《导学案》2021版高中物理(人教版-选修3-3)教师用书：7.2-分子的热运动-讲义.docx

课时7.2分子的热运动1.了解集中现象是由于分子的热运动产生的。2.知道什么是布朗运动,理解布朗运动产生的缘由。3.知道什么是热运动及打算热运动猛烈程度的因素。重点难点:布朗运动及产生的缘由;对分子永不停息地做无规章运动的理解;布朗运动与分子无规章运动的关系。教学建议:“分子永不停息地做无规章的热运动”是分子动理论的核心内容。教学中应通过一些生活实例和试验来说明这一观点。由于试验和规律推理较多,同学对涉及的内容并不生疏,课前要求同学阅读所要学习的内容,并自行完成学问体系梳理,理清学问关系,明确认知误区。在此基础上,课堂教学中引导同学分组争辩、协作完成探究问题。指导过程中要抓住教科书中的关键词句,开放争辩,让同学体会到自然科学书籍的阅读方式,培育同学的表达力气和规律思维力气。可设计一些固体、液体、气体的集中现象以及影响它们的因素,让同学从对客观现象的生疏中,体会分子无规章运动与温度的关系。导入新课:暮春季节,金黄的油菜花铺满了原野,微风拂过,飘来阵阵花香,如图所示。你有没有想过,为什么能够闻到这沁人心脾的香味呢?1.分子运动何其乱(1)布朗运动:悬浮在液体(或气体)中的微粒不停地做无规章运动。它首先是由英国植物学家布朗在1827年用显微镜观看水中的花粉颗粒时发觉的。(2)产生的缘由:大量液体分子对悬浮微粒撞击的不平衡性造成的。(3)运动特点:永不停息、无规章。(4)影响因素:微粒越小,温度越高,布朗运动越猛烈。(5)布朗运动的实质:悬浮微粒的无规章运动并不是液体分子的运动,但是微粒运动的无规章性,间接地反映了液体分子在做永不停息的无规章运动。2.热运动分子永不停息地做无规章运动。1.一碗小米倒入一碗大米中,小米进入大米的间隙之中是否属于集中现象?解答:集中现象是指由于分子的无规章运动,不同物质(分子)彼此进入对方的现象。明显,上述现象不是分子运动的结果,而是两种物质的混合,所以不属于集中现象。2.“墙角数枝梅,凌寒独自开。遥知不是雪,为有暗香来。”这是北宋诗人王安石的一首脍炙人口的诗歌,它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?解答:梅香扑鼻正是分子运动(集中现象)的最直接的证据,盛开的梅花的香气在空中不断集中,不需靠近,就能闻到梅花的香气。3.在一锅水中撒一点胡椒粉,加热时发觉水中的胡椒粉在翻滚。这说明温度越高,布朗运动越猛烈,这种说法对吗?解答: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。4.推断下列说法是否正确。(1)布朗运动就是液体分子的无规章运动。(2)悬浮微粒越大,布朗运动越明显。(3)布朗运动的猛烈程度与温度有关。解答:(1)布朗运动是悬浮微粒的运动,不是分子的运动,它反映了液体分子的无规章运动,(1)错。(2)悬浮微粒越大,布朗运动越不明显,(2)错。(3)温度越高,布朗运动越猛烈,(3)正确。主题1:探究集中现象问题:(1)观看“溴蒸气的集中和液体的集中”试验,考虑以下几个问题:a.试验中毁灭什么现象?b.这种现象产生的实质是什么?c.试验说明白什么?(2)“酱油在煮熟的蛋清中的集中”说明白什么?(3)集中现象说明白什么?解答:(1)a.会发觉溴气渐渐布满整个广口瓶;硫酸铜和水的分界面渐渐模糊,最终和水混合在一起。b.集中现象并不是外界作用(如对流、重力作用等)引起的,也不是化学反应的结果,而是由物质分子的无规章运动产生的。c.说明气体和液体分子在不停地做无规章运动。(2)说明集中现象也能在固体中发生。(3)集中现象直接说明组成物质的分子在不停地运动。学问链接:在气体、液体、固体中均能发生集中现象,气体的集中现象最明显。集中现象在任何状况下都可以发生,与外界因素无关。主题2:探究布朗运动问题:观看“小炭粒的布朗运动”的试验现象,争辩以下几个问题。(1)试验中可观看到什么现象?(2)试验中的“小炭粒”是不是分子? 图7.2-5(显微镜下看到的三颗微粒运动位置的连线)中把每隔30秒炭粒的位置记录下来,这些“折线”是小炭粒的运动径迹吗?是水分子的运动径迹吗?假如记录时间间隔延长,折线会变得更简洁还是更简洁?(3)布朗运动具有什么规律?(4)布朗运动产生的缘由是什么?解答:(1)可以看到悬浮在液体中的小炭粒在不停地做无规章运动。(2)试验中的“小炭粒” 由大量分子组成,照旧是宏观物体而不是分子。图中画出的是每隔30 s观看到的小炭粒的位置用直线依次连接起来的图线,实际上在30 s内,微粒的运动是极其简洁和无规章的,并非沿着两位置的连线运动。因此,图中折线并不是小炭粒的运动径迹,更不是水分子的运动径迹。假如记录时间间隔延长,折线会更简洁。(3)布朗运动是无规章的、永不停息的。悬浮的颗粒越小,布朗运动越明显;温度越高,布朗运动越猛烈。(4)布朗运动是悬浮在液体中的微小颗粒受到液体分子各个方向撞击作用的不平衡造成的。在某一瞬间,微小颗粒在某个方向受到的撞击作用强,它就沿着这个方向运动。在下一瞬间,微小颗粒在另一方向受到的撞击作用强,它又沿着另一个方向运动。任意时刻微小颗粒所受的撞击作用在某一方向上占优势是偶然的,这样就引起了微粒的无规章的布朗运动。学问链接:布朗运动不是固体分子的运动,也不是液体分子的运动,而是小颗粒的运动,是液体分子无规章运动的反映。主题3:分子热运动问题:阅读课本中“热运动”标题下的相关内容,回答下面的问题。(1)分子热运动的两种宏观表现是什么?为什么把分子永不停息的无规章运动叫作热运动?简述分子运动的特点。(2)表示分子运动猛烈程度的宏观物理量是什么?为什么?解答:(1)集中现象和布朗运动是分子热运动的两种宏观表现,温度越高它们的运动就越明显, 分子的无规章运动跟温度有关,因此分子的无规章运动又叫热运动。热运动的特点:分子运动永不停息,运动无规章,温度越高,分子的热运动越猛烈。(2)分子的无规章运动跟温度有关,因此温度是表示分子运动猛烈程度的宏观物理量。学问链接:分子热运动是集中现象形成的缘由,布朗运动是分子热运动的反映,但不能说集中现象和布朗运动是热运动。1.(考查布朗运动、集中现象的概念)下列有关布朗运动与集中现象的叙述中,正确的是()。A.集中现象与布朗运动都是分子的运动B.集中现象与布朗运动没有本质的区分C.集中现象突出说明白物质的迁移规律,布朗运动突出说明白分子运动的无规章性规律D.集中现象与布朗运动都与温度有关【解析】布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的运动,集中现象是分子运动,二者本质不同,故A、B错误。集中现象是相互接触的物质由浓度较高的部分向浓度较低部分集中,集中速度与温度和浓度有关,最终会停止;布朗运动的猛烈程度与液体(或气体)分子撞击的不平衡性有关,颗粒越小,温度越高,撞击的不平衡性越明显,可知C、D正确。【答案】CD【点评】明确集中现象和布朗运动的相同点和不同点是解答本题的关键。2.(考查布朗运动的特点)下列说法正确的是()。A.分子的运动就是布朗运动B.液体中悬浮的颗粒越大,所受冲击力越大,布朗运动越明显C.布朗运动是指在液体中悬浮的小颗粒所做的不规章运动 D.物体运动的速度越大,内部分子的热运动越激烈 【解析】由于布朗运动是液体中悬浮小颗粒的不规章运动,是分子不规章运动的反映,则C正确,A错;悬浮颗粒越大,受多方向的分子撞击力几乎平衡,布朗运动反而不明显,故B错;物体内部分子的热运动激烈程度只与温度有关,故D错。【答案】C【点评】布朗运动和分子的热运动都是永不停息的、无规章的运动,都与温度有关。分子的热运动是指大量分子的无规章运动,而不是指单个分子的运动。3.(考查有关布朗运动的图象)图示是做布朗运动小颗粒的运动路线记录的放大图,以小颗粒在A点开头计时,每隔30 s记录下小颗粒的一个位置,得到B、C、D、E、F、G等点,则小颗粒在经75 s末时的位置,以下叙述中正确的是()。A.确定在C、D连线中点B.确定不在C、D连线中点C.可能在C、D连线上,但不愿定是C、D连线的中点D.可能在C、D连线以外的某点上【解析】布朗运动是无规章的运动,从颗粒运动到A点计时,每隔30 s,登记颗粒的一个位置,其连线并不是小颗粒运动的轨迹,所以在75 s末时,颗粒所在位置不能在图中确定,故选C、D。【答案】CD【点评】布朗运动示意图只能说明每隔一段时间微粒的位置,无法确定微粒运动的轨迹。4.(考查热运动的概念)下列对“热运动”的含义理解正确的是()。A.物体的温度越高,物体运动越快B.物体的温度越高,物体里的分子的无规章运动越猛烈C.物体的温度越高,物体里每个分子的无规章运动都越猛烈D.大量分子的无规章运动就是热运动【解析】由集中现象和布朗运动可知,温度越高,物质分子的无规章运动越猛烈,所以大量分子的无规章运动就是热运动。物体的宏观机械运动与温度无关,所以B、D正确。【答案】BD【点评】抓住热运动的定义是分析本题的关键。要留意热运动是指大量分子的无规章运动。拓展一:对集中现象的理解1.下列关于集中现象的说法中正确的是()。A.集中现象只能发生在气体与气体之间B.集中现象只能发生在液体与液体之间C.集中现象只能发生在固体与固体之间D.任何物质间都可以发生相互集中【分析】集中现象是否发生与物质的状态无关,只要不同物质相互接触就可发生。【解析】不同物质之间总是存在集中现象,区分在于集中的快慢,而集中的快慢受温度、物体的形态等因素影响。如铅和金叠放在一起,经过足够长的时间,铅和金会相互进入对方。集中不仅存在于气体与气体、液体与液体、固体与固体之间,同样也存在于气体与液体、气体与固体、液体与固体之间。【答案】D【点拨】集中现象永不停息,且在固体、液体、气体三态之间均能发生,能直接证明分子在做永不停息的无规章运动。拓展二:对布朗运动的理解2.关于布朗运动的试验,下列说法中正确的是()。A.图中记录的是分子无规章运动的状况B.图中记录的是微粒做布朗运动的轨迹C.试验中可以看到,微粒越大,布朗运动越明显D.试验中可以看到,温度越高,布朗运动越明显【分析】解答本题应留意以下三点:(1)图中折线是花粉颗粒两位置的连线。(2)闪光时间不同折线图形也不同,区分折线与径迹。(3)折线的无规章所反映的实质问题。【解析】布朗运动是指悬浮在液体中的微粒不停地做无规章的运动,而不是分子的无规章运动,它是分子无规章运动的反映,而分子无规章的热运动是产生布朗运动的缘由,温度越高,分子运动越激烈,因而布朗运动也越明显,故选项A错误,选项D正确。微粒越大,来自各个方向的分子撞击力的平均效果可认为相互平衡,而且微粒的质量越大,惯性越大,很难转变原来的运动状态,所以微粒越大,布朗运动就越不明显,选项C错误。图中折线的每个拐点记录的是微粒每隔相同时间的位置,在每段时间内微粒的运动也是无规章的,而不是直线运动,选项B错误。【答案】D【点拨】布朗运动示意图的分析方法。布朗运动是无规章的,分析布朗运动示意图时要留意:(1)布朗运动示意图中每个拐点记录的是微粒每隔一段时间(如30 s)的位置,可接受频闪照相的方法记录。(2)两位置所画直线是人为画的,在30 s内,微粒仍做无规章运动。(3)不能将示意图中的折线当作微粒的运动轨迹,每一段直线也不行认为是对应这段时间内的匀速直线运动轨迹,在这段时间内运动照旧是很简洁的。(4)布朗运动示意图只能说明每隔一段时间微粒的位置,无法确定微粒运动的轨迹。拓展三:布朗运动与集中现象的比较3.关于布朗运动和集中现象,下列说法中正确的是()。A.布朗运动和集中现象都能在气体、液体、固体中发生B.布朗运动和集中现象都是分子的运动C.布朗运动和集中现象都是温度越高越明显D.布朗运动和集中现象都是永不停息的【分析】了解布朗运动和集中现象在争辩对象、形成条件方面的异同点是解决该类问题的关键。【解析】(1)布朗运动与集中现象的争辩对象不同:布朗运动的争辩对象是固体小颗粒,而集中现象争辩的是分子的运动。(2)布朗运动与集中现象条件不一样:布朗运动只能在气体、液体中发生,而集中现象可以发生在固体、液体、气体任何两种物质之间。(3)布朗运动与集中现象的共同点是两者都是永不停息的,并且温度越高越明显。由以上分析不难推断,正确选项为C、D。【答案】CD【点拨】集中现象与布朗运动的比较。项目集中现象布朗运动集中现象是两种不同的物质相互接触时,没有受到外界的作用而彼此进入对方的现象集中快慢除和温度有关外,还受到“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,集中现象较为显著;当进入对方的分子浓度较高时,集中得较为缓慢,最终停止集中布朗运动是悬浮在液体或气体中的小颗粒所做的无规章运动,而不是液体或气体分子的运动布朗运动的猛烈程度与液体(或气体)分子撞击的不平衡性有关,颗粒越小,温度越高,撞击的不平衡性越明显布朗运动永不停息产生的根本缘由相同,都是分子永不停息地做无规章运动的反映它们都随温度的上升而表现得越明显拓展四:分子热运动的表现4.下列关于热运动的说法中,正确的是()。A.热运动是物体受热后所做的运动B.热运动是温度高的物体中的分子的无规章运动C.热运动是单个分子的永不停息的无规章运动D.热运动是大量分子的永不停息的无规章运动【分析】分子的运动和温度有关,温度越高,分子运动越猛烈,大量分子的无规章运动即为热运动。【解析】热运动是大量分子永不停息的无规章运动,而不是物体受热后所做的运动,故A、C错误,D正确。物体中的分子在温度高和温度低时都做热运动,只不过温度越高,热运动越猛烈,故B错误。【答案】D【点拨】分子热运动的“热”字,应当赐予其两层含意:指分子无规章的运动,不是宏观物体的机械运动;温度越高,分子运动越猛烈,与何种分子无关。分子热运动