【物理课件】分子动理论的基本内容 2022-2023学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册.pptx

暮春时节，金黄的油菜花铺满了原野。你有没有想过，为什么能够闻到这沁人心脾的香味呢?道生一，一生二，二生三，三生万物，世界万物的都是由“道”组成。中国古代的自然观，以老子为代表西方古代的自然观，以德谟克利特为代表万物的本原是原子与虚空。原子是一种最后的不可再分的物质微粒。世界万物都是由在虚空中运动着的原子构成。古代的自然观实际上构成物质的单元是多种多样的，或是原子（如金属）或是离子（盐类）或是分子（如有机物）。在热学中，由于原子、离子、分子这些微粒做热运动时遵从相同的规律，通常统称为分子。化学中讲的分子是：具有各种物质的化学性质的最小微粒。现代认识 如果我们把地球的大小与一个苹果的大小相比，那就相当于将直径为1 cm的球与分子相比。可见，分子是极其微小的。除了一些有机物质的大分子外，多数分子尺寸的数量级为10-10m。人们用肉眼无法直接看到分子，就是用高倍的光学显微镜也看不到。直到1982年，人们研制了能放大几亿倍的扫描隧道显微镜，才观察到物质表面原子的排列。分子的大小扫描隧道显微镜扫描隧道显微镜石墨表面原子的排布图石墨表面原子的排布图扫瞄隧道显微镜下的硅片表面原子的图像扫瞄隧道显微镜下的硅片表面原子的图像 我国科学家用扫描隧道显微镜拍摄的石墨表面原子的排布图，图中的每个亮斑都是一个碳原子。扫描隧道显微镜我国科学家在1993年首次利用超真空扫描隧道显微镜技术，在一块晶体硅的表面直接移动硅原子写下了“中国”两字。扫描隧道显微镜固体、液体固体、液体小球模型小球模型dddd 在计算在计算固体和液体固体和液体分子大小时，看成一个近似的物理模型，分子大小时，看成一个近似的物理模型，一般一般可把分可把分子看成是一个小球，小球紧密排列在一起（忽略小球间的空隙）。则：子看成是一个小球，小球紧密排列在一起（忽略小球间的空隙）。则：分子的大小气体气体立方体模型立方体模型气体分子间的平均距离气体分子间的平均距离ddd立方体模型：立方体模型：把每个分子和其把每个分子和其占有的空间占有的空间当作一个小立方体，气体分子位于每当作一个小立方体，气体分子位于每个立方体的中心，这个小立方体的边长等于个立方体的中心，这个小立方体的边长等于分子间的平均距离分子间的平均距离.即：即：分子的大小 将1cm3的油酸溶于酒精，制成200cm3的油酸酒精溶液.该油酸酒精溶液50滴的体积为1cm3，现取1滴溶液滴在水面上，随着酒精溶于水，油酸在水面上形成单分子油膜，油膜面积为0.2m2，由此估算油酸分子的直径。其中含油酸体积为：油酸分子直径为：1滴油酸酒精溶液的体积为：宏观量物质的摩尔质量Mmol物质的密度物质的摩尔数n物质的质量m物质的体积V物质的摩尔体积Vmol微观量单分子质量m0分子的直径d分子数N分子体积V0分子宏观量与微观量的关系阿伏伽德罗常数NA数值：数值：1 mol1 mol的任何物质都含有相同的粒子数的任何物质都含有相同的粒子数.是是微微观观世世界界的的一一个个重重要要常常数数，是是联联系系微微观观物物理理量量和和宏宏观观物理量物理量的桥梁的桥梁意义：意义：定义：定义：N NA A6.02106.02102323molmol1 1微观微观 宏观宏观N NA A桥梁桥梁标况下气体摩尔体积标况下气体摩尔体积V VA A=22.4L/mol =22.4L/mol 阿伏伽德罗常数NA（V V0 0为气体分子所占据空间的体积）为气体分子所占据空间的体积）若是气体：若是气体：V V0 0是气体分是气体分子所占空间子所占空间常见的重要关系式水的分子量是18gmol-1，水的密度=1.0103kg/m3，阿伏加德罗常数NA=6.021023mol-1，结果均保留两位有效数字，则:(1)水的摩尔质量M=gmol-1或M=kgmol-1，水的摩尔体积Vmol=m3mol-1。(2)水分子的质量m0=kg，水分子的体积V=m3。(3)36g水中所含水分子个数N=个。(4)1cm3水中所含水分子个数N=个。(1)不论把分子看成球体还是看成立方体,都只是一种简化的模型，是一种近似的处理方法。由于建立的模型不同，得出的结果稍有不同，但分子直径的数量级都是10-10m。一般分子的质量的数量级为10-26kg球体球体立方体立方体特别提醒特别提醒（1）定义：不同物质相互接触时能够彼此进入对方的现象叫做扩散。（2）引起扩散的原因：是物质分子的无规则运动产生的。气体和液体都可以发生扩散现象，固体之间可以发生扩散现象吗？想一想扩散物质处于气态、液液、固态都能够发生扩散现象。温度越高，扩散现象越明显。浓度大处向浓度小处扩散，且受“已进入对方”的分子浓度的限制，当进入对方的分子浓度较低时，扩散现象较为明显。直接证明组成物质的分子在不停地运动着。扩散意义：扩散应用：在纯净半导体材料中掺入其他元素。酱油的色素分子扩散酱油的色素分子扩散到蛋清中到蛋清中扩散特点 扩散现象可以反映分子的无规则运动，还有其他什么现象也可以反映分子的无规则运动呢？用显微镜观察炭粒的运动用显微镜观察炭粒的运动 取1滴用水稀释的碳素墨汁，滴在载玻片上，盖上盖玻片，放在高倍显微镜下观察小炭粒的运动情况。调节显微镜的放大倍数，如调节至400倍或1000倍，观察悬浊液中小炭粒的运动情况。目镜中观察的结果可以通过显示器呈现出来。改变悬浊液的温度。重复上述操作，观察悬浊液中小炭粒的运动情况。每隔30s记下三颗微粒运动的位置，用折线分别依次连接这些点图中折线是否为炭粒的运动径迹？能否预测炭粒下一时刻的位置？显微镜下看到的微粒显微镜下看到的微粒布朗布朗用显微镜观察炭粒的运动无规则只是几个时刻的位置的连线525045颗粒越小每一瞬间受到液体分子撞击的数目少受力极易不平衡颗粒越大同时跟它撞击的分子数多受力的平均效果互相平衡质量大，惯性大运动状态难改变为什么颗粒越大运动越不明显？布朗运动的影响因素颗粒大小颗粒小温度高瞬间与微粒撞击的分子数越少撞击作用的的不平衡性越明显液体分子运动越激烈布朗运动越明显对布朗微粒撞击频率和强度越高颗粒越小，布朗运动越明显；温度越高，布朗运动越明显布朗运动的影响因素悬浮在液体（或气体）中的微小颗粒永不停息地无规则运动。特点布朗运动永不停息。微粒越小，布朗运动越明显。在任何温度下都会发生，温度越高，布朗运动越明显。宏观颗粒原因：大量液体(或气体)分子对悬浮微粒撞击作用的不平衡性造成的。间接地反映了液体(或气体)分子运动的无规则性。意义：布朗运动布朗运动扩散现象区别固体颗粒足够小，悬浮在气体或液体中.两种不同物质相互接触，彼此进入对方.温度高低，颗粒大小.温度高低，物质的密度差，溶液的浓度差.是液体或气体分子无规则运动的反映.是物质分子的无规则运动.联系它们都(间接或直接)证明了分子在永不停息地做无规则运动 扩散现象是分子运动的直接证明；布朗运动间接证明了液体分子的无规则运动。布朗运动与扩散现象的区别与联系把分子永不停息地做无规则运动叫热运动。温度越高，热运动越激烈布朗运动是热运动的宏观体现，热运动是布朗运动的微观本质.布朗运动是热运动的间接反映，扩散现象是热运动的直接反映.定义：说明特点：永不停息无规则热运动关于布朗运动和扩散现象，下列说法中正确的是（）A.布朗运动和扩散现象都能在气体、液体、固体中发生B.布朗运动和扩散现象都是分子运动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可以用肉眼直接观察C C 向A、B两个量筒中分别倒入50ml的水和酒精，然后再将A量筒中的水倒入B量筒中，观察混合后液体的体积。它说明了说明问题？水水酒精酒精总体积总体积变小变小说明说明液体分子间存在着空隙液体分子间存在着空隙分子间的空隙金铅块扩散气体易压缩总体积变小固体和液体的分子间隙较小气体分子的间隙大分子之间存在着相互作用力为什么物质能聚集在一起？组成物质的分子之间存在间隙分子间的空隙拉伸物体需要用力.引力作用把两块纯净的铅压紧，两块铅就合在一起。压缩物体要用力斥力作用固体和液体的体积很难被压缩综上所述：分子间引力和斥力是同时存在的！分子是由原子组成的.原子内部有带正电的原子核和带负电的电子.两原子的电子与电子间，原子核与原子核间存在斥力；两原子中的电子与原子核间存在引力，故分子间作用力是电子、原子核间的库仑力（电磁力）的总体体现.而库仑力的大小与电荷间距有关，显然，分子间作用力跟分子间的距离有关.斥力斥力斥力斥力斥力斥力斥力斥力引力引力引力引力引力引力引力引力引起分子间相互作用力的原因F F0 0r r纵轴表示分子间纵轴表示分子间的作用力的作用力正值表示正值表示F斥斥横轴表示分横轴表示分子间的距离子间的距离负值表示负值表示F引引分子间分子间引力和斥力引力和斥力随分子间距的变化曲线随分子间距的变化曲线r0F斥斥F引引分子间的引力和斥力都分子间的引力和斥力都随随分子分子间的间的距离增大而减小，距离增大而减小，但斥力但斥力比比引力引力变化更变化更 快快 。分子间的引力和斥力同时存在，分子间的引力和斥力同时存在，实际表现实际表现出来的分子力是出来的分子力是分子引分子引力和斥力的合力（分子力）。力和斥力的合力（分子力）。分子间引力和斥力的变化规律分子力分子力随分子间距的变化规律随分子间距的变化规律0FF斥斥斥斥F引引引引F分分分分rr0当r=r0=10-10m时，F引F斥，分子力F分0，分子处于平衡状态。当rr0时，F斥F引，分子力表现为引力。随r 的增加，分子力先增大后减小。当rr0时，F斥F引，分子力表现为斥力。随r的减小，分子力增大。当r10r0（10-9m）时，分子力等于0。10r0 分子间作用力是带正电的原子核和带负电的电子的相互作用引起的。分子间引力和斥力的变化规律有两个分子，设想它们之间相隔有两个分子，设想它们之间相隔1010倍直径以上的距离，逐渐被倍直径以上的距离，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法正确的是()().分子间的斥力增大，引力变小分子间的斥力增大，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，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然后又从零逐渐增大到某一数值.C DC D当两个分子间的距离为r0时，正好处于平衡状态，下列关于分子间作用力与分子间距离的关系说法正确的是（）A当分子间的距离rr0时，它们之间只有斥力作用B当分子间的距离r=r0时，分子不受力C在分子间的距离从0.5r0增大到r0的过程中，分子间相互作用力的合力先减小再增大D在分子间的距离从r0增大到10r0的过程中，分子间相互作用力的合力先增大再减小D1.分子动理论的内容：物体是由大量分子组成的分子在做永不停息的无规则热运动分子间存在着相互作用的引力和斥力把物质的热学性质和规律看作微观粒子热运动的宏观表现。2.从总体来看，大量分子的运动却有一定的规律，这种规律叫做统计规律。物体是由大量分子组成，这些分子没有统一运动步调，对于单个的分子而言，分子运动方向和速率大小都具有偶然性，但是对于大量的分子却表现出规律性。这种由大量偶然事件的整体表现出来的规律，叫做统计规律。如本章第3节我们将研究分子运动速率的分布规律（统计规律）。分子动理论的内容 在热学研究中常常以这样的基本图像为出发点，把物质的热学性质和规律看做微观粒子热运动的宏观表现.这样建立的理论是一种微观统计理论，叫做分子动理论.热学热现象的宏观理论研究热现象一般规律，不涉及热现象微观解释(热力学)热现象的微观理论从分子动理论的角度来研究宏观热现象的规律(统计物理学)分子动理论的内容课堂总结课堂总结分子动理论分子动理论物体是由大量物体是由大量分子组成的分子组成的分子热运动分子热运动扩散现象扩散现象布朗运动布朗运动分子间的作用力分子间的作用力分子引力分子引力分子斥力分子斥力有关分子动理论，下列说法正确的是（）有关分子动理论，下列说法正确的是（）A A布朗运动就是分子的无规则运动布朗运动就是分子的无规则运动B B分子运动时的瞬时速度不可能为零分子运动时的瞬时速度不可能为零C C空气中空气中PM2.5PM2.5的无规则运动属于分子的热运动的无规则运动属于分子的热运动D D墨滴入水，扩而散之，徐徐混匀，该现象能够说明水分子和墨滴入水，扩而散之，徐徐混匀，该现象能够说明水分子和炭粒都做无规则运动炭粒都做无规则运动D