新课程人教版高中物理选修3-3导学练(全套)

新课程人教版高中物理选修3-3导学练〔全套〕热学是物理学的一局部，它研究热现象的规律。用来描述热现象的一个根本概念是温度，温度变化的时候，物体的许多性质都发生变化。例如，多数物体在温度升高是体积膨胀；水在0℃以下是固体，在0℃以上才是液体；橡皮管冷却到－研究热现象有两种不同的方法。一种是从宏观上总结热现象的规律，引入内能的概念，并把内能跟其他形式的能联系起来；另一种是从物质的微观结构出发，建立分子动理论，说明热现象是大量分子无规那么运动的表现。这两种方法相辅相成，使人们对热现象的研究越来越深入。把宏观和微观结合起来，是热学的特点。学习中要注意统计思想在日常生活和解释自然想象中的普遍意义。【学习目标】知识能力目标：明确分子动理论的内容，会用分子动理论和统计观点解释气体压强；了解固体、液晶的微观结构，会区别晶体和非晶体；理解能量守恒定律，用能量守恒观点解释自然现象。过程方法目标：通过调查、实验的方法理解热学的研究方法，学会用统计思想解释热学现象，体会人们进入微观世界的线索以及对宏观现象的微观解释。情感态度价值观目标：体会科学探索中的挫折和失败对科学发现的意义；感受探索微观世界的科学创新精神的鼓励作用，树立为科学探索而奋斗的献身精神。通过联系生活和生产实际，学生将进一步认识能源开发、消耗和环境保护等方面的问题，树立可持续开展意识、社会参与意识，培养学生对社会负责的态度。【内容扫描】设置意图：本书在重视知识形成的过程、方法的同时，力图挖掘知识所蕴含的能力、情感等多方面的教育价值，帮助学生在把握根底知识的根底上进一步培养观察能力、实验能力、思维能力、自学能力、创新能力，为全面提高综合素质打下坚实的根底。结构分析：〔目标导航〕对每节的三维目标细致分析，有的放矢，目标明确。〔诱思导学〕系统点拨本节知识引入的原因、方法、技巧、意义。力图实现教材知识的逻辑性、系统性，重视知识形成的过程、方法和情感、态度、价值观的渗透，把能力培养放在首位。〔典例探究〕帮助学生探究解题的规律、技巧和方法，到达举一反三、融会贯穿的目的。〔多维链接〕通过一些阅读材料，提出问题，引导学生自主地研究问题，拓宽知识面。【学习建议】〔1〕重视观察和实验。观察和实验是科学发现的根底，也是分析综合能力的根底，学习本模块要重视对物理现象、过程的观察和检验，只有这样才能不断提高观察能力和实验能力。〔2〕重视知识形成的过程。知识的来龙去脉中蕴含着丰富的思维方法，弄清知识形成的过程，也就会从中汲取“能力”的营养，只有这样才能对所学知识有确切的理解，才能应用这些知识解决具体问题。〔3〕勤于思考。善于将知识与实际相结合，解释现象，讨论问题，设计实验、获取新知识、解决实际问题等。〔4〕加强训练。训练是强化理解物理知识的重要环节，学习是为了应用；要仔细阅读，阅读是思维的根底；要前后结合，前后结合是到达系统条理的前提；要舍得花时间书写和表达，书写和表达是使思维条例、顺畅、敏捷的必不可少的步骤。第七章分子动理论单元透视本章内容是热学局部的根底，本章研究的就是热现象的根本理论和有关规律。研究热现象有两种不同的方法，一种是从宏观上总结热现象的规律，引入内能的概念，并使内能跟其他形式的能联系起来；另一种是从物质的微观结构出发，建立分子动理论，说明热现象是大量分子无规那么运动的表现。这两种方法相辅相成，使人们对热现象的研究越来越深入。本章的学习不仅为后三章的学习打下良好的根底，而且对学好整个物理学都很重要。这一章主要讲三方面的知识，一是认识分子动理论的根本观点，知道其实验数据，知道阿伏加德罗常数的意义。了解分子运动所遵循的统计规律。二是平衡态和温标，三是有关分子能的概念，充分认识温度是分子平均动能的标志。根据新课标的要求，要使学生了解分子动理论的根本内容：物质是有大量分子组成的，分子在做永不停息的无规那么的运动，分子之间存在着相互的引力和斥力。本章教材突出了分子动理论的实验根底，这也是进入微观世界的线索。分子动理论的内容，学生并不生疏，他们在初中学过这方面的知识。但与初中所学内容相比，现在的要求有所提高。一是加强了分子动理论的实验根底，这对于分子动理论的学习是很重要的。二是加深了对分子动理论的理解的要求。这不仅是后三章学习不可缺少的根底，也有利于开展学生的思维能力和空间想象能力，对于学好高中物理是十分重要的。本章还讲述了内能的概念，这也是热学中一个根本的概念，不仅对学好热学，而且对学好整个物理学都很重要。希望学生能够对能量这个重要的物理概念的认识更全面、更深入一些。第1节物体是由大量分子组成的目标导航〔1〕知道物体是由大量分子组成的。〔2〕知道用油膜法测定分子大小的原理和方法。〔3〕知道物质结构的微观模型，知道分子大小、质量的数量级。〔4〕理解阿伏加德罗常数的含义，并记住这个常数的数值和单位；会用这一常数进行有关计算或估算；领会阿伏加德罗常数是联系宏观物理量和微观物理量的纽带。〔５〕坚持求真务实、严谨认真的学习态度。诱思导学1．分子的大小自然界中所有物质都是由大量的分子组成的。此处所提出的“分子”是个广义概念，指组成物质的原子、离子或分子。(1)分子模型首先，可以把单个分子看做一个立方体，也可以看做是一个小球。通常情况下把分子看做小球，是对分子的简化模型。实际上，分子有着复杂的内部结构，并不真的都是小球。其次，不同的物质形态其分子的排布也有区别，任何物质的分子间都有空隙。对固体和液体而言，分子间空隙比拟小，我们通常认为分子是一个挨着一个排列的，而忽略其空隙的大小。(2)用油膜法估测分子的大小估测分子的大小通常采用油膜法。具体方法课本上已经介绍，此处不再赘述。最后根据1滴油酸的体积V和油膜面积S就可以算出油膜的厚度()，即油酸分子的尺寸。其线度的数量级为。我们可以用不同的方法估测分子的大小。用不同的方法测出的分子大小并不完全相同，但是数量级是一致的。除了一些高分子有机物之外，一般分子直径的数量级约为。是一个极小的数，同学们应该记住。2．阿伏加德罗常数阿伏加德罗常数用表示，。它是微观世界的—个重要常数，是联系微观物理量和宏观物理量的桥梁，应该理解它的意义。〔1〕固体和液体〔气体不适用〕的摩尔体积vmol和一个分子的体积v，那么NA=；反之亦可估算分子的大小。(2〕物质〔所有物质，无论液体、固体还是气体均适用〕的摩尔质量M和一个分子的质量m，求NA＝；反之亦可估算分子的质量。〔3〕固体和液体〔气体不适用〕的体积V和摩尔体积vmol，那么物质的分子数n＝NA＝NA．其中ρ是物质的密度，M是物质的质量。〔4〕物质〔所有物质，无论液体、固体还是气体均适用〕的质量和摩尔质量，那么物质的分子数n=NA．典例探究例１将的油酸溶于酒精，制成的油酸酒精溶液，的溶液有50滴，现取1滴油酸酒精溶液滴到水面上，随着酒精溶于水，油酸在水面上形成一单分子薄层，已测出这一薄层的面积为，由此可估测油酸分子的直径为多少？解析：1cm3油酸酒精溶液中油酸的体积V＝×10－6m3，1滴油酸酒精溶液中油酸体积V油酸＝V/50＝m3，那么油酸分子的直径d＝m＝5×10－10m。友情提示：此题关键是知道分子的球形模型，理解用油膜法测分子直径的原理，运用公式d=V/S进行计算，注意单位的统一。除油膜法计算分子大小外，如果在分子的体积V的情况下，对固体、液体还有方法：①当分子视为球体时，有V＝(d/2)3＝πd3/6，d＝；②当分子视为立方体时，d＝。对气体，因分子的间距很大，不考虑气体分子的大小。例２水的分子量是18，水的密度，阿伏加德罗常数，那么(1)水的摩尔质量M＝________或M＝______；(2)水的摩尔体积V＝________；(3)一个水分子的质量m＝_________kg；(4)一个水分子的体积V′＝__________；(5)将水分子看做是个球体，水分子的直径d＝________m，一般分子直径的数量级都是___________m。解析：(1)某种物质的摩尔质量用“”做单位时，其数值与该物质的原子量相同，所以水的摩尔质量。如果摩尔质量用国际单位制的单位“”，就要换算成。(2)水的摩尔体积V。(3)一个水分子的质量。(4)一个水分子的体积。(5)将水分子视为理想球体就有：，水分子直径为这里的“”称为数量级，一般分子直径的数量级就是这个值。友情提示：解答此类问题时，一定要理清各物理量间的关系。例3金刚石的密度为ρ＝3.5×103kg/m3，现有一块体积为4.0×10－8m3的一小块金刚石，它含有多少个碳原子?假设金刚石中的碳原子是紧密地挨在一起，试估算碳原子的直径?(保存两位有效数字)解析：先求这块金刚石的质量m＝ρV＝3.5×103×4.0×10－8kg＝1.4×10－4kg这块金刚石的物质的量n＝mol＝1.17×10－2mol这块金刚石所含的碳原子数n′＝nNA＝1.17×10－2×6.02×1023个＝7.0×1021个一个碳原子的体积为V0＝m3＝5.7×10－30m3。把金刚石中的碳原子看成球体，那么由公式V0＝d3可得碳原子直径为d＝m＝2.2×10－10m友情提示：(1)由宏观量去计算微观量，或由微观量去计算宏观量，都要通过阿伏加德罗常数建立联系。所以说，阿伏加德罗常数是联系宏观量与微观量的桥梁。(2)在计算金刚石含有的碳原子数时，也可先由Vmol＝求出Vmol，再由V0＝求出一个碳原子的体积V0，然后由n＝求出金刚石含有的碳原子数n。例４在标准状况下，水蒸气的摩尔体积是，那么水蒸气分子的平均间距约是水分子直径的()倍。A．1倍B．10倍C．100倍D．1000倍解析：水蒸气是气体，在标准状况下的摩尔体积是，每个水分子所占体积(包括水分子和它的周围空间的体积)为把每个分子和它所占空间看成一个小立方体，分子间距等于每个立方体的边长，即水的摩尔体积，一个水分子的体积为，把水分子看成球形，其直径为答案：B。友情提示：固体和液体分子是紧密排列的，分子间距可看成分子直径；而气体分子间的距离远大于分子直径，在标准状况下，用摩尔体积除以阿伏伽德罗常数，得到的是一个分子和它的周围空间的总体积，而不是一个分子的体积。分割气体空间体积时必须分割成紧密相连的立方体，而不应该是球体。这一点同学们一定要弄清楚。课后问题与练习点击1．解析：因为薄膜恰能在盐水中悬浮，说明薄膜的密度与盐水密度相等，所以薄膜密度为ρ=1。2×103kg/m3＝1.2g/cm3，质量m=３６g，薄膜体积V＝m/ρ=３６÷１.２＝30cm3，薄膜面积S=１０×２０＝２００cm2，因此薄膜的厚度为d=V/S=30÷200=0.15cm。２．解析：〔１〕一滴油酸酒精容易中含有纯油酸的体积是V＝１××＝〔２〕油膜的面积S＝１×１１５＝１１５cm2〔３〕油膜的厚度即认为是油酸分子的直径d，那么有：d＝m＝７.０×10－10m。3．解析：铜的摩尔体积==７.2×10－6m3一个铜原子的体积为V0==１.２×10－２９m3把铜原子看成球体，那么由公式V0＝d3可得铜原子直径为：d＝m＝2.8×10－10m4．解析：在标准状况下氧气的摩尔体积是Vmol=，每个氧气分子所占立方体空间的体积为：每个分子处在所占立方体空间的中心，相邻两个分子间距离等于每个立方体空间的边长，即根底训练一、选择题1．分子直径和分子的质量都很小，它们的数量级分别为〔〕A．B．C．D．2．构成物质的单元是多种多样的，它们不可能是〔〕A．分子〔如有机物〕B．原子〔如金属〕C．根本粒子〔如电子、中子、原子〕D．离子〔如盐类〕3．铜的密度为，原子量为64，通过估算可知铜中的每个铜原子所占的体积为()A．B．C．D．4．从以下哪一组数据可以算出阿伏加德罗常数()A．水的密度和水的摩尔质量B．水的摩尔质量和水分子的体积C．水分子的体积和水分子的质量D．水分子的质量和水的摩尔质量5．某固体物质的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏加德罗常数为NA，那么每个分子的质量和单位体积内所含的分子数分别是()A．NA／MρNA／MB．M／NAMNA／ρC．NA／MM／ρNAD．M／NAρNA／M6．阿伏加德罗常数是NA，铜的摩尔质量是M，铜的密度是ρ，那么以下说法中错误的选项是()A．1m3铜所含的原子数目是ρNA/MB．1kg铜所含的原子数目是ρNAC．1个铜原子的原子质量是M/NAD．1个铜原子占有体积是M/(NAρ)7．体积为10－4cm3的油滴，滴在水面上展开成单分子油膜，那么油膜面积的数量级为()A．108cm2B．106cm2C．104cm2D．102cm28．只要知道以下哪一组物理量，就可以估算出气体分子间的平均距离()A．阿伏加德罗常数，该气体的摩尔质量和质量B．阿伏加德罗常数，该气体的摩尔质量和密度C．阿伏加德罗常数，该气体的质量和体积D．该气体的密度、体积和摩尔质量二、填空题９．冰的摩尔质量为，冰的密度为，那么冰分子的直径大约为。１０．水的摩尔质量为，那么水中含有的水分子的个数是，1个水分子的质量是。１１．由油滴实验测得油酸分子的直径为1.12×10-9m，油酸的密度为6.37×102kg/m3。油酸的摩尔质量为282g/mol，由此求得阿伏加德罗常数为。１２．铁的密度是7。8×103kg/m3，有一小块铁的体积是5.7×10-8m3，这块铁中含有个原子。１３．某种气体摩尔质量用M表示，气体体积用V表示，分子数用n表示，分子体积用V0表示，阿伏加德罗常数用NA表示，现除了该气体的密度为ρ，还告诉了以下四组数据：A．MB．M，NAC．V，nD．V，V0要估算该气体分子间的平均距离，只要再知道一组数据即可，可行的方法是选组数据〔填字母代号〕。１４．气体分子的直径为d＝2×10-10m，试估算标准状态下，相邻气体分子的平均距离L0与分子直径的比值为(取两位有效数字)。三、计算题１５．黄金的密度为19。3g/cm3，摩尔质量为197g/mol。求：(1)黄金分子的质量；(2)黄金分子的体积；(3)黄金分子的半径。１６．在做“用油膜法测分子的大小”实验时，油酸酒精溶液的浓度为每104ml溶液中有纯油酸6mL，用注射器测得1mL上述溶液有液滴75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，在玻璃板上描出油酸膜的轮廓，随后把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图7．1–1所示，坐标中正方形小方格的边长为1cm，问：(1)油酸膜的面积是多少cm2?(此问可直接写出答案)(2)每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是多少?(3)按以上数据，估测出油酸分子的直径是多少?１７．课题研究[课题]纳米技术[目的]通过收集、查询、讨论有关纳米技术的资料，了解纳米技术在现实生活中的作用以及对未来社会开展的影响，激发学生对新技术的兴趣和热情。[问题]1．知道纳米是长度单位，知道什么是纳米技术，纳米技术的研究对象是什么？2．纳米技术与扫描隧道显微镜。3．纳米技术在电子和通信方面的应用。4．纳米技术在医疗和生命科学方面的应用与展望。5．我国在纳米技术领域的研究状况和开展前景。[方法]到图书馆查资料；上相关的网站查询；收集资料信息讨论交流。多维链接1.阿伏加德罗〔1776－1856〕意大利化学家、物理学家。1776年8月9日生于都灵市，出自于律师家庭。20岁时获得法学博士学位，做过多年律师。24岁起兴趣转到物理学和数学方面，后来成为都灵大学的物理学教授。阿伏加德罗的主要奉献是他于1811年提出了著名的阿伏加德罗假说，即在同一温度、同一压强下，相同体积的任何气体所包含的分子个数相同。根据这一假说可以得到下面的结果：在相同温度相同压强之下，任何两种气体的相对分子质量都与其气体密度成正比。这样相对分子质量〔或化学式量〕就可以被直接测定了。但是由于当时阿伏加德罗没有对他的假说提出实验证明，以致其假说不易被人接受。直到1860年康尼扎罗用实验论证并在卡尔斯鲁厄化学会议上予以阐述后，该假说才获公认，成为现在的阿伏加德罗定律。2.热学中的分子模型在化学课中我们知道分子是保持物质化学性质的最小微粒，而在热学研究中，分子、原子、离子遵循相同的热运动规律，这与它们自身的内部结构无关。这样我们将它们视为"小球"，并统称为分子。3.分子大小的估算用油膜法可以估算分子的大小，但问题是怎样计算油膜的体积。为此，可采用以下方法:在水盘内的水面上，先均匀撒上一层痱子粉，然后，再滴入油酸液滴，这样油酸扩展开的边缘形状，就非常明显了。在水盘上方，放上玻璃板，用彩笔在其上画下油酸膜的轮廓。"将油酸膜轮廓放在坐标纸上，就可算出其面积S。注意:(1)坐标纸上的小正方格边长要测出;(2)计算轮廓内的正方格个数时，缺乏半个的舍去，多于半个的算一个。4.纳米技术纳米是一个长度单位，符号是nm，1nm=10-9m.一般分子的直径大约为0.3nm～0.4nm，蛋白质分子比拟大，可达几十纳米；病毒的大小为几百纳米。纳米科学技术是纳米尺度内〔0.1nm～100nm〕的科学技术，研究对象是一小堆分子或单个的分子、原子。我国在纳米技术领域占有一度之地，处于国际先进行列。已成功制备出包括金属、合金、氧经化物、氢化物、碳化物、离子晶体和半导体等多种纳米材料，合成出多种同轴纳米电缆，掌握了制备纯洁碳纳米管技术，能大批量制备长度为2至3毫米的超长纳米管。合成的最细的碳纳米管的直径只有0.33纳米，这不但打破了我国科学家自已不久前创造的直径只为0.5纳米的世界纪录，而且突破了日本科学家1992年所提出的0.4纳米的理论极限值。《稻草变黄金──从四氯化碳制成金刚石》的文章高度评价。最近又研制成功新型纳米材料──超双疏性界面材料。这种材料具有超疏水性及超疏油性，制成纺织品，不染油污，不用洗染。纳米技术应用前景十分广阔，经济效益十分巨大，美国权威机构预测，2010年纳米技术市场估计到达14400亿美元，纳米技术未来的应用将远远超过计算机工业。纳米复合、塑胶、橡胶和纤维的改性，纳米功能涂层材料的设计和应用，将给传统产生和产品注入新的高科技含量。专家指出，纺织、建材、化工、石油、汽车、军事装备、通讯设备等领域，将免不了一场因纳米而引发的“材料革命”现在我国以纳米材料和纳米技术注册的公司有近100个，建立了10多条纳米材料和纳米技术的生产线。纳米布料、服装已批量生产，象电脑工作装、无静电服、防紫外线服等纳米服装都已问世。参加纳米技术的新型油漆，不仅耐洗刷性提高了十几倍，而且无毒无害无异味。一张纳米光盘上能存几百部，上千部电影，而一张普通光盘只能存两部电影。纳米技术正在改善着、提高着人们的生活质量。5.课本P4页思考与讨论〔1〕3.0×10-29m3〔2〕6.0×1023mol-1第2节分子的热运动目标导航(1)了解扩散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原因。(3)知道什么是热运动及决定热运动剧烈程度的因素。〔４〕注重理论联系实际，勤观察、多思考，养成良好的学习习惯。诱思导学１．扩散现象扩散现象是指当两种物质相接触时，物质分子可以彼此进入对方的现象。例如：某些物质的气味可以传得很远，又如堆在墙角的煤可以深入到墙壁中去。说明：①物质处于固态、液态和气态时均能发生扩散现象，只是气态物质的扩散现象最显著，处于固态时扩散现象非常不明显。②在两种物质一定的前提下，扩散现象发生的显著程度与物质的温度有关，温度越高，扩散现象越显著。这说明温度越高，分子运动得越剧烈。③扩散现象发生的显著程度还受到“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，扩散现象较为显著；当进入对方的分子浓度较高时，扩散现象发生得就较缓慢。2．布朗运动悬浮在液体中的固体微粒不停地做无规那么运动，称为布朗运动。说明：①布郎运动是悬浮的固体微粒的运动，不是单个分子的运动，但是布朗运动间接反映了液体分子的无规那么运动。②固体微粒的运动是极不规那么的，课本中画出的图７．２—５并非固体微粒的运动轨迹，而是每隔30s微粒位置的连线。即使在这30s内，分子的运动也是极不规那么的。③做布朗运动的固体颗粒非常的小，肉眼是看不到的，人们必须借助显微镜才能观察到。④影响布朗运动的因素。布朗运动是大量液体分子对固体微粒撞击的集体行为的结果。影响布郎运动的因素有二：即颗粒的大小和液体温度的上下，具体解释如下：布朗运动在相同温度下，悬浮颗粒越小，它的线度越小，外表积亦小，在某一瞬间跟它相撞的分子数越少，颗粒受到来自各方向的冲击力越不平衡；另外，颗粒线度越小，它的体积和质量比外表积减少得更快，因冲击力引起的加速度更大；因此悬浮颗粒越小，布朗运动就越显著。相同的颗粒悬浮在同种液体中，液体温度升高，分子运动的平均速率大，对悬浮颗粒的撞击作用也越大，颗粒受到来自各方向的冲击力越不平衡，由冲击力引起的加速度更大，所以温度越高，布朗运动就越显著。3．热运动及其特点分子的无规那么运动，称为热运动。所谓分子的“无规那么运动”，是指由于分子之间的相互碰撞，每个分子的运动速度无论是方向还是大小都在不断地变化。标准状况下，一个空气分子在1s内与其他空气分子的碰撞到达65亿次之多。所以大量分子的运动是十分混乱的、无规那么的。说明：①无规那么不是毫无规律。在任一时刻，物体内既具有速率大的分子，也具有速率小的分子。速率很大和速率很小的分子的个数所占的比例相对较少，大多数分子的速率和某一平均速率相差很小。通常所说分子运动的速率，均指它们的平均速率而言。②分子的平均速率是很大的，且和物体的温度以及分子的种类有关。通常情况下，气体分子热运动的平均速率的数量级为。典例探究例１在有关布朗运动的说法中，正确的选项是()A．液体的温度越低，布朗运动越显著B．液体的温度越高，布朗运动越显著C．悬浮微粒越小，布朗运动越显著D．悬浮微粒越大，布朗运动越显著解析：此题考查学生对布朗运动的理解程度，温度高，液体分子运动剧烈，对微粒的碰撞也越剧烈，所以布朗运动明显，微粒的体积大，液体分子在各个方向上的碰撞趋向平衡；同时体积大质量也大，运动状态难以改变，所以布朗运动不明显。答案：选BC。例２关于布朗运动的正确说法是()A．因为布朗运动的剧烈程度跟温度有关，所以布朗运动也可以叫做热运动B．布朗运动反映了分子的热运动C．在室内看到的尘埃不停地运动是布朗运动D．室内尘埃的运动是空气分子碰撞尘埃造成的现象解析：布朗运动是悬浮在液体中的小颗粒受到液体分子的作用而做的无规那么运动，它反映了液体分子的无规那么运动，而不能说它的运动就是热运动，所以A错误而B正确。能在液体或气体中做布朗运动的微粒都是很小的，一般数量级在10－6m，这种微粒用肉眼不能直接观察到，必须借助于显微镜。室内尘埃的运动不是布朗运动，而是尘埃在空气气流作用下所做的宏观运动，并不是无规那么运动。只有微小的颗粒(肉眼看不到)才能做布朗运动。综上所述，可知正确答案为B、D。友情提示：弄清什么是布朗运动、布朗运动的特点以及布朗运动产生的条件和原因，是分析判断此类问题的关键。课后问题与练习点击1．略２．〔１〕错误。解析：布朗运动是固体微粒在流体〔液体或气体〕分子的频繁碰撞下所做的一种无规那么运动。这些固体微粒虽然要在光学显微镜下才能看到，但它们也是由大量分子组成的，属于宏观粒子，通过固体微粒的无规那么运动可反映出液体分子运动的无规那么性，但布朗运动本身不是分子运动，在光学显微镜下是看不到分子的运动的。〔２〕错误。解析：布朗运动是固体小颗粒的运动，做布朗运动的每个固体小颗粒是由大量分子组成的，这些小颗粒在液体分子的频繁碰撞下做无规那么运动，通过小颗粒的无规那么运动间接反映了液体分子的无规那么运动。根据分子动理论可以知道，尽管组成固体小颗粒的分子在做无规那么运动，但是，通过布朗运动我们无法推断出组成固体小颗粒的分子是否在做无规那么运动。〔３〕错误。解析：加热时发现水中的胡椒粉在翻滚，这是因为胡椒粉在水流作用下的运动，并不是布朗运动，不能说明温度越高，布朗运动越明显。〔４〕正确。解析：在显微镜下观察到煤油中小粒灰尘的布朗运动，是小粒灰尘受到煤油分子不停地碰撞的结果。通过小粒灰尘运动的无规那么性，可以推知，煤油分子在做无规那么运动。3．(1)略(2)解析：假设花粉不停地运动真的是由微小的气温变化形成的水的微弱对流引起的，那花粉的运动方向是相同的定向运动，即沿水流的方向运动，花粉的运动就很有规那么。而事实上，花粉的运动是无规那么的、杂乱无章的，这种无规那么的运动也就否认了“花粉不停地运动是由微小的气温变化形成的水的微弱对流引起的”这种猜测。〔３〕解析：确实，地球每时每刻都在发生微弱的震动，只是我们感觉不到罢了。同样，水也“感觉不到”这种震动，微弱震动对水及水中悬浮的花粉没什么大的影响。退一步说，假设地球的震动足够强，水就会形成“波涛”，在这些波涛的作用下，水中悬浮的花粉就会“随波逐流”，而不会做永不停息的无规那么的运动；可见，水中悬浮的花粉所做的无规那么运动，不可能是“随波逐流”的结果，更何况地球的微弱震动根本就不可能形成水的“波涛汹涌”。所以说，花粉的无规那么运动不可能是地球的微弱震动引起的，肯定另有原因。４．小李的看法是错误的。解析：首先说明一点，图７．２－７中的折线，并非细微粉笔颗粒的运动轨迹，而是每隔一定时间细微粉笔颗粒所在位置的连线，即使在这段时间内，细微粉笔颗粒的运动也是极不规那么的，绝不是沿折线运动的，我们根本不能够画出细微粉笔颗粒运动的轨迹。正因为细微粉笔颗粒在水分子不停的碰撞下所做的运动是无规那么的，才能使我们认识到水分子运动的无规那么性。根底训练一、选择题1．扩散现象说明了()A．气体没有固定的形状和体积B．分子之间相互排斥C．分子在不停地运动着D．不同分子之间可以相互转变２．关于布朗运动，以下说法中正确的选项是()A．布朗运动就是分子的运动B．布朗运动是组成固体微粒的分子无规那么的反映C．布朗运动是液体分子无规那么运动的反映D．观察时间越长，布朗运动越显著３．关于布朗运动的剧烈程度，下面说法中正确的选项是()A．固体微粒越大，布朗运动越显著B．液体的温度越高，布朗运动越显著C．与固体微粒相碰撞的液体分子数目越多，布朗运动越显著D．与固体微粒相碰撞的液体分子数目越少，布朗运动越显著４．关于布朗运动和扩散现象，以下说法正确的选项是()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的运动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是热运动５．如图7．2–1所示，是观察布朗运动中，每隔10s记录一次小颗粒所在位置的连线，有关折线的说法中正确的选项是()A．是液体分子运动的轨迹B．是小颗粒运动的轨迹C．表示小颗粒在做极短促的、无定向的跳动D．观察时间内小颗粒的实际运动比图示更复杂６．关于布朗运动，以下说法正确的选项是〔〕A．布朗运动反映了分子运动，布朗运动停止了，分子运动也会暂时停止B．固体微粒做布朗运动，充分说明了微粒内局部子是做不停的无规那么的运动C．布朗运动是无规那么的，说明大量液体分子的运动也是无规那么的D．布朗运动的无规那么性是由于温度，压强无规那么的不断变化而引起的７．在长期放着煤的墙角处，地面和墙角有相当厚的一层染上黑色，这说明()A．分子是在不停的运动B．煤是由大量分子组成的C．分子间没有空隙D．分子运动有时会停止８．关于布朗运动，以下说法正确的选项是()A．布朗运动是指液体分子的无规那么运动B．布朗运动产生的原因是液体分子对小颗粒的吸引力不平衡引起的C．布朗运动产生的原因是液体分子对小颗粒碰撞时产生的作用力不平衡引起的D．在悬浮颗粒大小不变的情况下，温度越低，液体分子无规那么运动越剧烈９．下面所列举的现象，不能说明分子是不断运动着的是()A．将香水瓶盖翻开以后能闻到香味B．汽车开过后，公路上尘土飞扬C．洒在地上的水，过一段时间就干了D．悬浮在水中的花粉做无规那么运动１０．较大的颗粒不做布朗运动是因为A．液体分子停止运动B．液体温度太低C．跟颗粒碰撞的分子数较多，各方向的撞击作用趋于相互平衡，而且分子冲击力很难改变大颗粒的运动状态D．以上说法都不正确１１．有以下四种现象①海绵状塑料可以吸水②揉面团时，参加小苏打，小苏打可以揉进面团内③放一匙食糖于一杯开水中，水会变甜④把一盆盛开的腊梅放入室内，会满室生香以上几种现象中属于扩散的是〔〕A．①②B．③④C．①④D．②③１２．放在房间一端的香水，翻开瓶塞后，位于房间另一端的人将()A．立即嗅到香味，因为分子热运动速率很大，穿过房间所需时间极短B．过一会儿才能嗅到香味，因为分子热运动的速率不大，穿过房间需要一段时间C．过一会儿才能嗅到香味，因为分子热运动速率虽然很大，但由于是无规那么运动，且与空气分子不断碰撞，要嗅到足够多的香水分子必须经一段时间D．过一会儿才能嗅到香味，因为分子热运动速率虽然很大，但必须有足够多的香水分子，才能引起嗅觉二、问答题１３．取一杯热水和一杯冷水，分别滴入一滴红墨水，然后注意观察，可得出什么结论？１４．通常把萝卜腌成咸菜需要几天或更长的时间，而把萝卜炒成熟菜，使之具有相同的咸味，只需几分钟时间，思考一下，造成这种差异的主要原因是什么?１５．下面关于布朗运动的两种说法都是错误的，试分析它们各错在哪里？(1)冬天的大风天，常常看到风沙弥漫、尘土飞扬，这就是布朗运动。(2)一滴碳素墨水滴在清水中，整杯水慢慢都变黑了，这是碳分子做无规那么运动的结果。多维链接1.布朗〔RobertBrown，1773—1858〕英国植物学家。1773年12月21日诞生于苏格兰的蒙特罗斯。布朗从小就很聪明，性格倔强。他先在阿巴丁的马里歇尔学院学习，毕业后进入爱丁堡大学攻读医学。1795年应征入伍，前往爱尔兰服役，在英军中任助理外科医师。服役期间，他边为军队工作，边进行自修。他利用业余时间收集各种植物，制作标本。1789年布朗来到伦敦，一个偶然的时机，拜见了英国伦敦皇家学会公长尤素福?彭克斯，并跟随他作了一段研究工作。1800年布朗取得博士学位，后由彭克斯介绍参加澳大利亚远洋考察船“调查者号”，负责研究植物。1801年开始远行，在大洋洲进行了为期五年的考察活动，收集近3900种的标本，系统地整理写入《澳洲植物志》一书中，对植物分类学作出奉献。布朗在物理学中的奉献是发现了著名的布朗运动。1827年6月，布朗用显微镜观察克拉花花粉，发现悬浮在液面上的花粉微粒在杂乱无章地、不断地运动。布朗对这个现象进行了反复研究。开始，他错误地认为，花粉虽然死了，但是好似有一种具有生命潜力的东西遗留下来，促使花粉微粒不断地运动。他这样写道：“它们〔花粉微粒〕的运动既不是由液体的流动引起的，也不是液体渐渐蒸发引起的、而是由于微粒本身的原因引起的。”接着，他把这个研究推广到各种各样的植物，观察了他收集到的所有新鲜花粉，都看到了类似现象。后来布朗又对煤粉、玻璃粉、各种岩石粉、金属粉等无生命物质的微粒进行了观察，也都看到了类似花粉的不停地运动的现象，各种粉末都存在着某种活性。布朗感到问题不那么简单，一时无法正确解释这个现象。1828年6月到8月，布朗接连发表了《论植物花粉中的微粒》、《论有机物和无机物中活性分子的普遍存在》两篇文章，宣布了他的重大发现。以后人们就把这种现象叫做“布朗运动”。对于布朗运动，直到1860年才由英国物理学家麦克斯韦根据他自己建立的分子运动论作出初步的解释，他认为这种杂乱无章的运动是水分子对悬浮微粒不断撞击引起的。布朗运动的发现，给物质是由分子组成的理论提供了第一个直接的证据。1811年布朗中选为英国伦敦皇家学会会员。1820年，任大英博物馆馆长。1822年中选为柯尼斯学会会员，1849到1853年任会长。布朗还兼任几个国家的科学院院士。2.能否说“某个分子的热运动”？提示：某个分子的热运动这种说法是不正确的。因为单个分子的运动，从原那么上讲是遵循力学规律的。设想我们追踪气体中某个分子的运动，那会看到这个分子忽左、忽右、忽前、忽后。有时速度快，有时速度慢.其动能也时大时小。其轨迹是一条极不规那么的折线.总之，对个别分子来说，速度、能量以及运动路程都是偶然的量值。我们讲的热运动是指大量分子的无规那么运动。随着分子数量的增加，它们的运动就逐渐偏离力学规律。它们的运动呈现出混乱状态，不再遵循力学规律，而遵从统计规律.这时，对个别分子的运动来说，是完全偶然的。大量分子的运动虽然是无序的，但并不是无规律的，它们也能表现出一些必然的规律。3.观察扩散现象准备一杯冷水和一杯热水，将两小颗高锰酸钾分别投入两杯水中，试观察比拟高锰酸钾在两杯水中的扩散情况。如果你观察到了两杯水中高锰酸钾发生扩散的差异，想一想这说明了什么问题？提示：温度越高，分子扩散越快。4.在日常生活中那些现象是扩散？你能举几个例子吗？为什么说布朗运动是分子运动引起的，而不是外界因素如风吹等引起的？是说明几个理由？提示：理由：①尽量排除外界干扰，布朗运动仍永不停止；②不同悬浮微粒在相同的外界条件下运动情况不同。5.课本图7.2-5所示的无规那么折线是不是三颗微粒分别作布朗运动的轨迹？为什么？提示：不是，因为每一段线段是每隔相同的时间微粒出现位置的连线。第3节分子间的作用力目标导航(1)知道分子间存在空隙；且同时存在着引力和斥力，实际表现出来的分子力是引力和斥力的合力。(2)了解分子力为零时，分子间距离r0的数量级。(3)知道分子间的距离r＜r0时，实际表现的分子力为斥力，这个斥力随r的减小而迅速增大。(4)知道分子间的距离r＞r0时，实际表现的分子力为引力，这个引力随r的增大而减小。(5)了解r增大到什么数量级时，分子引力已很微弱，可忽略不计。(6)物理离不开生活，能用分子力解释日常生活中一些常见的现象。诱思导学1．分子之间有空隙扩散现象和布朗运动都说明分子永不停息地做无规那么运动，同时也反映了分子间有空隙，否那么分子便不能运动了。另外，以下事实也可以说明分子间是有空隙的。(1)水和酒精混合后的总体积小于两者原来体积之和，说明液体分子之间有空隙。(2)气体很容易被压缩，说明气体分子间有空隙。(３)物体的热胀冷缩现象正是由于物体分子间的空隙增大或缩小而造成的，这是气体、液体和固体所共有的现象。还有很多例子，此处不再一一列举。说明：我们在前面估测分子大小时，常常把固体或液体分子看做是一个挨一个紧密排列的，没有考虑分子之间的空隙。其实，那只是为了研究方便而假设的一种理想化的模型，真实的分子间是有空隙的。2．分子间的作用力深入的研究说明，两个相近的分子之间同时存在着引力和斥力，实际表现出来的分子力即为两者的合力。为了便于理解，分子间作用力的合力可以用弹簧连接着的两个小球间的作用力来模拟：拉伸时表现为引力，压缩时表现为斥力。它们随分子间距离变化的情况可用图7．3–1表示。〔１〕分子间作用力的变化分子间引力和斥力的大小都跟分子间的距离有关：当分子间距离时(约为)，分子间的引力和斥力相互平衡，此时分子间的作用力为零。②当分子之间距离时，随着分子之间距离的减小引力和斥力同时增大，但斥力增大得更快一些，故斥力大于引力，此时分子之间的作用力表现为斥力(此时引力仍然存在)。③当分子之间距离时，随着分子之间距离的增大引力和斥力同时减小，但斥力减小得更快一些，故引力大于斥力，此时分子之间的作用力表现为引力(此时斥力仍然存在)。可见，分子之间的引力和斥力总是同时存在的，且当分子之间距离变化时，引力和斥力同时发生变化，只是斥力变化要更快一些。〔２〕解释现象根据所学分子力的有关知识，结合实际，勤于观察、善于思考，能解释一些实际现象。如固、液体难以被压缩，玻璃破碎难以复原，再如高温铸造、电焊、和面、胶粘物块等等，生活中这样的例子枚不胜举。说明：①分子间距离为时，分子力为零，但分子间仍然有引力和斥力，两者合力是零。②分子力属于短程力。分子之间的作用力只存在于相近的分子之间，当分子之间的距离超过分子直径的10倍时，分子之间的作用力已经变得十分微弱，可以忽略不计了。３．分子动理论主要内容：物体是由大量分子组成的，分子在做永不停息的无规那么运动，分子之间存在着引力和斥力。典例探究例１关于分子间的相互作用力的以下说法中，正确的选项是()A．当分子间的距离r＝r0时，分子力为零，说明此时分子间不存在作用力B．当r＞r0时，随着分子间距离的增大分子间引力和斥力都增大，但引力比斥力增加得快，故分子力表现为引力C．r＜r0时，随着分子间距离的增大分子间引力和斥力都增大，但斥力比引力增加得快，故分子力表现为斥力D．当分子间的距离r＞10-9m时，分子间的作用力可以忽略不计答案：D。例２两个分子从靠近的不能再近的位置开始，使二者之间的距离逐渐增大，直到大于分子直径的10倍以上，这一过程中关于分子间的相互作用力的下述说法中正确的选项是〔〕A．分子间的引力和斥力都在减小B．分子间的斥力在减小，引力在增大C．分子间的作用力在逐渐减小D．分子间的作用力，先减小后增大，再减小到零解析：分子间同时存在着引力与斥力，当距离增大时，二力都在减小，只是斥力减小得比引力快，当分子间距离r＜r0时，分子间的斥力大于引力，因而表现为斥力；在r＝r0时，合力为零；当r＞r0时，分子间的斥力小于引力，因而表现为引力；当距离大于10r0时，分子间的相互作用力可视为零，所以分子力的变化是先减小后增大，再减小到零，因而选项A、D正确。友情提示：只有搞清楚分子间的引力、斥力及合力随分子间距离变化的特点，才能在答题时以不变应万变，轻松自如。例３对以下现象的解释正确的选项是()A．两块铁经过高温加压将连成一整块，这说明铁分子间有吸引力B．一定质量的气体能充满整个容器，这说明在一般情况下，气体分子间的作用力很微弱C．电焊能把二块金属连接成一整块是分子间的引力起作用D．破碎的玻璃不能把它们拼接在一起是因为其分子间斥力作用的结果解析：高温下铁分子运动非常剧烈，两铁块上的铁分子间距很容易充分接近到分子力起作用的距离内，所以两块铁经过高温加压将很容易连成一整块，电焊也是相同的原理，所以A、C项正确；通常情况下，气体分子间的距离大约为分子直径的１０多倍，此种情况下分子力非常微弱，气体分子可以无拘无束的运动，从而充满整个容器，所以B项正确；玻璃断面凹凸不平，即使用很大的力也不能使两断面间距接近到分子引力作用的距离，所以碎玻璃不能接合，假设把玻璃加热，玻璃变软，亦可重新接合。所以D项错误。答案：选ABC。友情提示：只有真正理解分子动理论的要点，勤于观察、善于思考，才能对于日常生活中的一些常见现象作出合理的解释。课后问题与练习点击1．解析：此题借助分子力随分子间距离的变化图线来描述，非常的直观快捷。由图线可以看出，当两个分子间的距离由小于r0逐渐增大，直至远大于r0时，分子间的引力越来越小，直至几乎减小为零；分子间斥力的变化情况与引力非常相似，只不过斥力减小得更快一些。当两个分子间的距离小于r0时，分子间引力与斥力的合力即分子力表现为斥力，随着分子间距离逐渐增大，分子力逐渐减小，当分子间距离等于r0时，分子力减至为０，然后随着分子间距离的继续增大，分子力表现为引力且逐渐增大，当分子力增大到某最大值后，又开始逐渐减小直至非常微弱，几乎为零。２．解析：当两个分子间的距离由课本图７．３－３中的r0逐渐增大时，分子间相互作用力的合力即分子力会出现一个极大值，而后，随着分子间距离的逐渐增大，分子力越来越小，直至为零。生活中这样的例子不少：自由伸长的橡皮条，可认为其分子间距离为r0。当用力拉橡皮条时，随着橡皮条伸长量的增加，橡皮条中的拉力越来越大，这是因为随着橡皮条分子间距离的增大，分子力越来越大。当橡皮条伸长到一定长度时，分子力到达最大，此时再拉橡皮条，橡皮条就会被拉断，随着分子间距离的增大，分子力迅速减小，所以说刚被拉断之前时橡皮条中的分子力就是一个极大值。３．解析：对于一般的固体和液体，分子间引力和斥力根本相等，分子之间相互作用的合力几乎为零。对这类物体来说，物体之所以能够被压缩，是因为组成物体的分子之间具有空隙；但随着物体被压缩，物体的体积越来越小，组成物体的分子之间距离越来越小，分子之间的引力和斥力都会变得越来越大，但斥力增大得更快，所以，进一步压缩就会越来越困难；但对于气体来说，情况有所不同：气体分子之间的距离大约是其分子直径的１０倍左右，在这样的距离上分子力非常的微弱，即使对气体进行适度的压缩，它们的分子之间距离还是比拟大，分子力仍是非常微弱的。气体为什么也是越压缩越困难呢？原来气体分子之间的距离比拟大，分子力非常微弱，分子之间除了相互碰撞以外，不受别的力作用，气体分子就象是“脱缰的野马”，可以自由的运动。当压缩气体时，随着气体体积的减小，单位体积内的分子数目增多，气体分子间的碰撞和分子对容器器壁的碰撞越来越频繁，单位时间内容器单位面积上受到的碰撞力变大，给我们的感觉是气体越来越难压缩。当然，假设把气体进行充分压缩，假设分子之间距离能够充分接近，分子力开始起作用的话，那时情况就与固体液体相似了，不过那时的气体很可能已不是气体而被压缩成液体了。４．解析：把一块洗净的玻璃板吊在橡皮筋的下端，使玻璃板水平地接触水面。如果你想使玻璃板离开水面，当玻璃板刚要离开水面时，由于玻璃板下面和水分子之间的分子力作用，使得和玻璃板下面接触的局部水被提起来而高于其余局部的水面，这样，向上的拉力大小就等于玻璃板和高出水面局部水的重量之和，大于玻璃板的重力。随着玻璃板不断被拉起，被提起的水越来越多，所需的拉力也越来越大，当被提起的这些水的重量足够大时，玻璃板下面和水分子之间的分子力不堪重负，水和玻璃板下面随即脱离。根底训练一、选择题1．分子间相互作用力由两局部F引和F斥组成，那么错误的选项是()A．F引和F斥同时存在B．F引和F斥都随分子间距增大而减小C．分子力指F引和F斥的合力D．随分子间距增大，F斥减小，F引增大2．关于分子间相互作用力，以下说法正确的选项是()A．分子间的相互作用力是由组成分子的原子内部的带电粒子间的相互作用而引起的B．温度越高，分子间的相互作用力就越大C．分子力实质上就是分子间的万有引力D．分子引力不等于分子斥力时，违背了牛顿第三定律3．有两个分子，设想它们之间相隔10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法正确的选项是()A．分子间的斥力增大，引力变小B．分子间的斥力变小，引力变大C．分子间的斥力和引力都变大，只不过斥力比引力变大的快D．当分子间距离r＝r0时，引力和斥力均为零4．下面证明分子间存在引力和斥力的实验，哪个是错误的()A．两块铅块压紧以后能连成一块，说明分子间存在引力B．一般固体、液体很难压缩，说明分子间存在着相互排斥力C．拉断一根绳子需要一定大小的拉力，说明分子间存在相互引力D．碎玻璃不能拼在一块，是由于分子间存在斥力5．以下现象可以说明分子之间有引力的是()A．水和酒精混合后的体积小于两者原来体积之和B．用粉笔写字在黑板上留下字迹C．正、负电荷相互吸引D．磁体吸引附近的小铁钉6．分子间同时存在引力和斥力，以下说法正确的选项是()A．固体分子间的吸引力总是大于排斥力B．气体能充满任何容器是因为分子间的排斥力大于吸引力C．分子间的吸引力和排斥力都随分子间距离的增大而减小D．分子间吸引力随分子间距离的增大而增大，而排斥力随距离的增大而减小7．把两块纯洁的铅压紧后，它们会合成一块，而两块光滑的玻璃紧贴在一起，却不能合在一起，其原因是()A．两块玻璃分子间距离太大B．玻璃分子间不存在相互作用力C．铅分子运动较快D．玻璃分子运动较缓慢8．以下几种现象的分析，说法正确的选项是()A．因为空气分子之间存在着斥力，所以打气筒给自行车打气时，要用力才能将空气压缩B．用手捏面包，面包体积会缩小，这是因为分子间有间隙C．把碳素墨水滴入清水中，观察到布朗运动，是水分子对碳微粒有斥力的结果D．以上说法都不正确9．两个分子甲和乙相距较远(此时它们分子之间的作用力可忽略)，设甲固定不动，乙逐渐向甲靠近直到不能再靠近的整个过程中，正确的选项是()A．分子力总是对乙做正功B．乙总是克服分子力做功C．先是乙克服分子力做功，然后分子力对乙做功D．先是分子力对乙做正功，然后乙克服分子力做功10．液体和固体很难被压缩，这是因为()A．分子间斥力随分子间距离减小而剧增B．分子在不停地做无规那么运动C．分子间没有空隙D．压缩时温度升高，产生膨胀11．下面证明分子间存在引力和斥力的实验，哪个是错误的()A．两块纯洁的铅压紧以后能连成一块，说明存在引力B．一般固体、液体很难压缩，说明存在着相互斥力C．拉断一根绳子需要一定大小的拉力，说明存在相互引力D．碎玻璃不能拼在一块，是由于分子间存在斥力12．在通常情况下固体分子间的平均距离为r0，分子间的引力和斥力相互平衡，由此可以判定，在通常情况下()A．固体膨胀时，分子间距增大，分子力近乎为零B．固体膨胀时，分子间距增大，分子力表现为斥力C．固体收缩时，分子间距减小，分子力表现为引力D．固体收缩时，分子间距减小，分子力表现为斥力二、填空题13．将以下实验事实与其产生的原因对应起来。实验事实有以下五个：A．水与酒精混合后体积变小B．固体很难被压缩C．细绳不易被拉断D．糖在热水中溶解得快E．冰冻食品也会变干其产生的原因如下：a．固体分子也在不停地运动b．分子运动的剧烈程度与温度有关c．分子之间存在着空隙d．分子间存在着引力e．分子间存在着斥力与A、B、C、D、E五个实验事实相对应的原因分别是①______，②______，③_______，④_______，⑤______(在横线上分别填上与实验事实相对应的原因前的字母代号)。二、问答题14．试从分子动理论的观点，说明物体三态(固态、液态、气态)为什么有不同的宏观特性？15．液体温度越高，蒸发越快，试分析其主要原因。16．怎样利用分子动理论的有关知识来解释某些固体能溶解于水中，而另一些固体却不能？多维链接1.课本P10页思考与讨论提示：对教材给出的分子引力和斥力随距离变化的曲线的理解，可引导学生抓住曲线上的几个关键点，例如分子力为零、分子力较大、分子力较小等点，来了解分子力与分子距离之间的关系。2.分子之间相互作用力的实质分子间的相互作用力并不是一种根本力，而是一种极其复杂的力.它们是由组成某一分子的电子及原子核交互作用而产生的.当两分子互相接近时，各分子的电荷因受干扰，而稍离自己的正常位置。使两分子异性电荷间的平均距离比同性电荷间的平均距离稍短些，而表现出吸引力。假设分子非常接近时〔r第4节温度和温标目标导航〔1〕知道什么是状态参量，什么是平衡态。〔2〕知道什么是热平衡，什么是热平衡定律。〔3〕知道温度的表示方法。〔4〕知道常见温度计的构造，会使用常见的温度计。〔5〕理解摄氏温标和热力学温标的转换关系。诱思导学1．平衡态和状态参量在物理学中，通常把所研究的对象称为系统。〔１〕状态参量用来描述系统状态的物理量，叫做系统的状态参量。〔２〕平衡态系统宏观性质不再随时间变化，这种情况下就说系统到达了平衡态。２．热平衡与温度〔１〕温度温度是表示物体冷热程度的物理量，反映了组成物体的大量分子的无规那么运动的剧烈程度。〔２〕热平衡一切到达热平衡的系统都具有相同的温度。３．温度计与温标〔１〕温度计是测量温度的工具。家庭和物理实验室常用温度计是利用水银、酒精、煤油等液体的热膨胀规律来制成的。另外，还有金属电阻温度计、压力表式温度计、热电偶温度计、双金属温度计、半导体热敏电阻温度计、磁温度计、声速温度计、频率温度计等等。〔２〕温标温度的数值表示法叫做温标。用摄氏温标表示的温度叫做摄氏温度；在国际单位制中，常采用热力学温标表示的温度，叫热力学温度。热力学温度(T)与摄氏温度(t)的关系为：T＝t+273。15〔K〕说明：①两种温度数值不同，但改变1K和1℃②０K是低温的极限，只能无限接近，但不可能到达。典例探究例１细心观察可以发现，常见液体温度计的下部的玻璃泡较大，壁也比拟薄，上部的管均匀而且很细，想一想，温度计为什么要做成这样呢？解析：这样做的目的都是为了使测量更准确、更方便。下部较大而上部很细，这样下部储存的液体就比拟多，当液体膨胀收缩时，膨胀或收缩不大的体积，在细管中的液面就有较大的变化，可以使测量更精确；下部的壁很薄，可以使玻璃泡内的测温物质的温度较快地与待测物质的温度一致；细管的粗细是均匀的，是为了使刻度均匀，更便于读数。课后问题与练习点击1．略2．略3．解析：物理量X与热力学温度T成正比，即：X＝C·T〔C为常量〕，又因为T＝t+273．15K，所以X＝C·〔t+273．15〕，因此，t＝X／C-273．15〔℃〕4．电流表上代表t１、t２的两点，t１应该标在电流比拟大的温度上。解析：由图７．４－２甲可以看出，t１温度下金属丝电阻比拟小，因为电路中电池的电动势和内阻都是不变的，根据闭合电路的欧姆定律可以知道，此时电路中电流比拟大。根底训练１．两个物体放在一起彼此接触，它们假设不发生热传递，其原因是()A．它们的内能相同B．它们的比热相同C．它们的分子总动能相同D．它们的温度相同２．以下关于热力学温度的说法中，不正确的选项是()A．热力学温度的零度是－273。15℃B．热力学温度的每一度的大小和摄氏温度是相同的C．绝对零度是低温的极限，永远达不到D．1℃３．冬天，北方的气温最低可达-40℃水银温度计B．酒精温度计C．以上两种温度计都可以D．以上两种温度计都不行4．在25℃A．温度计示数上升B．温度计示数下降C．温度计示数不变D．示数先下降后上升5．常用的温度计是利用液体的________来测量温度的。摄氏温度把标准大气压下________的温度规定为0度。6．体温计的测量范围是________，最小刻度值是________。7．一支读数为37。8℃的体温计，不经甩过，先后依次测量两个人的体温，假设他们的真实体温分别是36。5℃和8．液体温度计越精确，那么其玻璃泡的容积与细管的容积相差必定越〔填“大”或“小”〕_______________，此时玻璃泡里的液体有微小的膨胀，细管里的液柱。9．能不能用体温计作为寒暑表使用？试说明理由。多维链接温度计和温标的创造公元前200一100年间，古希腊菲隆和希隆各自制造过一种以空气膨胀为原理的测温器。其后，人们还在三个容器中分别装上冷、温、热水来判断物体的冷热：用手摸进行比拟。1592或1595年，伽利略制成了第一个气体温度计。玻璃管与玻璃泡相连，管内有有色液体，倒置于水杯之中。当被测温度的物体与泡接触时，泡内空气就会因热胀冷缩而发生体积变化，使有色液柱上升或下降，再由玻管上标有“热度”(即现在所说的“温度”)的刻度读出。这是有史以来的第一支有刻度的温度计。显然，这种温度计不完善：变化着的大气压也会使液柱升降，测量范围极其狭窄。物理学中热力学里有一门叫计温学的分支学科，它是利用物质的热效应来研究测温技术的。它包括温度分度法、温度参照点的选择、温度计按不同用途的设计、制定各种测温标准、提高测温精度、准确度、测定实用温标和热力学温标的差值等。伽利略创造气体温度计后，人们的工作就大致按这些内容进行。1611年，伽利略的同事桑克托留斯改良了伽利略的气体温度计，制成一种蛇状玻璃管气体温度计，玻管上有llO个刻度，可测体温。1629年，约瑟夫·德米蒂哥这位物理学家兼犹太教师出版了一本叫《花园中的喷泉》的书，书中载有盛有白兰地的玻璃泡温度计，它旁边的小字上写着“oleb”(上升)。有人认为这是人类第一支较准确的温度计。但现未能查明其创造者，而只能猜测是伽利略或他在帕多瓦大学的同事德米蒂哥。具体创造年代只能大致确定在17世纪初。1631—1632年，法国化学家詹·雷伊把伽利略的玻璃管倒转过来，并直接用水而不是空气的体积变化来测定温度。这是第一支用水作工作物质的温度计。但因管口末密封，水会蒸发而产生越来越大的误差。1641年，第一支以酒精为工作物质的温度计首次出现在意大利托斯卡纳大公爵费迪南二世的宫庭里。1644—1650年间，这位大公将其不断完善：用蜡把红色酒精温度计的玻管口封位，在玻管上刻度。可见，这支温度计已具有现代温度计的雏型，以致不少人将温度计的创造归功于这位大公。1654年，这种温度计已在佛罗伦萨普及，以致这一年被一些人认为是温度计诞生之年。它还被传到英国和荷兰。1646年，意大利物理学家莱纳尔第尼明智地提出以水的冰点和沸点作为温度计刻度的两个定点。但无奈当时流行的酒精温度计里酒精的沸点(78.5℃)低于水的沸点(1001657年成立的意大利佛罗伦萨实验科学院在其存在的10年间地进行了水银和酒精温度计的研究，制作过40(或80)个等分标度的没有定点的酒精温度计：它在1660年冬最冷时显示11—12“度”，冰的熔点显示13.5“度”，夏天最热时为40“度”。1658年，法国天文学家伊斯梅尔·博里奥制成第一支用水银作工作物质的温度计。1660年，意大利材料测试研究所也制成了水银温度计。1665年，荷兰物理学、数学家惠更斯地提议把水的冰点和沸点作温度计刻度的两个定点，以便各种温度计标准化。同年，英国物理学、化学家波义耳根据他于1662年发现的气体定律(即玻义耳定律，后经法国物理学家马略特完善后称波义耳一马略特定律，简称波一马定律)，指出气体温度计不准的原因及其他缺点。其后，人们大多转向其他工作物质的温度计的研究。1672年，休宾在巴黎创造了第一个不受大气压影响的空气温度计。1688年，达兰西的温度计以水和牛油熔解时的两个温度作温度计刻度的两个固定点。18世纪初，形形色色的温度标准(温标)已多达30余种。例如，丹麦天文学家罗默(他以1676年用观测木星卫星蚀的方法第一次证实光的传播是等速运动而闻名于世)以人体温度为22.5“度”和水的沸点为60“度”作温度计上刻度的两个定点。牛顿于1701—1703年制作的亚麻子油(一说蓖麻油)温度计把雪的熔点0“度”和人体的温度12“度”作温度计的两个定点。法国物理学家阿蒙东最先指出测温液体是规那么膨胀的，“有绝对零度存在”也是他最先指出的，他于1703年也制成了一支实用气体温度计。在18世纪以前，温标不统一且不太实用。这些工作历史地落在华伦海特等人的肩上。迁居荷兰的德国玻璃工华伦海特也在英国居住过。他经过1709—1714年的研究，把冰、水、氯化铵的混合物平衡温度定为0℉，人体温度定为96℉(如以今天我国标准体温37℃，那么应为98．6℉，可见他采用的体温不是今天我国的标准体温)，其间分为96格，每格为1℉。1724年，他又把水的沸点定为21201730年，主要研究物理学和动物学的法国博物学家列奥缪尔制成了一种酒精温度计，他把水的冰点0oR和沸点80oR刻在温度计上作两个定点，再把其问分为80格，每隔为1oR。这是其后流行了多年的第二种温标——列氏温标，其符号为tR。1742年，瑞典物理学家、天学家摄尔修斯制成的水银温度计那么把水的沸点和冰的熔点分别定为0℃和100℃，其间分为100格，每格为上述三种温标都是初级原始的温标，其缺点有二。一是温度值只有在两个定点是准确的其余各点都不准确；二是定义范围很窄，例如水银温度计测量范围是—38．87—+356．9℃1848年，英国物理学家汤姆逊即开尔文提出热力学温标。其符号为TK或T，并于1854年指出只需选用一个固定点数值，这种温标就能确定。这个点就是“绝对零度”。然而，在实际建立热力学温度单位时，考虑到历史传统和当时的技术条件，他不得不用摄尔修斯的0—100℃的间隔作为100个新温度的间隔，即新温度的每个间隔为1开氏度(1oK)与l摄氏度(1℃)相当。这就是开氏温标。历史上类似而含义不尽相同的名称还有理想气体温标、热力学绝对温标等。这第四种温标的特点是：与任何物体的性质无关，不受工作物质的影响，解除了工作物质因凝固、汽化而受到的限制，仅与热量有关。1927年，第七届国际计量大会确定它为最根本的温标。1954年大会又决定把273.16oK这一水的三相点作为这一温标的唯一定点。这一温标实际包含的另一定点是不能用物质的性质来定义的，它是理论上推导出来的最低温度——绝对零度。1967年，第十三届国际计量大会将这种温标的单位“开氏度”(oK)改为“开尔文”(K)，而前述“开氏温标”及“开氏温度”被分别代之以“新国际实用温标”和“热力学温度”，我国也最终由国务院于1984年2月27日下达命令在第五种温标为兰氏温标，在19世纪由英国工程师兰金创造，其符号为TR，兰氏度的符号为Ro。这种温标的水三相点约491.7Ro，水的沸点约671.6Ro。这种温标比前四种用得更少。随着上述摄氏，国际温标的建立和技术的成熟，以及实际测量的需要，人们改良、创造了形形色色的温度计。1743年，法国克利斯廷在里昂改制了像摄尔修斯那样的温度计，这更接近现代温度计。1782年，西克斯创造了“最高最低温度计”，丹尼尔·卢瑟福在1794年作了改良。1782年，英国韦奇伍德．和德国塞格尔各自创造了测定火焰温度或炉温用的温度计，后者的创造被称为塞格尔测温锥。1821—1822年，德国塞贝克发现热电(温差电)现象，提出温差电动势序，认识到由此可制成热电偶即温差电偶来测温度。1830年便出现了这种温差电偶，用它还可探测红外线。选用适当的导体或半导体作热电偶材料，可以测量很宽的温度范围(如—50—+1600℃)，假设用特殊热电偶材料，那么更可扩大到—180—2000俄国楞次和英国戴维于1835年得知金属在受热时电阻会增大，A·F·斯文贝尔格于1857年便用这一原理创造了差示温度计(由一个接在测量电桥中的涂黑铜螺线组成)。1860年，德国威廉·西门子创造了遥测式电阻温度计，1869年他为它加装了一根钠丝作测量探头，可测更高的温度。19世纪60年代初，英国医生阿尔伯特创造了现在仍在位用的那种体温计：其最大特点是细管内有一段特别狭窄，体温计离开被测人体后水银在这狭处中断而水银柱并不下降，可沉着不迫地读出体温。1881年，兰利将涂黑的铂带作热敏元件制成辐射热测量计(或电阻测辐射热计)测量辐射热。其后，温度计新品种不断涌现。例如，光学高温计(测600℃对10000℃第5节内能目标导航(1)知道分子热运动的动能跟温度有关，知道温度是分子热运动平均动能的标志。(2)知道什么是分子的势能；知道改变分子间的距离，分子势能就发生变化；知道分子势能跟物体体积有关。(3)知道什么是内能，知道物体的内能跟温度和体积有关。(4)能够区别内能和机械能。诱思导学１．分子动能〔１〕分子平均动能做热运动的分子，都具有动能，这就是分子动能。由于分子运动的无规那么性，假设想研究单个分子的动能是非常困难、也是没有必要的。热现象研究的是大量分子运动的宏观表现，所以，重要的不是系统中某个分子的动能大小，而是所有分子的动能的平均值，即分子平均动能。〔２〕温度是物体分子热运动平均动能的标志。说明：①温度是大量分子无规那么热运动的宏观表现，含有统计的意义，对于个别分子，温度是没有意义的。分子平均动能的大小由温度上下决定：温度升高，分子的平均动能增大；温度降低，分子的平均动能减小；温度不变，分子的平均动能不变。温度升高，分子的平均动能增大，但不是每一个分子的动能都增大，可能有个别的分子动能反而减小。②分子的平均动能大小只由温度决定，与物质的种类无关。也就是说，只要处于同一温度下，任何物质分子做热运动的平均动能都相同。由于不同物质分子的质量不尽相同，因此，在同一温度下，不同物质分子运动的平均速率大小也不相同。２．分子势能〔１〕分子势能由于分子间存在着相互作用力，所以分子间也有相互作用的势能。这就是分子势能。分子势能的大小有分子间的相互位置决定。分子势能的变化非常类似于长度变化的弹簧中的弹性势能的变化。〔２〕影响分子势能大小的因素分子势能的大小与分子间的距离有关，即与物体的体积有关。分子势能的变化与分子间的距离发生变化时分子力做正功还是负功有关。具体情况如下：①当分子间的距离时〔此时类似于被拉伸的弹簧〕，分子间的作用力表现为引力，分子间的距离增大时，分子力做负功，因此分子势能随分子间距离的增大而增大。②当分子间的距离时〔此时类似于被压缩的弹簧〕，分子间的作用力表现为斥力，分子间的距离减小时，分子力做负功，因此分子势能随分子间距离的减小而增大。③当时〔此时相当于弹簧处于自由伸长状态〕，分子势能最小。〔３〕分子势能变化曲线如以下图7．5–1所示。说明：①由于物体分子距离变化的宏观表现为物体的体积变化，所以微观的分子势能变化对应于宏观的物体体积变化。但是，同样是物体体积增大〔或减小〕，有时表达为分子势能增大〔或减小〕(在范围内)；有时表达为分子势能减小〔或增大〕(在范围内)。②分子势能与物体体积有关，但不能简单理解成物体体积越大，分子势能就越大；体积越小，分子势能就越小。如0℃的水变成0③分子势能最小并不一定是分子势能为零。３．内能物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和叫做物体的内能。〔１〕任何物体都具有内能〔２〕)内能的决定因素物体的内能跟物体的温度和体积有关。温度发生变化，分子的平均动能发生变化；物体的体积发生变化，分子势能发生变化。还要注意，物体的内能还与物体所含的分子数有关，因为内能是物体内所有分子的动能和分子势能的总和。〔３〕内能与机械能的区别内能与机械能是两个不同的物理概念。内能是由物体内大量分子的热运动和分子间的相对位置所决定的能；机械能是物体整体做机械运动或物体形变所产生的能，它对物体的内能没有奉献。在热现象的研究中，一般不考虑物体的机械能。典例探究例１有甲、乙两个分子，甲分子固定不动，乙分子由无穷远处逐渐向甲靠近，直到不再靠近为止，在这整个过程中，分子势能的变化情况是()A．不断增大B．不断减小C．先增大后减小D．先减小后增大解析：分子力做功与分子势能变化的关系和弹簧非常相似，即分子力做正功分子势能减小，分子力做负功分子势能增加。当乙分子由无穷远处向r0移动时，分子力做正功，分子势能减小；当乙分子由r0向甲分子继续靠近时，要克服分子斥力做功，分子势能增大。所以移动的整个过程，分子势能是先减小、后增大。也可知当分子间的距离为r0时，分子势能最小。此题的正确选项为D。友情提示：①有关分子势能随分子间距离变化来判定分子势能变化的问题，首先要明确是在r＞r0范围内，还是在r＜r0范围内变化的。例２以下说法正确的选项是()A．分子的动能与分子的势能的和叫做这个分子的内能B．物体内分子势能由物体的温度和体积决定C．物体的速度增大时，物体的内能增大D．物体的动能减小时，物体的温度可能增加分析：内能是指物体的，一个分子无内能可言，选项A是错误的；物体的分子势能由分子间距离决定，宏观上反映为由物体的体积决定，所以选项B也是错误的；物体的内能与物体做宏观的机械运动的速度无关，应选项C也是错误的；物体的温度由分子的平均动能决定，与物体宏观运动的动能无关，因此选项D是正确的。答案：D。友情提示：分子动能、势能、内能的变化特点及影响因素要非常熟练。例３1g100℃的水与1g100℃的水蒸气相比拟，下述说法中正确的选项是A．分子的平均动能与分子的总动能都相同B．分子的平均动能相同，分子的总动能不同C．内能相同D．1g100℃的水的内能小于1g100解析：温度是分子平均动能的标志，因而在相同的温度下，分子的平均动能相同，又1g水与1g水蒸气的分子数相同，因而分子总动能相同，选项A正确。当从100℃的水变成100℃的水蒸气的过程中，分子距离变大，分子要克