1、第二节分子热运动与分子力核心素养明目标核心素养学习目标物理观念知道扩散、布朗运动、热运动及分子力的概念，能够解释相关的自然现象科学思维掌握扩散与布朗运动的特点，与温度的关系理解分子力与分子距离的关系，能分析相关问题科学探究通过对布朗运动与扩散规律的探究，能科学地提出相关问题，并与他人合作找到解决的办法，提高科学探究能力科学态度与责任体验分子动理论的归纳过程，理解科学方法对实际应用的指导，培养学习科学知识的兴趣知识点一扩散现象1定义：物理学中把由于分子不停地运动而产生的物质迁移现象称为扩散2普遍性：气体、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：扩散现象说明了物质中的分子在不停
2、地运动着扩散是从浓度大的地方向浓度小的地方进行，且温度越高，扩散越快知识点二布朗运动1布朗运动(1)定义：把悬浮在液体或气体中的微粒做的这种无规则运动称为布朗运动(2)产生原因：是由大量液体分子对悬浮微粒的不平衡撞击引起的，是大量液体分子不停地做无规则运动所产生的结果(3)影响因素：温度越高，布朗运动越剧烈(4)意义：说明物质中的分子在不停地运动着2热运动：物质内部大量分子的无规则运动温度越高、微粒越小，布朗运动越剧烈，温度是物质内部分子无规则运动剧烈程度的量度知识点三分子力1分子力(1)分子间的引力和斥力是同时存在的，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
3、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在r0处，既有分子引力也有分子斥力，只是合力为零2分子动理论：物质是由大量分子组成的；分子总在不停地做无规则运动，运动的剧烈程度与物质的温度有关；分子间存在相互作用的引力和斥力1思考判断(正确的打“”，错误的打“”)(1)布朗运动的剧烈程度跟温度有关，布朗运动也叫热运动()(2)当物体被压缩时，分子间的引力增大，斥力减小()(3)温度升高时，物体的每个分子的动能都将增大()(4)当rr0时，分子势能最小为0.()答案(1)(2)(3)(4)2(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
4、动的特点，下列说法中正确的是()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，分子运动越剧烈，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
5、息的做无规则运动，D正确3(多选)设rr0时分子间的作用力为零，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，下列说法中正确的是()Arr0时，分子力做正功，动能不断增大，势能减小Brr0时，动能最大，势能最小Crr0时，分子力做负功，动能减小，势能增大Drr0时，分子势能是负值ABC当两个分子从远处开始靠近的过程中，rr0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rr0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rr0时，分子的动能最大，分子势能最小，故B项正确
6、；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错误 考点1布朗运动1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，布朗运动越剧烈，这种说法对吗？2布朗运动的剧烈程度与温度有关，布朗运动可以叫热运动吗？提示1不对首先，胡椒粉不是布朗微粒，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，并不是水分子热运动的撞击的结果2分子永不停息地无规则运动才叫热运动，而布朗运动是悬浮小颗粒的运动1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
7、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2布朗运动与扩散现象的比较项目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
8、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比较项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
9、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【典例1】(多选)如图所示为悬浮在水中的一个花粉颗粒的布朗运动的情况，从A点开始计时，在一段时间内，每隔30 s记下一个位置，依次记为B、C、D、E、F，则()A图中的折线不是花粉的运动轨迹B2 min内此花粉的位移大小是AEC第15 s时，此花粉应在AB的中点D第15 s时，此花粉可能在AB的中点思路点拨布朗运动是无规则的，这一时刻在这里，下一时刻在哪里是不确定的ABD题图中折线是每隔30 s花粉颗粒所在位置的连线，并不是花粉颗粒的实际运动轨迹，A项对，E项错；2 min内
10、此花粉的位移大小应是AE，B项对；除了每隔30 s记下的位置，其他任一时刻的位置都不能确定，C项错，D项对布朗运动中的“颗粒”(1)布朗运动的研究对象是小颗粒，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热运动1(多选)近期我国多个城市的PM2.5数值突破警戒线，受影响最严重的是京津冀地区，雾霾笼罩，大气污染严重PM2.5是指空气中直径等于或小于2.5微米的悬浮颗粒物，其漂浮在空中做无规则运动，很难自然沉降到地面，吸入后对人体形成危害矿物
11、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()APM2.5的尺寸与空气中氧分子的尺寸的数量级相等BPM2.5在空气中的运动属于布朗运动C温度越高PM2.5活动越剧烈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CD氧分子的尺寸的数量级在1010 m左右，选项A错误；PM2.5在空气中受到浮力作用而漂浮，故它的运动不属于布朗运动，选项B错误；温度越高PM2.5活动越剧烈，选项C正确；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，选项D正确 考点2分子力1一铁棒很难被拉伸，也很难被压缩，能否说明铁分子间有引力和
12、斥力？2分子力为零时，分子是否就静止不动？提示1能铁棒很难被拉伸，说明铁分子间有引力；很难被压缩，说明铁分子间有斥力2分子并不是静止不动，而是在平衡位置附近振动1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r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r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rr0时，f引f斥，F0.当rr0时，f引和f斥都随分子间距离的减小而增大，但f斥增大得更快，分子力表现为斥力当rr0时，f引和f斥都随分子间
13、距离的增大而减小，但f斥减小得更快，分子力表现为引力当r10r0(109 m)时，f引和f斥都十分微弱，可认为分子间无相互作用力(F0)【典例2】(多选)如图所示，纵坐标表示两个分子间引力、斥力的大小，横坐标表示两个分子间的距离，图中两条曲线分别表示两分子间引力、斥力的大小随分子间距离的变化关系，e为两曲线的交点，则下列说法正确的是()Aab为斥力曲线，cd为引力曲线，e点横坐标的数量级为1010 mBab为引力曲线，cd为斥力曲线，e点横坐标的数量级为1010 mC若两个分子间距离大于e点的横坐标，则分子间作用力表现为引力D若两个分子间距离越来越大，则分子力越来越大思路点拨(1)随r增大，斥
14、力比引力减小得快(2)两线交点处为r0，合力为零BC分子间同时存在着引力和斥力，且都随r的增大而减小，斥力变化得比引力快，cd为斥力曲线；当rr01010 m(数量级)时引力和斥力相等，故A错误，B正确；当r1010 m(数量级)时引力大于斥力，分子力表现为引力，故C正确；当rr0时，r增大，分子力先增大后减小，当r10r0时，分子力已很微弱，可以忽略不计，故D错误r0的意义分子间距离rr0时，分子力为零，所以分子间距离等于r0(数量级为1010 m)的位置叫平衡位置注意：rr0时，分子力等于零，并不是分子间无引力和斥力rr0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2甲
15、分子固定在坐标原点O，乙分子位于r轴上，甲、乙两分子间作用力与分子间距离的关系图像如图中曲线所示，F0，分子力表现为斥力；Fr0时，从相距r0处开始，随分子间距离的增大，曲线b对应的力先减小，后增大B在Fr图像中，随着分子间距离的增大，斥力比引力变化得快，所以a为斥力曲线，c为引力曲线，b为合力曲线，故A、C错误，B正确；当分子间距离rr0时，随分子间距离的增大，曲线b对应的力先增大，后减小，故D错误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)布朗运动是由于液体分子对固体小颗粒的撞击引起的，固体小颗粒的体积越大，液体
16、分子对它的撞击越多，布朗运动就越显著解析考查布朗运动及其成因、影响布朗运动剧烈程度的因素(1)能在液体或气体中做布朗运动的微粒都是很小的，一般数量级为106 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风沙、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(2)布朗运动的确是由液体(或气体)分子对固体微粒的碰撞引起的，但只有在固体微粒很小，各个方向的液体分子对它的碰撞不均匀的情况下才能引起它做布朗运动因此正确的说法是：固体微粒体积越小，布朗运动越显著，如果固体微粒过大，液体分子对它的碰撞在各个方向上是均匀的，就不会做布朗运动了答案见解析