1、第 2 节分子的热运动目标导航 学习目标 1.认识扩散现象,明确其本质。2.能说出布朗运动的产生原因、特点。3.能区分布朗运动与热运动。重点难点 重点:对扩散现象、布朗运动、热运动本质的理解。难点:扩散现象、布朗运动、热运动的比较。激趣诱思“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?简答: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。预习导引一、扩散现象1.定义:不同的物质相互接触而彼此进入对方
2、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。预习交流 1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?答案: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
3、对颗粒的撞击作用的不平衡性引起的。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。预习交流 2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?答案: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。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作热运动。一、扩散现象与热运动知识精要1.扩散现象是否明显的影响因素(1)物质处于固态、液态、气态时均能发生扩散现象,只是短时间内
4、,气态物质扩散现象最显著,固态物质的扩散现象非常不明显。(2)在两种物质状态一定的前提下,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。当浓度较低时,扩散现象较为显著。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,分子运动激烈程度虽然受到温度影响,温度高运动快,温度低运动慢,但分子的运动永远不会停止,扩散现象是分子无规则运动的宏观反映。思考探究小实验:一瓶冷水,一瓶热水,同时滴入一小滴相同的红墨水,请观察哪一瓶里的水颜色变得更快一些?思考:(1)杯子里的水变红了,说明什么问题
5、?(2)为什么会出现变化快慢不同的现象?答案:热水里的颜色变化更快些。(1)该现象说明了分子的无规则运动,不同物质接触,分子能彼此进入对方。(2)分子无规则运动与温度有关,温度越高,扩散越快。典题例解【例 1】如图所示,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()A.当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,所以上面瓶中不会出现淡红棕色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
6、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.由于气体分子在不停地运动着,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,扩散现象一直存在思路点拨:(1)扩散现象不是由外界作用引起的,不受重力影响。(2)扩散现象不会因时间长而停止,当两瓶气体颜色变得均匀一致时,二氧化氮气体仍进入上面瓶中,但进入与返回达到了一种动态的平衡。解析:逐项分析如下 选项 诊断 结论 A 气体分子做无规则运动,过一段时间上下均匀分布,故呈淡红棕色 B 分子运动与密度无关 C 分子的热运动不是在重力的作用下进行的 D 分子的热运动使上下
7、气体分布均匀,达到动态平衡 答案:AD迁移应用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.盐分子太小了,很容易进入萝卜中B.盐分子间互相碰撞C.萝卜分子间有空隙,易扩散D.炒菜时温度高,分子热运动激烈解析:萝卜之所以咸的原因是盐分子进入萝卜中,这种现象产生的原因是盐分子的扩散。在扩散现象中,扩散的快慢跟温度有关,温度越高,扩散得越快;温度越低,扩散得越慢。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,故选项 A、B、C 错误,选项D 正确。答案:D二、正确理
8、解布朗运动知识精要1.对布朗运动的认识(1)布朗运动的无规则性。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,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)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。2.布朗运动与热运动的区别与联系 布朗运动 热运动 研究对象 悬浮于流体中的微粒 分子 观察难易程度 可以在显微镜下看到,肉眼看不到 在显微镜下看不到 相同点 无规则;永不停息;温度越高越激烈 联系 周围液体(气体)分子的热运动是布朗运动产生的原因,
9、布朗运动反映了液体(气体)分子的热运动 思考探究冬天,一缕阳光射入教室内,我们看到教室内的尘埃上下流动是布朗运动吗?将布朗运动的装置由实验室移到运动的电梯内,小颗粒的运动是否更明显?答案:做布朗运动的颗粒直径大约在 10-6 m 左右,人直接用肉眼是看不见的,需借助显微镜观察,所以教室内看到尘埃的运动不是布朗运动。布朗运动是液体分子无规则运动撞击悬浮颗粒引起的,运动的激烈程度只与温度和颗粒大小有关,与外界其他因素如实验装置是否移动无关。典题例解【例 2】如图所示,关于布朗运动的实验,下列说法正确的是()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,
10、微粒越大,布朗运动越明显D.实验中可以看到,温度越高,布朗运动越激烈思路点拨:(1)图中的折线是每隔一定时间记录下微粒的位置后,用折线连接起来后形成的,在这一段时间内微粒的运动是无规则的,并不是沿折线运动。(2)微粒的体积越小,布朗运动越明显;温度越高,布朗运动越明显。解析:布朗运动是永不停息、无规则的,所以在图中只是记录了固体颗粒在不同时刻的位置,折线是这些位置的连线,并不是固体颗粒的运动轨迹,更不是分子运动的情况,所以选项 A、B 均错误;布朗运动是由于液体分子的频繁碰撞产生的,固体颗粒的体积越小,所受液体分子的作用力越不平衡,布朗运动越明显,温度越高,布朗运动越明显,选项 C 错误,D
11、正确。答案:D迁移应用关于布朗运动,下列说法正确的是()A.布朗运动就是分子运动,布朗运动停止了,分子运动也会暂时停止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.布朗运动的无规则性,说明了液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地不断变化而引起的解析:布朗运动是指悬浮在液体中的微粒的运动,它不是指分子的运动;布朗运动的无规则性,是由液体分子对其撞击的不平衡引起的,布朗运动间接反映了液体分子运动的无规则性,它不是由微粒内部分子的无规则运动引起的;布朗运动的无规则性,是由液体分子的无规则运动决定的,并不是由于外界条件的变化引起的。故正确选项为 C
12、。答案:C正确理解布朗运动、扩散现象与热运动的关系案例探究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固体、液体、气体中发生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与温度有关D.向半导体材料中掺入一些其他元素来制造各种元件是利用了固体的扩散现象思路点拨:解答本题时,误认为布朗运动和扩散现象一样,都可以发生在固体、液体、气体任何两种物质之间,而错选为 A;误认为布朗运动就是分子的运动,而错选为 B。解析:布朗运动是悬浮在液体或气体中微粒所做的无规则运动,不能在固体中产生,A、B 选项错误。布朗运动和扩散现象都与温度有关,且温度越高,表现越明显,C
13、 选项正确。D 选项是固体扩散在工艺上的应用。答案:CD方法规律扩散现象和布朗运动都与分子运动有关。扩散现象是一种宏观物理现象,可以发生在固体、液体、气体三者之间,它表明分子在永不停息地做无规则运动,扩散现象的显著程度与温度、物态和“已进入对方”的分子浓度有关;布朗运动是固体微粒的运动,只能发生在液体和气体中,它是液体(或气体)分子无规则运动的反映,布朗运动的激烈程度与温度、微粒的大小有关,温度越高,分子运动越剧烈,扩散现象和布朗运动越明显。1.如图所示的是做布朗运动小颗粒几个时刻的记录图。一小颗粒在A 点开始计时,每隔 30 s 记下小颗粒的位置,得到 B、C、D、E、F、G 等点,则小颗粒
14、在第 75 s 末时的位置,以下叙述中正确的是()A.一定在 CD 连线的中点B.一定不在 CD 连线的中点C.可能在 CD 连线上,但不一定在 CD 连线中点D.可能在 CD 连线以外的某点上解析:图中的各点的连线不是微粒的运动轨迹,它是为了表明微粒在做极短促的无定向运动过程中的移动的顺序而作的连线。由以上分析可知,在第 75 s 末,小颗粒可能在 CD 连线上,但不一定在 CD 中点,也可能在 CD 连线外的位置。答案:CD2.在较暗的房间里,从射进来的阳光中,可以看到悬浮在空气中的微粒在不停地运动,这些微粒的运动是()A.布朗运动B.曲线运动C.自由落体运动D.无法确定解析:能用肉眼直接
15、看得到的微粒是很大的颗粒,在同一时刻它们受到来自各个方向的空气分子撞击的合力几乎为零,微小的作用不能使这么大的颗粒做布朗运动,A 错;微粒的运动是由于空气对流和在重力作用下的结果,微粒做曲线运动,C、D 错。答案:B3.做布朗运动实验,得到某个观测记录如图。图中记录的是()A.分子无规则运动的情况B.某个微粒做布朗运动的轨迹C.某个微粒做布朗运动的速度时间图线D.按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线解析:布朗运动是悬浮在液体中的固体颗粒的无规则运动,而非分子的运动,选项 A 错误;既然无规则,所以微粒没有固定的运动轨迹,选项 B 错误;对于某个微粒而言,在不同时刻的速度大小和方向均是不
16、确定的,所以无法确定其在某一时刻的速度,也就无法描绘其 v-t 图线,选项 C 错误;只有选项 D 正确。答案:D4.较大的颗粒不做布朗运动是因为()A.液体分子停止运动B.液体温度太低C.跟颗粒碰撞的分子数较多,各方向的撞击作用相互平衡D.分子冲击力很难改变大颗粒的运动状态解析:颗粒越大,质量越大,由牛顿第一定律知其惯性越大,运动状态越难改变,且颗粒越大,各个方向分子的撞击作用越容易平衡。答案:CD5.“花气袭人知骤暖,鹊声穿树喜新晴。”这是南宋诗人陆游村居书喜中的两句诗,描写春晴天暖、鸟语花香的山村美景。对于前一句,从物理学的角度可以理解为花朵分泌出的芳香分子速度加快,说明当时周边的气温突然 ,属于 现象。解析:从诗句中可知,“花气袭人”说明发生了扩散现象,而造成扩散加快的直接原因是“骤暖”,即气温突然升高造成的。从物理学的角度看就是当周围气温升高时,花香扩散加剧。答案:升高 扩散