1.1 分子动理论的基本观点 学案（2020年鲁科版高中物理选修3-3）

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1、第第 1 节节 分子动理论的基本观点分子动理论的基本观点 目标定位 1.会用油膜法测量油酸分子的大小.2.知道阿伏加德罗常数.3.知道分 子动理论的基本观点. 一、物体由大量分子组成 1.用油膜法测量油酸分子的大小 (1)理想化：认为油酸薄膜是由单层分子紧密排列组成的. (2)模型化：把油酸分子简化成球体. 2.多数分子大小的数量级为 10 10 m. 3.阿伏加德罗常数用 NA表示， 通常取 NA6.021023_mol 1， 它把物质的体积、 质量这些宏观量与分子的大小、质量这些微观量联系了起来. 二、分子永不停息地做无规则运动 1.扩散现象： 是指不同物质彼此进入对方的现象.温度越高，

2、扩散现象越快(填“快” 或“慢”). 2.布朗运动：指的是悬浮在液体(或气体)中的固体微粒的永不停息的无规则运动. 是大量液体(或气体)分子的无规则运动对固体微粒撞击不平衡而导致的.温度越 高，布朗运动越剧烈；微粒越小，布朗运动越明显. 3.热运动：大量分子永不停息的无规则运动的剧烈程度与温度有关，这种运动叫 做热运动.温度越高，分子的热运动越剧烈. 三、分子间存在着相互作用力 1.分子间同时存在着相互作用的引力和斥力.分子间实际表现出的作用力是引力 和斥力的合力. 2.当两个分子间的距离为 r0时，分子所受的引力与斥力大小相等，此时分子所受 的合力为零.当分子间的距离小于 r0时，分子间的作

3、用力表现为斥力；当分子间 的距离大于 r0时，分子间的作用力表现为引力. 一、用油膜法测量油酸分子的大小 【实验原理】 使体积为 V 的油酸形成面积为 S 的单分子油膜层，则分子直径 dV S. 【实验器材】 油酸、酒精、滴管、量筒、痱子粉、玻璃板、浅水盘、坐标纸. 【实验步骤】 1.配制合适浓度的酒精油酸溶液. 2.求出一滴酒精油酸溶液的平均体积 V. 3.用浅水盘盛约 2 cm 深的水，在水面上轻轻而均匀地撒一层痱子粉，然后在水 面上滴一滴酒精油酸溶液. 4.待测油酸薄膜稳定后，将玻璃板平盖到浅水盘上，在上面描绘出油膜的形状. 5.将描有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算出油膜的面积 S(每

4、格面积 1 cm2， 不足半个的舍去，多于半个的算一个). 6.根据酒精油酸溶液的浓度 ，算出一滴酒精油酸溶液中的纯油酸体积 VV， 则油酸分子的直径，即 dV S. 【实验结论】 油酸分子直径的数量级是 10 10 m. 【例 1】 在做“用油膜法估测分子的大小”实验中，酒精油酸溶液的浓度为每 104 mL 溶液中有纯油酸 6 mL，用注射器测得 1 mL 上述溶液中有液滴 50 滴，把 1 滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，在玻璃板 上描出油膜的轮廓，随后把玻璃板放在坐标纸上，其形状如图 1 所示，坐标纸中 正方形小方格的边长为 20 mm，则： 图 1 (1)油

5、膜的面积是多少？ (2)每一滴酒精油酸溶液中含有纯油酸的体积是多少？ (3)根据上述数据，估测出油酸分子的直径是多少？ 答案 (1)2.3610 2 m2 (2)1.2105 mL (3)5.11010 m 解析 (1)油膜轮廓包围的方格数约 59 个， 则油酸膜的面积 S59(2010 3)2 m22.36102 m2. (2)每滴溶液中含纯油酸的体积 V 1 50 6 104 mL1.210 5 mL1.21011 m3 (3)油酸分子的直径 dV S 1.210 11 2.3610 2 m5.110 10 m. 借题发挥 解答本题的关键是准确计算油膜所占的面积和纯油酸的体积， 数方格 数

6、时，不足半个格的舍去，大于半个格的算一个即“四舍五入”. 二、分子永不停息地做无规则运动 1.扩散现象是分子无规则运动的直接结果.温度越高，扩散现象越显著. 2.布朗运动的特点 (1)布朗运动是永不停息的，说明液体(或气体)分子的运动是永不停息的. (2)布朗运动是无规则的，说明分子的运动是无规则的. (3)温度越高布朗运动越剧烈，说明分子运动剧烈程度与温度有关. 特别提醒：布朗运动是固体微粒的运动，热运动是分子的运动. 布朗运动间接反映了分子永不停息的无规则运动. 【例 2】 下列现象中属于扩散现象的是( ) A.琪琪刚进家门就闻到妈妈做饭的香味 B.琪琪把白色的衣服和蓝色的衣服用清水泡了一

7、晚上，白色衣服被染上了蓝色 C.琪琪看见爸爸调制的不同颜色分层的鸡尾酒， 放置一天后都混在一起成一种颜 色了 D.琪琪看见雪融化后，与泥土混合成了泥水 答案 ABC 解析 琪琪刚进家门就闻到妈妈做饭的香味，是芳香分子扩散到空气中，属于扩 散现象，故 A 正确；琪琪把白色的衣服和蓝色的衣服用清水泡了一晚上，白色 衣服被染上了蓝色，是由于蓝色衣服上的染料分子扩散的结果，属于扩散现象， 故 B 正确；琪琪看见爸爸调制的不同颜色分层的鸡尾酒，放置一天后都混在一 起成一种颜色了，属于扩散现象，故 C 正确；琪琪看见雪融化后，与泥土混合 成了泥水，属于物质的混合，不属于扩散现象，故 D 错误. 借题发挥

8、(1)扩散现象直接反映了分子的无规则运动，它可以在气体、液体、 固体中进行，且温度越高，扩散得越快. (2)要会利用所学知识来解释日常生活中的某些现象. 【例 3】 关于布朗运动，下列说法正确的是( ) A.布朗运动是由液体(或气体)分子从各个方向对悬浮微粒撞击作用的不平衡引 起的 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.布朗运动是无规则的，因此它说明了液体(或气体)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的不断变化而引起的 答案 AC 解析 布朗运动是悬浮在液体(或气体)中的微粒的无规则运动， 是由液体(或气体) 分子对微粒的撞击作用的

9、不平衡引起的， 故 A 正确； 布朗运动是指悬浮在液体(或 气体)中的小微粒的运动，它不是指分子的运动.布朗运动的无规则性，是由液体 (或气体)分子的撞击引起的，通过布朗运动，间接反映了液体(或气体)分子运动 的无规则性，它不是由颗粒内部的分子无规则运动引起的，也不是由于外界条件 变化引起的，故 B、D 错误，C 正确. 三、分子间存在着相互作用力 1.分子力的特点 (1)分子间总是同时存在引力和斥力，实际表现出来的是它们的合力. (2)分子间作用力随分子间距离的变化而变化，引力和斥力都随分子间距离的增 大而减小，但斥力的变化比引力的变化要快.(如图 2 所示) 图 2 当 rr0时，f引f斥

10、，f0. 当 rr0时，f引和 f斥都随分子间距离的增大而减小，但 f斥减小得更快，分子力表 现为引力. 当 r10r0(10 9m)时，f 引和 f斥都十分微弱，可认为分子间无相互作用力(f0). 可见：分子力是短程力，分子间的距离超过分子直径的 10 倍，即 1 nm 的数量级 时，可以认为分子间作用力为零，气体分子间的作用力可忽略不计. 2.分子力 f 随距离变化的图象 如图 2 所示，当 rr0时，合力随 分子间距离的增大先增大后减小. 【例 4】 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的说法正确的是( ) A.当分子间的距离 rr0时

11、，它们之间只有斥力作用 B.当分子间的距离 rr0时，分子处于平衡状态，分子不受力 C.当分子间的距离从0.5r0增大到10r0的过程中， 分子间的引力和斥力都在减小， 且斥力比引力减小得快 D.当分子间的距离从 0.5r0增大到 10r0的过程中，分子间相互作用力的合力在逐 渐减小 答案 C 解析 分子间相互作用的引力和斥力是同时存在的，当 rr0时，f引f斥，每个 分子所受的合力为零，并非不受力；当 rf引，合力为斥力，并非只受斥 力，故 A、B 错误；当分子间的距离从 0.5r0增大到 10r0的过程中，分子间的引 力和斥力都减小，而且斥力比引力减小得快，分子间作用力的合力先减小到零，

12、再增大再减小到零，故 C 正确，D 错误. 用油膜法估测分子大小 1.为了减小“用油膜法估测分子的大小”的实验误差，下列方法可行的是( ) A.用注射器向量筒里逐滴滴入配制好的溶液至 1 毫升，记下滴数 n，则 1 滴溶液 含纯油酸的体积 V1 n mL B.把浅盘水平放置，在浅盘里倒入一些水，使水面离盘口距离小一些 C.先在浅盘水中撒些痱子粉，再用注射器把酒精油酸溶液多滴几滴在水面上 D.用牙签把水面上的油膜尽量拨弄成矩形 答案 B 解析 A 项在计算一滴溶液中含纯油酸体积时忘记乘以溶液的浓度，故 A 项错 误，B 项正确；C 项中多滴几滴能够使测量形成油膜的油酸体积更精确些，但多 滴以后会

13、使油膜面积增大， 可能使油膜这个不规则形状的一部分与浅盘的壁相接 触，这样油膜就不是单分子油膜了，故 C 项错误；D 项中的做法没有必要，并 且牙签上沾有油酸，会使油酸体积测量误差增大. 对扩散现象的理解 2.下列是小明吃砂锅粥时碰到的现象，属于扩散现象的是( ) A.米粒在水中上下翻滚 B.粥滚时，香味四处飘逸 C.盐块放入水中，水变味道 D.石油气被风吹散时，周围可闻到石油气味 答案 BCD 解析 米粒在水中翻滚是米粒的运动，不是分子运动，不属于扩散现象；香味四 处飘逸，是分子扩散到空气中的结果，是扩散现象；盐块放入水中，水变味道是 盐分子运动到水中， 是扩散现象； 石油气被风吹散时， 是

14、石油分子运动到空气中， 使周围可闻到石油气味，这是扩散现象，B、C、D 正确. 对布朗运动的理解 3.在显微镜下观察稀释了的碳素墨水，将会看到( ) A.水分子的运动情况 B.碳分子的运动情况 C.水分子对炭粒的作用 D.炭粒的无规则运动 答案 D 解析 在显微镜下只能看到大量分子的集合体炭粒的无规则运动， 而观察不 到水分子和碳分子的运动. 分子力的特点 4.分子间相互作用力由两部分 f引和 f斥组成，下列说法正确的是( ) A.f引和 f斥同时存在 B.f引和 f斥都随分子间距离的增大而减小 C.分子力指 f引和 f斥的合力 D.随分子间距离的增大，f斥减小，f引增大 答案 ABC 解析 f引和 f斥在分子间同时存在，而且都随分子间距离的增大而减小，随分子 间距离的减小而增大，表现出来的分子力是 f引和 f斥的合力.