高中物理 第1章 用統(tǒng)計思想研究分子運動 1_3 分子熱運動教師用書 滬科版選修3-3

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1．3　分子熱運動 學 習 目 標 知 識 脈 絡 1.了解布朗運動及熱運動的定 義．(重點) 2．掌握布朗運動的特點及產(chǎn)生 原因．(重點、難點) 3．知道熱運動與機械運動的區(qū) 別．(難點) 分子運動何其亂 1．布朗運動 懸浮在液體(或氣體)中的小顆粒所做的永不停息的無規(guī)則運動． 2．產(chǎn)生的原因 顆粒在液體中受到液體分子的撞擊不平衡引起的． 3．影響布朗運動的因素 (1)顆粒大小：顆粒越小，布朗運動越明顯． (2)溫度高低：溫度越高，布朗運動越劇烈． 4．意義 反映了分子在永不停息地做無規(guī)則運動． 1．懸浮微粒的無規(guī)則運動是布朗運動．(√) 2．布朗運動可以用肉眼直接觀察．() 3．布朗運動反映了分子做永不停息的無規(guī)則運動．(√) 冬天，一縷陽光射入教室內(nèi)，我們看到教室內(nèi)塵埃上下流動是布朗運動嗎？將布朗運動的裝置由實驗室移到運動的電梯內(nèi)，小顆粒的運動是否更明顯？ 【提示】　做布朗運動的顆粒直徑大約在10－6m左右，人直接用肉眼是看不見的，需借助顯微鏡觀察，所以教室內(nèi)看到塵埃的運動不是布朗運動． 布朗運動是液體分子無規(guī)則運動撞擊懸浮顆粒引起的，運動的激烈程度只與溫度和顆粒大小有關(guān)，與外界其他因素如實驗裝置是否移動無關(guān)． 正確理解布朗運動 1．研究對象：懸浮在液體中的固體小顆粒，不是固體小顆粒中的單個分子，也不是液體分子，而是宏觀物體，是在高倍顯微鏡下可以觀察到的多分子的集合體． 2．運動無規(guī)則：小顆粒永不停息地無規(guī)則運動，從課本圖1－10(b)可以看出，每隔30 s微粒的位置連線已毫無規(guī)則，那么可以想象，微粒的實際軌跡將是多么復雜． 3．布朗運動的本質(zhì)：通過固體小顆粒的無規(guī)則運動反映了液體分子運動的無規(guī)則性． 4．任何固體小顆粒懸浮在液體內(nèi)部，都可以做布朗運動，顆粒越小，布朗運動越明顯． 5．布朗運動在任何溫度下都會發(fā)生，溫度越高，布朗運動越明顯． 6．布朗運動產(chǎn)生的原因： 懸浮在液體中的固體小顆粒會受到來自各個方向液體分子的撞擊，當顆粒較大時，各方向與小顆粒撞擊的分子數(shù)都很多，各方向作用力趨于平衡，布朗運動難以發(fā)生或不明顯，當顆粒較小時，各方向與小顆粒撞擊的分子數(shù)都很少，數(shù)目的差異、作用的強弱、作用的先后等因素的影響使得各個方向的作用力很難達到平衡，再由于顆粒質(zhì)量小、慣性小，運動狀態(tài)容易改變，所以布朗運動比較明顯．總之，顆粒越小，某一瞬間來自各個方向的作用力越不易達到平衡，布朗運動越明顯；另一方面，液體分子溫度越高，分子運動越劇烈，液體分子碰撞固體小顆粒時這種不平衡的作用力更突出，布朗運動也越明顯． 1．關(guān)于懸浮在液體中的固體微粒的布朗運動，下面說法中正確的是(　　) 【導學號：35500004】 A．微粒的無規(guī)則運動就是固體微粒的運動 B．微粒的無規(guī)則運動是固體微粒分子無規(guī)則運動的反映 C．微粒的無規(guī)則運動是液體分子無規(guī)則運動的反映 D．微粒越大，布朗運動越明顯 E．布朗運動的劇烈程度與溫度有關(guān)，溫度越高布朗運動越劇烈 【解析】　懸浮在液體中的固體微粒雖然很小，需要用顯微鏡來觀察，但它并不是固體分子，而是千萬個固體分子組成的分子團體，布朗運動是這千萬個分子團體的一致行動，不能看成是分子的運動，故A正確；產(chǎn)生布朗運動的原因是固體微粒受到周圍液體分子的撞擊力，由于液體分子運動的無規(guī)則性，固體微粒受到撞擊力的合力也是無規(guī)則的．因此，固體微粒的運動也是無規(guī)則的．可見，小顆粒的無規(guī)則運動不能證明固體微粒分子做無規(guī)則運動，而只能說明液體分子在做無規(guī)則運動，因此B錯誤，C正確；由布朗運動產(chǎn)生原因知D錯誤，E正確． 【答案】　ACE 2．圖131是某液體中布朗運動的示意圖(每隔30 s記錄一次微粒的位置)，下列說法中正確的是 (　　) 圖131 A．圖中記錄的是小顆粒無規(guī)則運動的情況 B．圖中記錄的是粒子做布朗運動的軌跡 C．粒子越大，布朗運動越明顯 D．反映了液體分子運動的無規(guī)則性 E．粒子越小，布朗運動越明顯 【解析】　布朗運動不是固體分子的無規(guī)則運動，而是大量液體分子做無規(guī)則運動時與懸浮在液體中的小顆粒發(fā)生碰撞，從而使小顆粒做無規(guī)則運動，即布朗運動是固體顆粒的運動，溫度越高，分子運動越激烈，布朗運動也越激烈，A正確；粒子越小，某一瞬間跟它撞擊的分子數(shù)越少，撞擊作用的不平衡性表現(xiàn)得越明顯，即布朗運動越顯著，故C錯誤，E正確；圖中每個拐點記錄的是粒子每隔30 s的位置，而在30 s內(nèi)粒子做的也是無規(guī)則運動，而不是直線運動，故B錯誤；布朗運動的無規(guī)則性反映了液體分子運動的無規(guī)則性，D正確． 【答案】　ADE 布朗運動中的“顆?！? 1．布朗運動的研究對象是小顆粒，而不是分子，屬于宏觀物體的運動． 2．布朗小顆粒中含有大量的分子，它們也在做永不停息的無規(guī)則運動． 3．液體分子熱運動的平均速率比我們所觀察到的布朗運動的速率大許多倍． 4．導致布朗運動的本質(zhì)原因是液體分子的熱運動． 熱運動 1．意義 分子的永不停息的無規(guī)則運動叫熱運動． 2．影響因素 溫度越高，分子的無規(guī)則運動越劇烈． 1．微粒做布朗運動，充分說明了微粒內(nèi)部分子是永不停息地做無規(guī)則運動的．() 2．布朗運動和擴散現(xiàn)象都是分子的熱運動．() 3．熱運動是指物體內(nèi)大量分子做無規(guī)則運動．(√) 為什么把分子運動叫熱運動？ 【提示】　實驗事實證明，分子的無規(guī)則運動與溫度有關(guān)，溫度越高，分子運動得越激烈．因此，我們把分子的運動叫做熱運動． 對熱運動的理解 1．特點 (1)分子的運動是無規(guī)則的．由于分子之間的碰撞，每個分子的運動速度無論是方向還是大小都在不斷地變化．標準狀況下，一個空氣分子在1 s內(nèi)與其他空氣分子的碰撞達到65億次之多．所以大量分子的運動是十分混亂的． (2) 分子的熱運動是永不停息的．無論經(jīng)過多長時間，溫度多么低，在什么條件下，分子的無規(guī)則運動始終存在． (3)熱運動與物體的溫度有關(guān)．溫度越高，分子運動得越劇烈，平均速率越大． 2．布朗運動和熱運動的比較 布朗運動 熱運動 區(qū)別 運動對象是固體顆粒，顆粒越小，布朗運動越明顯 運動對象是分子，任何物體的分子都做無規(guī)則運動 相同點 (1)無規(guī)則運動　(2)永不停息　(3)與溫度有關(guān) 聯(lián)系 周圍液體(或氣體)分子的熱運動是布朗運動產(chǎn)生的原因，布朗運動是熱運動的宏觀表現(xiàn) 3．(2016長春檢測)關(guān)于熱運動的說法中，不正確的是(　　) A．熱運動是物體受熱后所做的運動 B．僅溫度高的物體中的分子做無規(guī)則運動 C．單個分子做永不停息的無規(guī)則運動 D．大量分子做永不停息的無規(guī)則運動 E．溫度越高，分子無規(guī)則運動越劇烈 【解析】　熱運動是指物體內(nèi)大量分子做無規(guī)則運動，不是單個分子做無規(guī)則運動，在物體內(nèi)的分子運動速度不同，即使是同一個分子在不同時刻其速度也不同，熱運動在宏觀上表現(xiàn)的是溫度，當分子的平均速率變化時，物體的溫度變化，不僅高溫物體中的分子在做無規(guī)則運動，低溫物體內(nèi)的分子也同樣做無規(guī)則運動，只是其平均速率不同而已，A、B、C錯誤，D、E正確． 【答案】　ABC 4．關(guān)于布朗運動和擴散現(xiàn)象，下列說法中正確的是(　　) A．布朗運動和擴散現(xiàn)象都能在氣體、液體和固體中發(fā)生 B．布朗運動和擴散現(xiàn)象都是分子的運動 C．布朗運動是微粒運動 D．布朗運動和擴散現(xiàn)象都是溫度越高越明顯 E．布朗運動和擴散現(xiàn)象都是永不停息的 【解析】　布朗運動與擴散現(xiàn)象條件不一樣：布朗運動只能在氣體、液體中發(fā)生，而擴散現(xiàn)象可以在固體、液體、氣體任何兩種物質(zhì)之間發(fā)生，故A錯．布朗運動是微粒運動而不是分子的運動，故B錯．布朗運動與擴散現(xiàn)象的共同點是兩者都是永不停息的，并且溫度越高越明顯，故C、D、E正確． 【答案】　CDE 5．(2016西安一中高二檢測)下面所列舉的現(xiàn)象中，能說明分子是不斷運動著的是(　　) A．將香水瓶蓋打開后能聞到香味 B．汽車開過后，公路上塵土飛揚 C．灑在地上的水，過一段時間就干了 D．懸浮在水中的花粉做無規(guī)則的運動 E．煙囪里冒出的黑煙 【解析】　擴散現(xiàn)象和布朗運動都能說明分子在不停地做無規(guī)則運動．香水的擴散、水分子在空氣中的擴散以及懸浮在水中花粉的運動都說明了分子是不斷運動的，故A、C、D均正確；而塵土、黑煙不是單個分子，是由若干分子組成的固體顆粒，所以塵土飛揚、冒出的黑煙不是分子的運動． 【答案】　ACD 1．擴散現(xiàn)象直接說明了分子的無規(guī)則運動． 2．布朗運動間接反映了液體分子的無規(guī)則運動． 3．凡是肉眼能看到的現(xiàn)象都不是分子的熱運動．