分子对颗粒的撞击作用 的 不平衡性 引起的．
2．扩散现象的成因分析 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，是分子无规则运动的宏观反映． 3．分子热运动两个特点的理解 (1)永不停息即分子不分白天和黑夜，不分季节，永远在运 动． (2)无规则是指单个分子运动无规则，但大量分子运动又具 有统计规律性，如总体上分子由浓度大的地方向浓度小的地方 运动．
(2)碳素墨水是由研磨得很细的炭粒散布在水溶液中构成的， 把它滴入水中，由于炭粒并不溶于水，它仍以小炭粒的形式存在， 这些小炭粒受水分子的撞击，要做布朗运动，并使得整杯水都黑 了．布朗运动并不是固体分子的运动，因此说“这是碳分子做无 规则运动的结果”是错误的．
解析：据布朗运动的特点知 A 正确，B 错，C 错，因为分子 运动永不停息，不论在固体还是液体中，分子都在永不停息的做 无规则运动；当颗粒越小时，各方向上的受力越易不平衡，且颗 粒小，质量小，惯性小，运动状态容易改变，布朗运动越明显， 故 D 选项正确．
常见误区例析 关于布朗运动理解的四个误区 误区 1：误认为任何物体中都可能出现布朗运动 产生误区的原因是对布朗运动和分子热运动分辨不清，只 有在液体或气体(即流体)中才有可能出现布朗运动，在固体中不 会出现布朗运动． 误区 2：误认为通常看到的流体中的小颗粒的运动就是布朗 运动 其原因是不知道做布朗运动的小颗粒是肉眼无法看到的， 从宏观角度看小颗粒非常小，数量级一般为 10－6 m 左右，必须 借助光学显微镜才能观察到．
A．PM2.5 的尺寸与空气中氧分子的尺寸的数量级相当 B．PM2.5 在空气中的运动属于分子热运动 C．PM2.5 的运动轨迹只是由大量空气分子对 PM2.5 无规 则碰撞的不平衡决定的 D．倡导低碳生活，减少煤和石油等燃料的使用能有效减小 PM2.5 在空气中的浓度
解析：PM2.5 的尺寸比空气中氧分子的尺寸大得多，选项 A 错误；PM2.5 是悬浮颗粒物，其在空气中的运动不属于分子热运 动，选项 B 错误；PM2.5 的运动轨迹是由大量空气分子对 PM2.5 无规则碰撞的不平衡和气流的运动决定的，选项 C 错误．